CN103818932A - 大型有筛板沸腾氯化炉控制参数冷态模拟装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大型有筛板沸腾氯化炉控制参数冷态模拟装置，包括冷态试验装置A：包括水平设置的压缩空气送气管，垂直地面设置的筒状管，半球状布气连接件；冷态实验装置B：沸腾氯化炉顶部和靠近筛板的部位分别设有压力表，倒锥形底部通过管道连通缓冲罐，管道上设有流量计和调节阀，缓冲罐与压缩空气管连通，压缩空气管上设有减压阀。本发明确定出流化性较好的混合料配比和相应的粒径分布结果，利用压缩空气代替氯气，对筛板流体阻力△P、筛板布气的均匀性、氯化炉沸腾状态动力特性参数进行测定，为氯化炉通氯投料试生产摸索出一组工艺控制参数，降低了试生产初期控制调节的盲目性，有效缩短试生产周期，降低生产环境的污染程度。

Description

大型有筛板沸腾氯化炉控制参数冷态模拟装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种模拟装置，特别涉及一种大型有筛板沸腾氯化炉控制参数冷态模拟装置及其使用方法。

背景技术

近年来，国内氯碱工业迅速发展，但生产过程中大量的装备和工艺依靠进口，重要技术环节不被国内技术人员掌握等问题严重制约着企业的发展。我国通过40余年的发展，在厦门、天津、遵义等地所建设的万吨级生产线也仅是成熟掌握了氯化法海绵钛和氯化法钛白粉的生产，各个公司将自己生产线的设备构造、操作方法等视为企业的技术秘密，基本不予报道。

基于以上现状，国内大型沸腾氯化炉的设计和工艺技术没有成熟的参数可供参考的，对于自主设计的大型沸腾氯化炉没有实施先例和一套准确的工艺控制参数，均需要进行投料试生产摸索。大型沸腾氯化炉的主要工艺控制参数有氯化炉炉温、炉压差、氯气压力、氯气流量、炉内料层高度、加料配比等，影响的因素较多，因此摸索工艺参数的过程比较困难，试生产周期较长，消耗的人力、物力非常大，一般的企业根本无力承担，同时由于试生产期间工艺确定容易引起的尾气含氯量较高甚至是烟囱冒黄烟等环境污染事故，企业安全生产风险巨大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型有筛板沸腾氯化炉控制参数冷态模拟装置及其使用方法，可以对新建成的大型沸腾氯化炉进行带料冷态试验，通过试验确定在实现炉内物料良好沸腾情况下的各项关键的工艺控制参数，并准确指导实际投料试生产过程。

为了达到上述目的，本发明提供了一种大型有筛板沸腾氯化炉控制参数冷态模拟装置，包括冷态试验装置A和冷态试验装置B，所述冷态实验装置A包括：水平设置的压缩空气送气管，用于调节和控制压缩空气送气量，其出口端设有出气管，与水平成直角设置，直角部设有活动挡板和流量计；垂直地面设置的筒状管，为混合物料提供流态化沸腾区域；半球状布气连接件，所述半球状布气连接件的阔口部与筒状管固定连接，底部设有管状连接端与出气管固定连接；所述半球状布气连接件与筒状管的连接部水平设有带孔石棉板；所述冷态实验装置B包括：有筛板沸腾氯化炉有筒状主体和倒锥形底部；倒锥形底部与主体的连接部为筛板的安装和拆卸部，沸腾氯化炉顶部和靠近筛板的部位分别设有第一压力表和第二压力表，倒锥形底部通过管道连通气体缓冲罐，管道上设有流量计和调节阀，缓冲罐与压缩空气管连通，压缩空气管上设有减压阀。

优选的，所述筒状管为透明材质，沸腾炉主体底部设有透明材料的观察窗。

优选的，所述冷态试验装置A用于原料粒径匹配性测量；冷态试验装置B用于氯化炉空筛板的流体阻力降测量、筛板布气均匀程度测量和物料不同厚度时氯化炉沸腾状态动力特性参数测量。

