一种冷凝回流系统的制作方法

本发明涉及一种循环系统，尤其涉及一种冷凝回流系统。

背景技术：

冷凝回流系统在食品、医药、化工等行业的应用十分广泛。例如，酯化反应是一种可逆反应，生成物中包含酯和水，一般需要在冷凝回流系统中进行。若反应系统中的水不能快速脱出分离，就会影响反应的正向进行。同时，酯化反应需要将温度控制在一定范围内才能进行，如果反应过程中温度降低，那么酯化反应速率会变慢甚至停止正反应过程。

如图1所示，现有的冷凝回流系统主要由蒸馏分离器1’、冷凝器2’和油水分离器3’构成，蒸馏分离器1’中蒸发出的回流溶剂分子和水分子以及少量反应物和酯类生成物会进入到冷凝器2’中，经过冷凝器2’的冷却降温，一部分冷凝成液态物质，流入油水分离器3’，另一部分未被冷凝的废气排出冷凝器2’。进入油水分离器3’的原料、生成物和回流溶剂会进行分离，其中生成物中的水可以随着油水分离器3’下方的疏水阀排出系统，而其他部分会排出油水分离器3’进入循环管路，进而再次循环到蒸馏分离系统中，进行新一轮的循环。

现有冷凝回流系统的主要缺点是，从循环管路进入蒸馏分离器的回流溶剂温度太低，会吸收蒸馏分离器中大量热量，造成反应速率降低或减慢反应的正向进行。另外，从循环管路进入蒸馏分离器的回流溶剂的温度不可控，若回流溶剂温度过高，则会使反应生成副产物。

所以，如何提出一种冷凝回流系统，能够解决上述缺点，是本领域技术人员所要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种冷凝回流系统，能够解决现有冷凝回流系统的溶剂回流温度低且反应效率低的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种冷凝回流系统，包括蒸馏分离器、冷凝器、油水分离器和换热器；其中，所述冷凝器的进口与所述蒸馏分离器的出口通过第一管路相连，所述油水分离器的进口与所述冷凝器的出口通过第二管路相连，所述换热器的工作介质进口与所述油水分离器的出口通过第三管路相连，所述换热器的工作介质出口与所述蒸馏分离器通过第四管路相连。

优选地，所述冷凝回流系统还包括控制器，所述控制器用于控制所述换热介质进口的换热介质流量。

优选地，所述第四管路上设置有第一温度检测元件，所述换热介质进口之前设置有第一温度控制阀组；所述第一温度控制阀组的控制端和所述第一温度检测元件的输出端均与控制器相连；所述第一温度检测元件向所述控制器输出第一温度信号，所述第一温度控制阀组接收所述控制器传输的所述第一温度信号以控制所述换热介质流量。

设置第一温度检测元件可以监测第四管路的溶剂温度，进而查看换热器的换热效果，从而对换热介质的流量进行调控。第一温度控制阀组可以通过监测到的溶剂温度来调节换热介质的流量。第一温度控制阀组和第一温度检测元件通过电气控制系统联动设计，能够将第一温度检测元件检测到的温度反馈给控制器，从而控制第一温度控制阀组调节阀门的开度，进而实现换热介质流量的自动调控。

优选地，所述换热介质出口之后设置有疏水阀组。疏水阀组可以排出蒸汽形成的凝结水。

优选地，所述第一温度控制阀组包括串联设置的第一阀门、第一温度控制阀和第二阀门；当所述第一温度控制阀正常工作时，所述第一阀门和所述第二阀门处于常开状态；当维修所述第一温度控制阀时，所述第一阀门和所述第二阀门处于关闭状态。

优选地，所述第一温度控制阀组还包括与所述第一阀门、所述第一温度控制阀和所述第二阀门并联的第一旁通阀；当所述第一温度控制阀所在的管路发生故障或超出额定流量时，开启所述第一旁通阀。

当第一温度控制阀进行维修时，可以开启与之并联的第一旁通阀，不妨碍整个系统的正常工作；同时，串联在第一温度控制阀两旁的两个阀门，即第一阀门和第二阀门要关闭，并达到零泄漏，此时才可以维修第一温度控制阀。

