反应釜的控温系统、控温方法和应用与流程

1.本发明涉及树脂生产设备技术领域，特别是涉及一种反应釜的控温系统、控温方法和应用。


背景技术：

2.醇酸树脂是一种重要的化工原料，其生产需要经过醇解反应、酯化反应、氨基甲酸化反应、乳化过程、脱溶剂、过滤等工序。其中，酯化反应在反应釜中进行，按配方比例将植物油酸、多元醇、邻苯二甲酸酐、助剂等原料加入反应釜中，启动搅拌，经加热、保温酯化、负压脱水，直至反应完成。树脂生产广泛采用热媒加热技术，通过热载体(如导热油)传热，进行间接加热，热媒加热技术具有传热均匀、节能、安全、操作方便等优点。
3.醇酸树脂反应过程可以分为升温、保温、降温三个温度状态，整个反应过程要求紧密衔接，现控温措施采用热油、冷油交替控制温度(如图1)。现有的醇酸树脂生产工艺主要采用导热油传热，在反应体系不需要提供能量时，热媒通过小循环在自身系统内循环运转；冷媒间歇循环，即冷媒在工艺要求降温时才真正开始启动。冷媒和热媒循环通过共用一套盘管和夹套传热来实施升温和降温，而实际生产过程中，采用简单的温度调节系统，难以使醇解和酯化后期的温度保持稳定。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述问题，提供一种反应釜的控温系统，可实现反应釜的精确控温。
5.一种反应釜的控温系统，包括主管路、第一旁路和第二旁路；所述主管路的输入端设有第一阀门，输出端设有第二阀门；所述主管路上沿流体流动方向依次设有输送泵和反应釜；所述反应釜包括主体和换热装置，所述换热装置设置于所述主体的外壁，所述主管路与所述换热装置连通；所述第一旁路的两端分别与所述主管路的输入端和输出端连接，使所述第一旁路与主管路形成内部循环通道；所述第二旁路的两端分别与所述输送泵和反应釜之间的主管路连接，所述第二旁路上设有换热器，所述第二旁路上设有第三阀门，所述第三阀门用于控制所述第二旁路与主管路的连通和断开。
6.上述控温系统，通过主管路对系统输送热媒，在升温阶段，热媒对反应釜内部的反应原料进行加热；在保温阶段，主管路补充少量热媒用于维持反应温度；在降温阶段，主管路不再通入热媒，热媒在内部循环通道内进行循环，第二旁路上的换热器可对热媒降温，继而对反应釜内的物料降温。本发明的控温系统系统通过外部热媒对反应釜加热和保温，通过内部循环通道和换热器对反应釜降温，可避免热媒温度波动大导致的温度控制不准确的问题，本发明的控温系统可实现对反应釜内温度的精确控制，运行安全可靠。
7.在其中一个实施例中，所述第三阀门为三通阀，所述三通阀的一个端口与所述第二旁路的出口连接，另外两个端口与所述主管路连接。通过调节三通阀可控制第二旁路与主管路的连通和断开。
8.在其中一个实施例中，所述换热装置为夹套或盘管。
9.在其中一个实施例中，所述第一旁路上设有第四阀门。
10.在其中一个实施例中，所述换热器为壳式换热器或列管式换热器。
11.在其中一个实施例中，所述输送泵为热油泵。
12.在其中一个实施例中，所述输送泵为变频泵。
13.本发明还提供一种反应釜的控温方法，采用本发明的控温系统进行控温，所述控温方法包括以下步骤：
14.升温：打开第一阀门和第二阀门，将第三阀门切换至第二旁路与主管路断开，向主管路的输入端通入热媒，热媒在反应釜进行换热，将反应釜内的物料加热至目标反应温度；
15.保温：调小第一阀门的开度，使反应釜内物料维持在目标反应温度；
16.降温：关闭第一阀门和第二阀门，将第三阀门切换至第二旁路与主管路连通，向换热器通入冷媒，降低进入换热器内热媒的温度，经降温的热媒在反应釜进行换热，对反应釜内的物料进行冷却。
17.上述控温方法，在升温阶段，通过主管路输入热媒将反应釜快速升温至目标反应温度；在保温阶段，通过下调主管路输入端的热媒流量以维持反应釜内的温度；在降温阶段，通过内部循环通道和换热器实现对反应器降温。本发明的控温方法易于操作，可实现对反应釜的精确控温，避免温度波动大导致的产品质量不稳定。
18.在其中一个实施例中，所述升温步骤中，第一阀门的开度为全开。
19.在其中一个实施例中，所述保温步骤中，第一阀门的开度为10％～20％。保温阶段仅需采用小流量补充热媒，即可维持反应釜内物料的温度。
20.在其中一个实施例中，所述热媒为热导油，所述冷媒为冷却水。
21.本发明还提供一种本发明的控温系统或本发明的控温方法在制备醇酸树脂的应用。
22.采用本发明的控温系统和控温方法制备醇酸树脂，可在醇酸树脂制备过程各阶段进行精确控温，提高产品质量。
23.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
24.本发明的控温系统，通过主管路对系统输送热媒，在升温阶段，热媒对反应釜内部的反应原料进行加热；在保温阶段，主管路补充少量热媒用于维持反应温度；在降温阶段，主管路不再通入热媒，热媒在内部循环通道内进行循环，第二旁路上的换热器可对热媒降温，继而对反应釜内的物料降温。本发明的控温系统系统通过外部热媒对反应釜加热和保温，通过内部循环通道和换热器对反应釜降温，可避免热媒温度波动大导致的温度控制不准确的问题，本发明的控温系统可实现对反应釜内温度的精确控制，运行安全可靠。本发明的控温方法易于操作，可实现对反应釜的精确控温，避免温度波动大导致的产品质量不稳定。采用本发明的控温系统和控温方法制备醇酸树脂，可在醇酸树脂制备过程各阶段进行精确控温，提高产品质量。
