[发明专利]一种化工冷凝器及用其冷凝分离气相产物的方法

说明书

本发明提供一种化工冷凝器及用其冷凝分离气相产物的方法，涉及化工冷凝器领域，该化工冷凝器，包括外筒、内隔离筒、盘管冷凝器、裸露列管冷凝器、盘管加热器和成膜板；所述外筒由外筒筒体、外筒上封头和外筒下封头组成，所述外筒筒体上部分为冷凝区域，下部分为分离区域。本发明利用部分尿素与乙二醇反应制备碳酸乙烯酯反应器排出的混合气作为盘管加热器的热源，避免了使用额外的加热介质，起到了节能作用；本发明在初冷区先将混合气中部分高沸点的物质冷凝液化，并使之及时脱离初冷区，落入到加热区，使进入到深冷区的混合气中的高沸点的物质减少，降低了深冷区的冷凝负荷，提高了深冷区的冷凝效率。

技术领域

本发明涉及化工冷凝器技术领域，具体为一种化工冷凝器及用其冷凝分离气相产物的方法。

背景技术

尿素与乙二醇反应制备碳酸乙烯酯，一般是在-0.01~-0.09MPa，140~170℃的条件下进行，尿素与乙二醇的一个羟基先反应生成中间体羟乙基氨基甲酸甲酯并释放出一分子氨，中间体羟乙基氨基甲酸甲酯再成环生成碳酸乙烯酯并释放出另一分子氨，反应是个可逆平衡反应，氨的存在能抑制反应的进行，因此需及时脱出反应产生的氨气，另一方面，由于原料尿素和乙二醇中含有少量的水，这些水能优先与尿素反应生成氨和二氧化碳，生成的氨对反应的进行也有抑制作用；由于是在负压及温度较高的条件下进行反应，部分反应底物乙二醇、部分反应中间产物羟乙基氨基甲酸甲酯和部分反应产物碳酸乙烯酯因提供分压而汽化形成的气体，与主、副反应产生的温度为140~170℃的混合气体从反应器的顶部逸出，如果不及时回收其中的乙二醇、羟乙基氨基甲酸甲酯以及碳酸乙烯酯，并使之回流到反应器内，且尽可能地使回流到反应器内的物料中的氨的含量少，则会因为原料配比的变化、中间产物的逸出、反应平衡的限制，使得尿素转化不完全，碳酸乙烯酯的收率低。

因此，及时液化尿素与乙二醇反应产生的气相产物中的乙二醇、羟乙基氨基甲酸甲酯以及碳酸乙烯酯等物质并将之使之回流至反应器内，同时使回流至反应器内的液体中的氨气的含量尽可能的少是尿素与乙二醇高收率反应制备碳酸乙烯酯的关键。

目前工业上解决这一问题的方法基本上使用固定管板式冷凝器或浮头式冷凝器或U型管式冷凝器或板式冷凝器或螺旋板式冷凝器等将气相混合物中沸点较高的物质冷凝成液体，并使之回流到反应器内。使用这些冷凝器，虽能将其中的高沸点的物质冷凝成液体，但不能及时将未被冷凝下来氨气和CO₂与冷凝液分开，使气体与液体在其内部形成了气-液混合物，从而降低了传热系数，影响了冷凝效果。更无法将溶解或夹带在冷凝液中的氨气和CO₂尽可能地分开，使溶解或夹带了大量氨的凝液回流到反应器内，影响了反应效果。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种化工冷凝器及用其冷凝分离气相产物的方法。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种化工冷凝器，包括外筒、内隔离筒、盘管冷凝器、裸露列管冷凝器、盘管加热器和成膜板；所述外筒由外筒筒体、外筒上封头和外筒下封头组成，所述外筒筒体上部分为冷凝区域，下部分为分离区域；所述内隔离筒沿外筒上部贯穿延伸至外筒内部并与外筒上封头相连，所述内隔离筒的外侧为初冷区，内部为深冷区；所述盘管冷凝器位于初冷区内部且由冷凝盘管组成；所述裸露列管冷凝器由冷凝列管、冷凝列管上管板、冷凝列管上封头、冷凝列管下管板和冷凝列管下封头组成，所述裸露列管冷凝器位于内隔离筒内的深冷区，所述冷凝列管上管板与内隔离筒的上端相连；所述盘管加热器位于分离区域内且由加热盘管组成；所述成膜板由直径与外筒直径一样的优圆组成，所述成膜板位于盘管加热器的下面并与盘管加热器接触。

优选的，所述外筒上封头上设有进气口、压力表接口；所述外筒筒体上部设有初冷区温度计接口，所述外筒筒体下部设有液位计上接口、分离区温度计接口；所述外筒下封头上设有液位计下接口和排液口。

优选的，所述内隔离筒露出外筒上封头部分设有排气口和深冷区温度计接口。