阅读说明：本技术 放热反应工序的温度控制系统 (Temperature control system for exothermic reaction process ) 是由 陈恩之 姜曦 徐淑媛 赵风轩 张传礼 谢毅 于彬 杨建新 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：一种放热反应工序的温度控制系统,包括驱动泵、第一热交换器、第二热交换器、流量控制器,第一热交换器的冷却介质进口通过管路与驱动泵的出口连接,冷却介质出口通过管路与第二热交换器的被冷却介质进口连接,第二热交换器的被冷却介质出口通过管路与驱动泵的进口连接,形成一个封闭循环线路,流量控制器串联在封闭循环线路上,还包括一应急旁开管路或压力式溢流阀,应急旁开管路的上游端与流量控制器的进口并联,下游端与流量控制器的出口并联,应急旁开管路的流通面积为流量控制器的流通面积的1/9-1/2,压力式溢流阀的进口与流量控制器的进口并联,出口与流量控制器的出口并联。本发明结构简单、可靠性高,有效满足放热反应工序中安全生产的需要。(A temperature control system for an exothermic reaction process comprises a driving pump, a first heat exchanger, a second heat exchanger and a flow controller, wherein a cooling medium inlet of the first heat exchanger is connected with an outlet of the driving pump through a pipeline, a cooling medium outlet is connected with a cooled medium inlet of the second heat exchanger through a pipeline, a cooled medium outlet of the second heat exchanger is connected with an inlet of the driving pump through a pipeline to form a closed circulation line, the flow controller is connected on the closed circulation line in series, the temperature control system also comprises an emergency bypass pipeline or a pressure type overflow valve, the upstream end of the emergency bypass pipeline is connected with an inlet of the flow controller in parallel, the downstream end of the emergency bypass pipeline is connected with an outlet of the flow controller in parallel, the flow area of the emergency bypass pipeline is 1/9-1/2 of the flow area of the flow controller, an inlet of the pressure type overflow valve is connected with an inlet, the outlet is connected in parallel with the outlet of the flow controller. The invention has simple structure and high reliability, and effectively meets the requirement of safe production in the exothermic reaction process.)

放热反应工序的温度控制系统

技术领域

本发明涉及化工领域，特别涉及一种放热反应工序的温度控制系统。

背景技术

在化工领域，涉及放热反应工序，需要严格控制该工序的温度保持在合适范围内，以保证反应正常进行。

例如，己二酸的生产。已二酸属于脂肪族羧酸，俗称肥酸，分子式为C₆H₁₀O₄，外观为白色结晶粉末，性质稳定，不潮解。主要用于制造锦纶66(尼龙66)和聚氨酯树脂，其次用于制造增塑剂、润滑脂，少量用作食品的增酸剂和代替酒石酸用于发酵粉，也可用于制造杀虫剂和粘合剂，己二酸还用于医药、香料等生产。目前国内使用量增长较快的行业有合成革用树脂行业、聚氨酯鞋底树脂行业、聚氨酯胶粘剂及TPU用多元醇行业。目前世界上己二酸的生产方法有四种：苯酚法、丁二烯法、环己烷法和环己烯法。环己烷法和环己烯法较为成熟且为主要的生产方法。上述四种生产己二酸的方法，均用硝酸氧化环己醇或环己醇/环己酮的混合物，俗称硝酸氧化法。

硝酸氧化反应后生成的粗酸进入粗酸结晶器绝热降温蒸发，结晶后的粗酸浆料经过粗酸增稠和离心后进行固液分离得到粗己二酸，经过溶解脱色后送到工业酸结晶器。结晶后的浆料经过再次增稠离心及二次溶解脱色后得到工业级己二酸。工业级己二酸再经过结晶、增稠离心后送流化床进行干燥得到产品精己二酸。氧化产生的亚硝气经过氧化氮吸收岗位吸收生产稀硝酸，增稠后的滤液经过硝酸浓缩后回收。二元酸经过两次蒸发、两次树脂洗涤后进入二元酸蒸发、切片包装得到副产品二元酸。催化剂经过两次树脂吸附后回收再次进入系统。

己二酸生产工艺中，硝酸氧化反应工序的放热量较大，因此，在硝酸氧化反应工序采用循环水进行降温，通过控制循环水路上的调节阀开度，控制冷却水的循环量，控制该反应工序的温度。然而，若调节阀因故障关闭，将会导致循环水流量大幅下降，甚至为零，反应热无法及时移除，从而导致氧化反应温度失控。

