一种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备

技术领域

本发明涉及冷凝器技术领域，尤其涉及一种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备。

背景技术

碳酸二甲酯，分子式C3H6O3，结构式为(CH3O)2CO。鉴于DMC的低毒性，1992年已被欧洲各国列为无毒化学品之一，有“绿色基础化学原料”之称，被多个国际组织列为无毒溶剂，是一种符合现代“清洁工艺”要求的环保型有机化工原料。

目前，合成碳酸二甲酯的主要合成路线有：光气路线、一氧化碳路线、二氧化碳路线和尿素路线等。一氧化碳路线又分为甲醇液相氧化羰化法和甲醇气相氧化羰化法以及亚硝酸酯法。其中亚硝酸酯法反应条件温和，无甲醇和DMC的分离(甲醇-水-DMC共沸物)问题，能耗大为降低。此法分两步进行，反应原理是:采用第一步由NO、氧气和甲醇生成亚硝酸甲酯作为中间介质,第二步是关键步骤，通过气相亚硝酸甲酯的氧化羰基化反应合成碳酸二甲酯。

其中冷凝设备起到了重要作用，传统的冷凝机构多是增加冷凝管的根数以达到增加接触面积的效果，但是该种方式使得热流体的径流量就会减少，反而降低了冷凝效率，因此就需要一种能够根据径流量的需要调节二者的比例的新型冷凝设备。

发明内容

本发明为了克服现有冷凝机构无法根据冷却速度的需要实时调整冷管与热流的接触面积的问题，提供一种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备，包括整体呈圆筒状结构的罐体，所述罐体的两端均设置成半球形结构，且罐体的两端分别预留有出口和入口，用来灌入放出冷却液体，在本实施例中灌入的是冷却水，所述罐体的两端内壁均固定有互相平行的腔室挡板，两个腔室挡板之间设置有交错分布且互相平行的导流板，且罐体的两端外壁分别设置有热流进入管和热流排出管，两个腔室挡板的圆周边缘处位于上下两端分别开有等直径的安装孔，靠近出口的两个安装孔中插接有两个互相平行的冷水出管，靠近入口处的腔室挡板上的两个安装孔中插接有两根互相平行的冷水进管，且冷水进管与对应的冷水出管同轴心分布，同一轴心的冷水出管与冷水进管之间连通有方管，且两个方管之间设置有两个互相对称的组合冷凝管，两个所述组合冷凝管之间设置有扩张机构，且扩张机构包括转动连接在两个所述组合冷凝管中间的椭圆轮，从而能够在冷凝过程中，当需要加速冷凝运行的时候，只需控制扩张机构收缩，此时在椭圆轮的作用下将组合冷凝管分散开来，继而增加了组合冷凝管整体与热流的接触面积，此时提高了热流的冷却速度。

作为本发明中优选的方案，所述导流板为切了一个小半圆的整圆盘状结构，且两侧的导流板呈交错分布在罐体的内部，组合冷凝管位于中间的两个导流板之间，从而能够让热流在罐体内流动的时候呈之字形分布流动，进而增加了整体的流程，在有限的空间内增加热流的冷凝时间。

作为本发明中优选的方案，所述组合冷凝管包括卡接在方管外壁上的内卡管，内卡管的外壁卡接有中间卡管，中间卡管的外壁卡接有外卡管，且内卡管、中间卡管和外卡管的整体结构相似，内卡管、中间卡管和外卡管的两端均设置有输水软管，且冷水出管和冷水进管的外壁均开有与输水软管外径相适配的软管插孔，内卡管、中间卡管和外卡管均为内设空腔的C形结构，且内卡管、中间卡管和外卡管的其中一端开口处固定有C形结构的端板，输水软管穿过端板与外卡管的内部相连通，从而能够在使用时，通过组合冷凝管的设置即可增加整体的通过体积，进而增大了组合冷凝管与流入热流体接触面积。

作为本发明中优选的方案，所述内卡管的背面与中间卡管之间以及中间卡管的背面与外卡管之间均设置有连接线，从而能够在使用时，当位于最外层的外卡管受到拉力的时候，可以通过连接线的作用将中间卡管和内卡管依次拽出。

作为本发明中优选的方案，所述内卡管、中间卡管和外卡管的两端分别固定有呈中心对称分布的导向框，且罐体内壁位于组合冷凝管的两端分别固定有与导向框相适配的导向杆一、导向杆二和导向杆三，且导向杆一、导向杆二和导向杆三的长度依次递减，确保内卡管、中间卡管和外卡管(在被拉拽呈扩散状态之后，能够在受到反向挤压力的时候可以回归原位置，再次组合呈一个整体。