优选的，所述冷态试验装置A用于原料粒径匹配性测量的方法包括：将不同比例的混合物料分别在石棉板上铺入厚度在200～600mm的混合料层，通过压缩空气送气管通入压缩空气对混合料进行流态化实验，观察原料颗粒的流化性，以及检查确认料层中有无分层现象，对流化性好的混合料进行物料粒径检测分析，按照流化性好的混合料的配料比例和粒径检测结果进行备料留用。

优选的，所述冷态试验装置B用于氯化炉空筛板的流体阻力降测量的方法包括：在空筛板上均匀铺上一层100～200mm的耐火砖颗粒，通入压缩空气，分别测试空筛板在压缩空气的风量为1000Nm³/h～2000Nm³/h不同风量条件下的空筛板的阻力降△P值，绘制风量与空筛板的阻力降△P的特性曲线。

优选的，所述冷态试验装置B用于筛板布气均匀程度测量和物料不同厚度时氯化炉沸腾状太动力特性参数测量的方法包括：向炉内加入400～600mm厚的流化性好的混合物料作为底料，开大筛板底部的压缩空气量保证混合物料完全沸腾，然后关闭进气阀门，保证底料自然铺平，再缓缓开启压缩空气进气阀，通过观察孔观察料层在小风量时表面发生跳动的地方是否均匀，如果筛板四周和中间微微跳动点分布均匀，跳动高度一致，料层表面平坦，则说明布气均匀；

向沸腾氯化炉内加入400～600mm厚的混合物料并自然铺平后，调节通入的压缩空气流量，改变筛板截面平均风速，测定此料层厚度在常温下的床层压降与风量、风压的关系，当截面平均风速逐渐增大时，床层压降也逐渐增大，此时料层高度不变，当截面风速增大到某一数值后再继续增大时，料层高度显著增高，但床层压降不再增大，此时截面风速为临界沸腾风速W_临界，当截面风速大于临界沸腾风速后，料层高度继续增加，但床层压降仍然不变，如果截面平均风速大于某一风速W_飞出后，物料被吹走，床层压降迅速下降，这个特定风速W_飞出称为飞出速度，按截面平均风速测绘处沸腾床动力曲线 。

本发明的有益效果：

本发明冷态试验首先通过简易可视结构可以观察原料颗粒的流化性，以及确定出流化性较好的混合料配比和相应的粒径分布结果，以便准备符合要求的物料；然后利用压缩空气代替氯气，以无毒代有毒的、以常温代高温的生产条件，对筛板流体阻力△P、筛板布气的均匀性、氯化炉沸腾状态动力特性参数进行初步测定，为氯化炉通氯投料试生产摸索出一组工艺控制参数，从而降低了试生产初期控制调节的盲目性，可有效缩短试生产周期，并降低生产环境的污染程度。

附图说明

图1为本发明冷态试验装置A的结构示意图；

图2为本发明冷态试验装置B的结构示意图；

图3为本发明沸腾床动力曲线图；

其中：1、筒状管，2、石棉板，3、压缩空气送气管，4、沸腾氯化炉，5、缓冲罐，6、流量计，7、调节阀，8、减压阀，9、第一压力表，10、第二压力表，11、压缩空气管，12、流量计，13、活动挡板，14、出气管，15、半球状布气连接件。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种大型有筛板沸腾氯化炉控制参数冷态模拟装置，包括冷态试验装置A和冷态试验装置B，冷态实验装置A包括：水平设置的压缩空气送气管3，用于调节和控制压缩空气送气量，其出口端设有出气管14，与水平方向成直角设置，直角部设有活动挡板13和流量计12；垂直地面设置的筒状管1，为混合物料提供流态化沸腾区域；半球状布气连接件15，所述半球状布气连接件的阔口部与筒状管1固定连接，底部设有管状连接端与出气管14固定连接；所述半球状布气连接件15与筒状管1的连接部水平设有带孔石棉板2；冷态实验装置B包括：沸腾氯化炉4有筒状主体和倒锥形底部；倒锥形底部与主体的连接部为筛板16的安装和拆卸部，沸腾氯化炉4顶部和靠近筛板的部位分别设有第一压力表9和第二压力表10，倒锥形底部通过管道连通缓冲罐5，管道上设有流量计6和调节阀7，缓冲罐5与压缩空气管11连通，压缩空气管11上设有减压阀8。筒状管1为透明材质，沸腾炉主体底部设有透明材料的观察窗12。