因此，如何设计一种安全可靠的放热反应工序温度控制系统，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种放热反应工序的温度控制系统，其结构简单、可靠性高，有效满足放热反应工序中安全生产的需要。

本发明的技术方案是：一种放热反应工序的温度控制系统，包括驱动泵、第一热交换器、第二热交换器、流量控制器，所述第一热交换器用于吸收放热反应工序的热量，所述第二热交换器用于对外释放热量，所述第一热交换器的冷却介质进口通过管路与驱动泵的出口连接，第一热交换器的冷却介质出口通过管路与第二热交换器的被冷却介质进口连接，第二热交换器的被冷却介质出口通过管路与驱动泵的进口连接，形成一个封闭循环线路，所述流量控制器串联在封闭循环线路上，用于调节封闭循环线路的循环流量，还包括一应急旁开管路或压力式溢流阀，所述应急旁开管路的上游端与流量控制器的进口并联，应急旁开管路的下游端与流量控制器的出口并联，所述应急旁开管路的流通面积为流量控制器的流通面积的1/9-1/2，所述压力式溢流阀的进口与流量控制器的进口并联，压力溢流阀的出口与流量控制器的出口并联。

所述第一热交换器为蛇形管，蛇形管的上游端为冷却介质进口，蛇形管的下游端为冷却介质出口。

所述第二热交换器为板式换热器和/或管式换热器。

所述流量控制器为流量调节阀。

所述应急旁开管路中设有限流孔板，限流孔板的流通面积为流量控制器的流通面积的1/9-1/2。

所述第二换热器的被冷却介质出口和驱动泵进口之间串联一冷却介质膨胀罐。

所述流量控制器的进口通过管路与第一热交换器的冷却介质出口连接，流量控制器的出口通过管路与第二热交换器的被冷却介质进口连接。

所述应急旁开管路的上游端并联在第一热交换器的冷却介质出口和流量控制器的进口之间，应急旁开管路的下游端并联在流量控制器的出口和第二热交换器的被冷却介质进口之间。

采用上述技术方案具有以下有益效果：

1、本发明通过设置第一热交换器、第二热交换器、驱动泵，构成一个封闭循环线路，第一热交换器用于吸收放热反应工序的热量，降低放热反应工序的温度，第二热交换器用于对外释放热量，降低封闭循环线路内介质的温度，使放热反应工序释放的热量快速释放出，满足放热反应工序安全生产的需要。通过调节流量控制器的开度，调节封闭循环线路内介质的流量，满足调节放热反应工序温度的需求。

2、本发明可通过设置应急旁开管路，该应急旁开管路的上游端并联在与流量控制器的进口并联，应急旁开管路的下游端与流量控制器的出口并联，当流量控制器因故障(包括流量控制器自身故障，或者控制流量控制器的控制器故障等)或人为误操作全关或接近全关状态下，封闭循环线路内的介质通过应急旁开管路保持部分介质正常循环，有效减缓放热反应工序的升温幅度，增加工作人员纠正时间，实现故障状态安全可控。

3、本发明可设置的应急旁开管路的流通面积为流量控制器的流通面积的1/9-1/2，在满足应急状态下封闭循环线路内部分介质正常循环的前提下，还能通过调节流量控制器控制封闭循环线路介质流量，满足调节放热反应工序温度的需求。若应急旁开管路的流通面积过小，不能起到应急循环的目的，若应急旁开管路的流通面积过大，则无法实现调节放热反应工序温度的需求。

4、本发明可设置的压力式溢流阀的进口与流量控制器的进口并联，压力溢流阀的出口与流量控制器的出口并联，当流量控制器正常工作时，封闭循环线路内的介质沿流量控制器正常通过，且通过流量控制器调节封闭循环线路内介质流量的目的。当流量控制器因故障(包括流量控制器自身故障，或者控制流量控制器的控制器故障等)或人为误操作全关或接近全关状态下，封闭循环管路内介质压力增大，超过压力式溢流阀开启压力后，压力式溢流阀开启，封闭循环管路内的介质通过压力式溢流阀保持介质正常循环，有效减缓放热反应工序的升温幅度，增加工作人员纠正时间，实现故障状态安全可控。