作为本发明中优选的方案，所述椭圆轮的中间插接有传动杆，且传动杆穿过罐体的外壁固定有减速电机，罐体的外壁嵌装有与传动杆直径相适配的密封轴承，所述椭圆轮为磁性材料制成，从而能够在椭圆轮旋转的时候，可以实时对最外层的外卡管进行约束，保证始终粘着外卡管。

作为本发明中优选的方案，两个所述外卡管相背的一侧中部均设置有导轮机构，且导轮机构包括两个互相平行的侧护板，两个侧护板之间设置有若干滚子，从而能够在使用时，当椭圆轮的圆周外壁与滚子接触的时候减小摩擦阻力，更顺利地让长轴和短轴进行自由切换。

作为本发明中优选的方案，所述扩张机构还包括固定在罐体中部的管座，且管座为对称体结构，管座的上下两端内壁均滑动连接有若干互相套接在一起的中间管，且中间管的外壁均靠近管座的中间对称面处均预留有凸块，管座的内壁以及中间管相对的两侧内壁均开有与凸块相适配的导向槽，位于最顶端的一个中间管的顶部中间滑动连接有顶滑桶，且管座的中间固定有两个弹簧挡板。

作为本发明中优选的方案，两个所述弹簧挡板相背的两侧与顶滑桶的顶内壁之间均固定有复位弹簧，且弹簧挡板的中间开有线孔，管座的侧面中部开有绳孔一，两个顶滑桶的内壁分别固定有拉绳一和拉绳二，且拉绳一和拉绳二共同穿过绳孔一固定有同一个拉环，顶滑桶为磁铁材料制成，从而能够在使用时，需要对组合冷凝管进行膨胀的时候，只需拉拽拉环即可，此时拉绳一和拉绳二将顶滑桶和中间管压入管座中，配合磁铁材料制成的顶滑桶即可将外卡管拽出。

综上所述，本方案中的有益效果为：

1.该种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备，通过设置的卡合在一起的组合冷凝管配合设置在其中的扩张机构，能够在冷凝过程中，当需要加速冷凝运行的时候，只需控制扩张机构收缩，此时在椭圆轮的作用下将组合冷凝管分散开来，继而增加了组合冷凝管整体与热流的接触面积，此时提高了热流的冷却速度；

2.该种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备，通过设置的内设空腔的且整体呈C形管状结构的外卡管、中间卡管和内卡管，能够在使用时，通过组合冷凝管的设置即可增加整体的通过体积，进而增大了组合冷凝管与流入热流体接触面积；

3.该种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备，通过设置的整体呈伸缩管状结构的扩张机构，而能够在使用时，需要对组合冷凝管进行膨胀的时候，只需拉拽拉环即可，此时拉绳一和拉绳二将顶滑桶和中间管压入管座中，配合磁铁材料制成的顶滑桶即可将外卡管拽出。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备的剖视结构示意图；

图2为本发明提出的一种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备的整体结构示意图；

图3为本发明提出的一种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备中罐体的半剖立体结构示意图；

图4为本发明提出的一种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备扩张机构的立体结构示意图；

图5为本发明提出的一种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备组合冷凝管收缩后的立体结构示意图；

图6为本发明提出的一种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备组合冷凝管中外卡管的装配结构示意图；

图7为本发明提出的一种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备图1中A处的放大结构示意图；

图8为本发明实施例二提出的一种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备扩张机构的半剖立体结构示意图。

图中：1、罐体；2、冷水出管；3、热流进入管；4、出口；5、腔室挡板；6、导流板；7、连接线；8、中间卡管；9、外卡管；10、内卡管；11、输水软管；12、入口；13、冷水进管；14、方管；15、椭圆轮；16、热流排出管；17、减速电机；18、密封轴承；19、传动杆；20、组合冷凝管；21、导向杆一；22、导向框；23、导向杆三；24、导向杆二；25、软管插孔；26、端板；27、侧护板；28、滚子；29、管座；30、弹簧挡板；31、复位弹簧；32、顶滑桶；33、中间管；34、绳孔一；35、拉绳一；36、拉环；37、拉绳二；38、凸块；39、导向槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