下面结合某氯化炉设计过程中的具体实施方式进一步说明本发明是如何实现的：

经过初步估算确定物料的混合比约为20~40:100，因此向冷态试验装置A的石棉板上铺入100:20配比的混合物料200mm，通入压缩空气调节流速和流量观察原料颗粒的流化性和料层有无分层现象，逐渐增加混合物料厚度从200至600mm，分别记录和观察通入压缩空气调节流速和流量观察原料颗粒的流化性和料层有无分层现象，确定出流化性好的混合料配比，并对其进行物料粒径检测分析，按照流化性好的混合料的粒径检测和配比进行备料。

重复以上步骤，分别确认100:30和100:40配比的混合物料的数据，确定出流化性好的混合料配比，并对其进行物料粒径检测分析，按照流化性好的混合料的粒径检测和配比进行备料。

在冷态试验装置B内加装所要测定的筛板后，缓慢开启减压阀8向缓冲罐5中通入压缩空气，经减压阀8将现场总管上压缩空气压力减至缓冲罐5所要求的压力范围，缓慢开启调节阀7，模拟向有筛板沸腾氯化炉4通入氯气的过程，通过流量计6测试通入压缩空气的流量，通过引压管10连接的压力表9测定炉顶与炉底的压力，确定炉内压差△P，在筛板上均匀铺100～200mm耐火砖颗粒，通入压缩空气，分别测试空筛板在压缩空气的风量为1000Nm³/h～2000Nm³/h等条件下的空筛板阻力压降△P值。

以冷态试验装置A的不同物料配比记录数据为基础，分别向筛板上铺入400～600mm的流化性好的混合物料，开大调节阀7保证混合料层完全被吹起，然后关闭减压阀8和调节阀7，使料层自然铺平。再缓缓开启调节阀7，通过观察窗12观察炉内料层在小风量时表面发生跳动的地方是否均匀，以检查筛板布气的均匀性。

最后向筛板上分别铺入400mm～2000mm的混合料层，并分别测定其床层压降△P与风量、风压的特征关系。当风量增大，床层压降也逐渐增大，此时料层高度不变。当风量增大到某一数值后再继续增大时，料层高度显著增高，但床层压降不再增大，此时截面风速为临界沸腾风速W_临界；当风速大于临界沸腾风速后，料层高度继续增加，但床层压降仍然不变，按截面平均风速测绘处沸腾床动力曲线，如图3所示。

本发明冷态试验首先通过简易可视结构可以观察原料颗粒的流化性，以及确定出流化性较好的混合料配比和相应的粒径分布结果，以便准备符合要求的物料；然后利用压缩空气代替氯气，以无毒代有毒的、以常温代高温的生产条件，对筛板流体阻力△P、筛板布气的均匀性、氯化炉沸腾状态动力特性参数进行初步测定，为氯化炉通氯投料试生产摸索出一组工艺控制参数，从而降低了试生产初期控制调节的盲目性，可有效缩短试生产周期，并降低生产环境的污染程度。