下面结合附图和

具体实施方式

作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的连接示意图；

图2为本发明压力式溢流阀的连接示意图。

附图中，1为驱动泵，2为第一热交换器，3为第二热交换器，4为流量控制器，5为应急旁开管路，6为压力式溢流阀。

具体实施方式

本发明中，未标明具体连接方式的设备，通常按照常规条件或按照厂商建议的条件进行，未标明具体型号的设备，通常为化工领域常规的设备。

实施例一

参见图1和图2，放热反应工序的温度控制系统包括驱动泵1、第一热交换器2、第二热交换器3、流量控制器4。所述第一热交换器2用于吸收放热反应工序的热量，所述第二热交换器3用于对外释放热量，本实施例中，第一热交换器为蛇形管，蛇形管的上游端为冷却介质进口，蛇形管的下游端为冷却介质出口，第二热交换器为管式换热器，被冷却介质从管式换热器的管程经过，冷却介质从管式换热器的壳程经过，当然的，第二热交换器也可采用板式换热器，利用空气被动散热。所述第一热交换器2的冷却介质进口通过管路与驱动泵1的出口连接，第一热交换器2的冷却介质出口通过管路与第二热交换器3的被冷却介质进口连接，第二热交换器3的被冷却介质出口通过管路与驱动泵1的进口连接，形成一个封闭循环线路。所述流量控制器4串联在封闭循环线路上，用于调节封闭循环线路的循环流量，本实施例中，流量控制器选用流量调节阀，流量控制器4的进口通过管路与第一热交换器2的冷却介质出口连接，流量控制器4的出口通过管路与第二热交换器3的被冷却介质进口连接。还包括一应急旁开管路5，所述应急旁开管路5的上游端与流量控制器4的进口并联，应急旁开管路5的下游端与流量控制器4的出口并联，具体的，应急旁开管路5的上游端并联在第一热交换器2的冷却介质出口和流量控制器4的进口之间，应急旁开管路5的下游端并联在流量控制器4的出口和第二热交换器3的被冷却介质进口之间。所述应急旁开管路5的流通面积不超过流量控制器4全开时流通面积的1/2，应急旁开管路可以为小管径管道，或者，应急旁开管路选用大管径管道，大管径管道中设置限流孔板，限流孔板的流通面积不超过流量控制器4的流通面积的1/2，小管径管道的参数或大管径管道中限流孔板的参数主要取决于正常工况封闭循环线路的流量。当然，还可以包括一压力式溢流阀6，压力式溢流阀6的进口与流量控制器4的进口并联，压力溢流阀6的出口与流量控制器4的出口并联。压力式溢流阀的参数主要取决于循环驱动泵性能曲线及正常工况封闭循环线路的流量，压力式溢流阀的通过流量通常不超过正常工况下封闭循环线路的流量。

进一步的，为了方便向封闭循环线路中补充冷却介质，第二换热器3的被冷却介质出口和驱动泵1进口之间串联一冷却介质膨胀罐。

实施例二

以控制生产己二酸工艺中硝酸氧化反应工序温度为例。参见图1，将第一热交换器放置在氧化反应器内，封闭循环线路中注入有冷却水，驱动泵驱动冷却水在封闭循环管路中循环，流量控制器与氧化反应器内的温度传感器电连接，实现自动调节流量的目的。以硝酸、醇酮(或环己醇)为原料，投入氧化反应器内，反应进行时，氧化反应器内温度上升，冷却水在第一热交换器处，升温，将氧化反应器内的热量带走，保持氧化反应器内的温度稳定，升温后的冷却水在第二热交换器处冷却，经驱动泵泵回第一热交换器，再次将氧化反应器内的热量带走，持续保持氧化反应器内的温度稳定。当流量控制器因故障(包括流量控制器自身故障，或者控制流量控制器的控制器故障等)或人为误操作全关或接近全关状态下，封闭循环线路内的介质通过应急旁开管路保持部分介质正常循环。经申请人生产验证，传统的温度控制系统(无应急旁开管路)，氧化反应器温度在流量控制器意外全关状态下30秒后达到报警值，50秒后达到联锁停车值，导致停车事故。本发明温度控制系统，氧化反应器温度在温度调节阀突然全关5分钟后达到报警值，8分钟后达到联锁停车值。后者异常的缓冲时间足以使操作工采取有效措施，避免氧化联锁停车或者因联锁失效发生生产安全事故。