优选地，所述第三管路上设置有循环管路，所述控制器还控制所述循环管路的流量。

优选地，所述循环管路的进口处设有第二温度检测元件，所述循环管路包括第二温度控制阀组；所述第二温度控制阀组的控制端和所述第二温度检测元件的输出端均与控制器相连；所述第二温度检测元件向所述控制器输出第二温度信号，所述第二温度控制阀组接收所述控制器传输的所述第二温度信号以调节所述循环管路的流量。

第二温度控制阀组的设置可以起到通过监测油水分离器出口的温度从而控制回流溶剂流量的效果。第二温度控制阀组和第二温度检测元件均连接到控制器上，可以通过第二温度检测元件的温度反馈来控制第二温度控制阀组的阀门开度，进而控制循环管路的流量。

优选地，所述循环管路还包括泵组，所述泵组与所述第二温度控制阀组串联。

泵组的设置可以给循环管路中的溶剂增压，从而使溶剂能够到达循环管路出口，防止溶剂因压力损失过多而不能循环至蒸馏分离器。

优选地，所述循环管路还包括流量指示阀组；所述泵组、第二温度控制阀组和所述流量指示阀组串联；所述流量指示阀组用以显示流经管路的瞬时流量。

流量指示阀组能够清楚地观测经泵增压后溶剂的流量。

本发明中冷凝回流系统的有益效果在于：

1)在油水分离器的出口和蒸馏分离器之间加设换热器，能够将温度较低的回流溶剂进行加热，提高溶剂进入蒸馏分离器的温度，由此可加快蒸馏速度；

2)在换热器的工作介质出口和蒸馏分离器之间加装第一温度检测元件，并与换热器的换热介质进口处的第一温度控制阀组相互电连接，第一温度检测元件可以将回流溶剂的温度反馈给第一温度控制阀组，从而通过控制换热流体的流量来调节换热器的换热量，起到控制回流溶剂温度的效果，从而防止回流溶剂温度过高使反应生成副产物。

附图说明

图1为现有技术提供的冷凝回流系统示意图；

图2为本发明中冷凝回流系统示意图。

图中：

1’-蒸馏分离器；2’-冷凝器；3’-油水分离器；

1-蒸馏分离器；2-冷凝器；3-油水分离器，31-排水阀；

4-换热器，41-第一温度控制阀组，42-疏水阀组，43-第六阀门，44-第一温度检测元件；

411-第一阀门，412-第一温度控制阀，413-第二阀门，414-第一旁通阀；

421-第三阀门，422-疏水阀，423-第二旁通阀；

5-循环管路，51-第二温度检测元件，52-泵组，53-流量指示阀组，54-第二温度控制阀组；

541-第四阀门，542-第二温度控制阀，543-第五阀门，544-第三旁通阀。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图2所示，本实施例公开了一种冷凝回流系统，包括蒸馏分离器1，冷凝器2，油水分离器3和换热器4；其中，冷凝器2的进口与蒸馏分离器1的出口通过第一管路相连，油水分离器3的进口与冷凝器2的出口通过第二管路相连，换热器4的工作介质进口与油水分离器3的出口通过第三管路相连，换热器4的工作介质出口与蒸馏分离器1通过第四管路相连。

本实施例的第四管路上设置有第一温度检测元件44。换热器4上设有换热介质进口和换热介质出口，换热介质进口之前设置有第一温度控制阀组41，换热介质出口之后设置有疏水阀组42。第一温度控制阀组41的控制端和第一温度检测元件44的输出端均与控制器相连；第一温度检测元件44向控制器输出第一温度信号，第一温度控制阀组41接收控制器的温度信号以调节所述换热介质的流量,即第一温度控制阀组41可以接收第一温度检测元件44的温度信号，并以此温度信号来控制阀门开度，从而实现流量的调节。本实施例中的第一温度控制阀组41包括串联设置的第一阀门411、第一温度控制阀412和第二阀门413，以及与第一阀门411、第一温度控制阀412和第二阀门413并联的第一旁通阀414；当第一温度控制阀412正常工作时，第一阀门411和第二阀门413处于常开状态；当所述第一温度控制阀412所在的管路发生故障或超出额定流量时，第一阀门411和第二阀门413处于关闭状态，并开启第一旁通阀414。