以上所述的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种大型有筛板沸腾氯化炉控制参数冷态模拟装置，包括冷态试验装置A和冷态试验装置B，其特征在于：所述冷态实验装置A包括：水平设置的压缩空气送气管，用于调节和控制压缩空气送气量，其出口端设有出气管，与水平方向成直角设置，直角部设有活动挡板和流量计；垂直地面设置的筒状管，为混合物料提供流态化沸腾区域；半球状布气连接件，所述半球状布气连接件的阔口部与筒状管固定连接，底部设有管状连接端与出气管固定连接；所述半球状布气连接件与筒状管的连接部水平设有带孔石棉板；所述冷态实验装置B包括：筛板沸腾氯化炉有筒状主体和倒锥形底部；倒锥形底部与主体的连接部为筛板的安装和拆卸部，沸腾氯化炉顶部和靠近筛板的部位分别设有第一压力表和第二压力表，倒锥形底部通过管道连通缓冲罐，管道上设有流量计和调节阀，缓冲罐与压缩空气管连通，压缩空气管上设有减压阀。

2.根据权利要求1所述一种大型有筛板沸腾氯化炉控制参数冷态模拟装置，其特征在于：所述筒状管为透明材质，沸腾炉主体底部设有透明材料的观察窗。

3.根据权利要求1或2所述一种大型有筛板沸腾氯化炉控制参数冷态模拟装置，其特征在于：所述冷态试验装置A用于原料粒径匹配性测量；冷态试验装置B用于氯化炉空筛板的流体阻力降测量、筛板布气均匀程度测量和物料不同厚度时氯化炉沸腾状动力特性参数测量。

4.根据权利要求3所述一种大型有筛板沸腾氯化炉控制参数冷态模拟装置的冷态试验装置A用于原料粒径匹配性测量的方法，其特征在于：所述方法包括：将不同比例的混合物料分别在石棉板上铺入厚度在200～600mm的混合料层，通过压缩空气送气管通入压缩空气对混合料进行流态化实验，观察原料颗粒的流化性，以及检查确认料层中有无分层现象，对流化性好的混合料进行物料粒径检测分析，按照流化性好的混合料的配料比例和粒径检测结果进行备料留用。

5.根据权利要求3所述一种大型有筛板沸腾氯化炉控制参数冷态模拟装置的冷态试验装置B用于氯化炉空筛板的流体阻力降测量的方法，其特征在于：所述方法包括：在空筛板上均匀铺上一层100～200mm的耐火砖颗粒，通入压缩空气，分别测试空筛板在压缩空气的风量为1000Nm³/h～2000Nm³/h不同风量条件下的空筛板的阻力降△P值，绘制风量与空筛板的阻力降△P的特性曲线。

6.根据权利要求3所述一种大型有筛板沸腾氯化炉控制参数冷态模拟装置的冷态试验装置B用于筛板布气均匀程度测量和物料不同厚度时氯化炉沸腾状太动力特性参数测量的方法，其特征在于：所述方法包括：向炉内加入400～600mm厚的流化性好的混合物料作为底料，开大筛板底部的压缩空气量保证混合物料完全沸腾，然后关闭进气阀门，保证底料自然铺平，再缓缓开启压缩空气进气阀，通过观察孔观察料层在小风量时表面发生跳动的地方是否均匀，筛板四周和中间微微跳动点分布均匀，跳动高度一致，料层表面平坦，说明布气均匀；

向沸腾氯化炉内加入400～600mm厚的混合物料并自然铺平后，调节通入的压缩空气流量，改变筛板截面平均风速，测定此料层厚度在常温下的床层压降与风量、风压的关系，当截面平均风速逐渐增大时，床层压降也逐渐增大，此时料层高度不变，当截面风速增大到某一数值后再继续增大时，料层高度显著增高，但床层压降不再增大，此时截面风速为临界沸腾风速W_临界，当截面风速大于临界沸腾风速后，料层高度继续增加，但床层压降仍然不变，如果截面平均风速大于某一风速W_飞出后，物料被吹走，床层压降迅速下降，这个特定风速W_飞出称为飞出速度，按截面平均风速测绘处沸腾床动力曲线。

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