参照图1-7，一种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备，包括整体呈圆筒状结构的罐体1，罐体1的两端均设置成半球形结构，且罐体1的两端分别预留有出口4和入口12，用来灌入放出冷却液体，在本实施例中灌入的是冷却水，罐体1的两端内壁均固定有互相平行的腔室挡板5，两个腔室挡板5之间设置有交错分布且互相平行的导流板6，且罐体1的两端外壁分别设置有热流进入管3和热流排出管16，两个腔室挡板5的圆周边缘处位于上下两端分别开有等直径的安装孔，靠近出口4的两个安装孔中插接有两个互相平行的冷水出管2，靠近入口12处的腔室挡板5上的两个安装孔中插接有两根互相平行的冷水进管13，且冷水进管13与对应的冷水出管2同轴心分布，同一轴心的冷水出管2与冷水进管13之间连通有方管14，且两个方管14之间设置有两个互相对称的组合冷凝管20，两个组合冷凝管20之间设置有扩张机构，且扩张机构包括转动连接在两个组合冷凝管20中间的椭圆轮15，从而能够在冷凝过程中，当需要加速冷凝运行的时候，只需控制扩张机构收缩，此时在椭圆轮15的作用下将组合冷凝管20分散开来，继而增加了组合冷凝管20整体与热流的接触面积，此时提高了热流的冷却速度。

其中，导流板6为切了一个小半圆的整圆盘状结构，且两侧的导流板6呈交错分布在罐体1的内部，组合冷凝管20位于中间的两个导流板6之间，从而能够让热流在罐体1内流动的时候呈之字形分布流动，进而增加了整体的流程，在有限的空间内增加热流的冷凝时间。

其中，组合冷凝管20包括卡接在方管14外壁上的内卡管10，内卡管10的外壁卡接有中间卡管8，中间卡管8的外壁卡接有外卡管9，且内卡管10、中间卡管8和外卡管9的整体结构相似，内卡管10、中间卡管8和外卡管9的两端均设置有输水软管11，且冷水出管2和冷水进管13的外壁均开有与输水软管11外径相适配的软管插孔25，内卡管10、中间卡管8和外卡管9均为内设空腔的C形结构，且内卡管10、中间卡管8和外卡管9的其中一端开口处固定有C形结构的端板26，输水软管11穿过端板26与外卡管9的内部相连通，从而能够在使用时，通过组合冷凝管20的设置即可增加整体的通过体积，进而增大了组合冷凝管20与流入热流体接触面积。

其中，内卡管10的背面与中间卡管8之间以及中间卡管8的背面与外卡管9之间均设置有连接线7，从而能够在使用时，当位于最外层的外卡管9受到拉力的时候，可以通过连接线7的作用将中间卡管8和内卡管10依次拽出。

其中，内卡管10、中间卡管8和外卡管9的两端分别固定有呈中心对称分布的导向框22，且罐体1内壁位于组合冷凝管20的两端分别固定有与导向框22相适配的导向杆一21、导向杆二24和导向杆三23，且导向杆一21、导向杆二24和导向杆三23的长度依次递减，确保内卡管10、中间卡管8和外卡管9在被拉拽呈扩散状态之后，能够在受到反向挤压力的时候可以回归原位置，再次组合呈一个整体。

其中，椭圆轮15的中间插接有传动杆19，且传动杆19穿过罐体1的外壁固定有减速电机17，罐体1的外壁嵌装有与传动杆19直径相适配的密封轴承18，椭圆轮15为磁性材料制成，从而能够在椭圆轮15旋转的时候，可以实时对最外层的外卡管9进行约束，保证始终粘着外卡管9。

其中，两个外卡管9相背的一侧中部均设置有导轮机构，且导轮机构包括两个互相平行的侧护板27，两个侧护板27之间设置有若干滚子28，从而能够在使用时，当椭圆轮15的圆周外壁与滚子28接触的时候减小摩擦阻力，更顺利地让长轴和短轴进行自由切换。

工作原理：在冷凝过程中，当需要加速冷凝运行的时候，只需开启减速电机17，在传动杆19的带动下控制扩张机构中的椭圆轮15的短轴与两侧的外卡管9接触，此时在带有磁性的椭圆轮15的作用下将组合冷凝管20分散开来，继而增加了组合冷凝管20整体与热流的接触面积，此时提高了热流的冷却速度。