当第一温度控制阀412进行维修时，可以开启与之并联的第一旁通阀414，不会妨碍系统的正常工作，第一旁通阀414选用截止阀；维修第一温度控制阀412时，串联在温度控制阀452两旁的第一阀门411和第二阀门413均要关闭，并达到零泄漏，此时才可以维修第一温度控制阀412，因此，第一旁通阀均可选用球阀，利用球阀的性质从而防止温度控制阀452出现内漏。

疏水阀组42包括串联设置的第三阀门421和疏水阀422，以及与所述第三阀门421和所述疏水阀462并联的第二旁通阀423。疏水阀组42的作用是自动排除换热介质出口管道中的蒸汽凝结水及空气等不凝气体，且不漏出蒸汽，充分利用蒸汽潜热防止蒸汽管道中发生水锤。

本实施例的换热器4并联有第六阀门43，在回流溶剂的温度处于正常范围时，该种并联设置能够使溶剂不通过换热器4即流入蒸馏分离器1，节约了能源。

本实施例的第三管路上设置有循环管路5，循环管路5包括泵组52、流量指示阀组53和第二温度控制阀组54；第二温度控制阀组54、泵组52与流量指示阀组53串联。泵组52设置成并联的两台泵，使用时只需开启其中一台，让另一台处于停工状态，能够保证泵不连续工作，从而延长了泵的使用寿命。

泵组52的设置可以给流体增压，防止溶剂因压力损失过多而不能循环至蒸馏分离器。流量指示阀组53用以显示流经管路的瞬时流量，能够清楚地观测经泵增压后溶剂的流量。第二温度控制阀组54的设置可以起到通过监测油水分离器出口的温度从而控制回流溶剂流量的效果。

循环管路5的进口处设有第二温度检测元件51。第二温度控制阀组54的控制端和第二温度检测元件51的输出端均与控制器相连；第二温度检测元件51向控制器输出第二温度信号，第二温度控制阀组54可以接收控制器的第二温度信号以调节所述循环管路5的流量。

本实施例中的第二温度控制阀组54包括串联设置的第四阀门541、第二温度控制阀542和第五阀门543，以及与第四阀门541、第二温度控制阀542和第五阀门543并联的第三旁通阀544。第二温度控制阀组54与第一温度控制阀组41的工作方式以及阀门种类的选用均相同，当第二温度控制阀542正常工作时，第四阀门541和第五阀门543处于常开状态；当所述第二温度控制阀542所在的管路发生故障或超出额定流量时，第四阀门541和第五阀门543处于关闭状态，并开启第三旁通阀544。

本实施例进行酯化反应的具体操作方式如下：加热蒸馏分离器1，蒸馏分离器1中的醇和酸发生反应，生成酯和水。这些反应物、生成物和溶剂沿第一管道进入冷凝器2中，在冷凝器2中发生冷却，一些废气会随着冷凝器2的废气处理管道排出，另外的冷凝液体沿第二管道进入油水分离器3中。水经过油水分离器3底部的排水阀31排出系统，反应物、生成的酯和回流溶剂沿油水分离器3的排油管道进入循环管道中。当油水分离器3中油的液面低于排油管道的安装高度时，可以先打开排水阀31，待水基本从排水阀31排出后，关闭排水阀31，然后打开同一管路上串联的电磁阀，将回流溶剂输送到循环管路5的进口。

当经过泵组53增压后，溶剂流经流量指示阀组53的其中一条并联管路，用以检测增压后流体的瞬时流量。之后流经第二温度控制阀组54，第二温度控制阀组54可以根据第二温度检测元件51测定的温度值来控制流量，当第二温度检测元件51测定的温度值低于设定值时，关闭第六阀门43，开启换热器4，本实施例中优选板式换热器，对回流溶剂进行加热。加热后的溶剂通过第四管道进入蒸馏分离器1中。

第四管道上设置有第一温度检测元件44，第一温度控制阀组41可以根据第一温度检测元件44测定的温度值来控制流量，当这一温度值低于设定值时，第一温度控制阀412的阀门开度增加，换热介质进口中流经更多的低压蒸汽，从而实现高效率热交换，使进入蒸馏分离器的溶剂温度达到设定值；当这一温度值高于设定值时，第一温度控制阀412的阀门开度减小，换热介质进口中流经的低压蒸汽变少，从而降低了进入蒸馏分离器1的溶剂温度。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。