附图说明
25.图1为现有技术中的控温系统。
26.图2为实施例中的控温系统。
27.图中，100、主管路，110、第一阀门，120、第二阀门，200、输送泵，300、反应釜，310、主体，320、换热装置，400、第一旁路，410、第四阀门，500、第二旁路，510、换热器，600、第三阀门。
具体实施方式
28.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连通”另一个元件，它可以是直接连通到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
30.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
31.实施例1
32.一种反应釜的控温系统，如图2所示，包括主管路100、第一旁路400和第二旁路500，设置在主管路100上的输送泵200和反应釜300，以及设置在第二旁路500上的换热器510。
33.主管路100用于输送热媒，本实施例中热媒采用热导油。主管路100的输入端设有第一阀门110，输出端设有第二阀门120。输送泵200和反应釜300沿热媒输送方向依次设置于主管路100上，输送泵200将热媒输送至反应釜300进行换热。反应釜300包括主体310和换热装置320，换热装置320设置于主体310的外壁，主管路100与换热装置320连通，主体310用于装反应原料，换热装置320用于通入热媒并与主体310内部的物料换热。换热装置320选用夹套或盘管，输送泵200可变频的热油泵，热油泵具有耐高温的效果。
34.第一旁路400的两端分别与主管路100的输入端和输出端连接，使第一旁路400与主管路100形成内部循环通道，该内部循环通道由第一旁路400、主管路100、输送泵200、反应釜300等装置或部件连接而成，实现热导油在系统的内部循环。为方便控制第一旁路400的通断，可在第一旁路400上设置第四阀门410。
35.第二旁路500连接在输送泵200和反应釜300之间的主管路100上，第二旁路500的两端分别连接在该段主管路100上，第二旁路500上设有换热器510，换热器510上设有冷媒进水管和冷媒出水管，冷媒进水管上设有第五阀门，打开第五阀门向冷媒进水管通入冷媒可对换热器510内的热媒进行冷却。换热器510可选用管壳式换热器或列管式换热器。
36.第二旁路500上设置有第三阀门600，用于控制第二旁路500与主管路100的连通和断开。本实施例中，第三阀门600为三通阀，该三通阀设置在第二旁路500的输出端与主管路100的连接处，三通阀的一个端口(a)与第二旁路500的出口连接，另外两个端口(b和c)与主管路100连接。通过调节三通阀三个端口的开关，可控制主管路100的通断，以及第二旁路500与主管路100的通断。例如，a、c开，b关时，热导油不通过第二旁路500；b、c开，a关时，热
导油从主管路100流入第二旁路500再流入主管路100。a、b、c都开时，热导油部分继续走主管路100，部分经过第二旁路500再流入主管路100。
37.第一阀门110、第二阀门120和第四阀门410均可采用可调节开度的阀门，以便根据工况需要调节开度。
38.实施例2
39.采用实施例1的控温系统对醇酸树脂反应釜进行控温的方法，具体如下。
40.在需要升温的阶段：打开第一阀门110、第二阀门120和第四阀门410，第一阀门110全开，将三通阀设置为a开、b关、c开，即将第二旁路500与主管路100断开，保证热导油的供应，热导油在反应釜300进行换热，将反应釜300内的物料加热至目标反应温度。本实施例中，输入主管路100的热导油温度约为260℃，流量为50m3/h，目标反应温度为250℃。
41.在需要保温的阶段：保持第二阀门120和第四阀门410为打开状态，将第一阀门110的开度控制为10％～20％，将三通阀仍设置为a开、b关、c开，保温阶段需将温度维持在目标反应温度，该阶段维持外部热导油的少量供应即可达到该目的。保温阶段输送泵200的流量远大于外部补油的流量，即反应釜300的导热油循环量远大于系统外导热油补油量，达到精确的控温的目的。该阶段温度波动幅度约为15℃。
42.在需要降温的阶段：关闭第一阀门110和第二阀门120，保持第四阀门410为打开状态，将三通阀切换为a关、b开、c开，即将第二旁路500与主管路100连通，同时向换热器510通入冷却水，对换热器510内的热导油进行冷却。该阶段不需外部供应热导油，热导油在系统内部循环，经换热器510冷却的热导油进行反应釜300换热后温度升高，反应釜300内物料的温度降低，升温的热导油再次进入换热器510被冷却，如此循环往复，直至将反应釜300内物料的温度降至目标冷却温度。本实施例中，通入换热器510的冷却水温度为30℃，流量为45m3/h，目标冷却温度为80℃。
43.采用本发明的控温系统和控温方法制备醇酸树脂，可在醇酸树脂制备过程中各阶段进行精确控温，有利于提高产品质量。
44.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
45.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。