实施例2

参照图1和图8，一种用于气相法羰基合成碳酸二甲酯工艺的冷凝器设备，本实施例相较于实施例1，还包括整体呈圆筒状结构的罐体1，罐体1的两端均设置成半球形结构，且罐体1的两端分别预留有出口4和入口12，用来灌入放出冷却液体，在本实施例中灌入的是冷却水，罐体1的两端内壁均固定有互相平行的腔室挡板5，两个腔室挡板5之间设置有交错分布且互相平行的导流板6，且罐体1的两端外壁分别设置有热流进入管3和热流排出管16，两个腔室挡板5的圆周边缘处位于上下两端分别开有等直径的安装孔，靠近出口4的两个安装孔中插接有两个互相平行的冷水出管2，靠近入口12处的腔室挡板5上的两个安装孔中插接有两根互相平行的冷水进管13，且冷水进管13与对应的冷水出管2同轴心分布，同一轴心的冷水出管2与冷水进管13之间连通有方管14，且两个方管14之间设置有两个互相对称的组合冷凝管20，两个组合冷凝管20之间设置有扩张机构。

其中，导流板6为切了一个小半圆的整圆盘状结构，且两侧的导流板6呈交错分布在罐体1的内部，组合冷凝管20位于中间的两个导流板6之间，从而能够让热流在罐体1内流动的时候呈之字形分布流动，进而增加了整体的流程，在有限的空间内增加热流的冷凝时间。

其中，组合冷凝管20包括卡接在方管14外壁上的内卡管10，内卡管10的外壁卡接有中间卡管8，中间卡管8的外壁卡接有外卡管9，且内卡管10、中间卡管8和外卡管9的整体结构相似，内卡管10、中间卡管8和外卡管9的两端均设置有输水软管11，且冷水出管2和冷水进管13的外壁均开有与输水软管11外径相适配的软管插孔25，内卡管10、中间卡管8和外卡管9均为内设空腔的C形结构，且内卡管10、中间卡管8和外卡管9的其中一端开口处固定有C形结构的端板26，输水软管11穿过端板26与外卡管9的内部相连通，从而能够在使用时，通过组合冷凝管20的设置即可增加整体的通过体积，进而增大了组合冷凝管20与流入热流体接触面积。

其中，内卡管10的背面与中间卡管8之间以及中间卡管8的背面与外卡管9之间均设置有连接线7，从而能够在使用时，当位于最外层的外卡管9受到拉力的时候，可以通过连接线7的作用将中间卡管8和内卡管10依次拽出。

其中，内卡管10、中间卡管8和外卡管9的两端分别固定有呈中心对称分布的导向框22，且罐体1内壁位于组合冷凝管20的两端分别固定有与导向框22相适配的导向杆一21、导向杆二24和导向杆三23，且导向杆一21、导向杆二24和导向杆三23的长度依次递减，确保内卡管10、中间卡管8和外卡管9在被拉拽呈扩散状态之后，能够在受到反向挤压力的时候可以回归原位置，再次组合呈一个整体。

其中，两个外卡管9相背的一侧中部均设置有导轮机构，且导轮机构包括两个互相平行的侧护板27，两个侧护板27之间设置有若干滚子28，从而能够在使用时，当椭圆轮15的圆周外壁与滚子28接触的时候减小摩擦阻力，更顺利地让长轴和短轴进行自由切换。

扩张机构还包括固定在罐体1中部的管座29，且管座29为对称体结构，管座29的上下两端内壁均滑动连接有若干互相套接在一起的中间管33，且中间管33的外壁均靠近管座29的中间对称面处均预留有凸块38，管座29的内壁以及中间管33相对的两侧内壁均开有与凸块38相适配的导向槽39，位于最顶端的一个中间管33的顶部中间滑动连接有顶滑桶32，且管座29的中间固定有两个弹簧挡板30。

其中，两个弹簧挡板30相背的两侧与顶滑桶32的顶内壁之间均固定有复位弹簧31，且弹簧挡板30的中间开有线孔，管座29的侧面中部开有绳孔一34，两个顶滑桶32的内壁分别固定有拉绳一35和拉绳二37，且拉绳一35和拉绳二37共同穿过绳孔一34固定有同一个拉环36，顶滑桶32为磁铁材料制成。

工作原理：在使用时，需要对组合冷凝管20进行膨胀的时候，只需拉拽拉环36即可，此时拉绳一35和拉绳二37将顶滑桶32和中间管33压入管座29中，配合磁铁材料制成的顶滑桶32即可将外卡管9拽出。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。