CN104474976A - 压力平衡式反应器系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明应用于化工过程反应装置。为了解决反应系统在物料转移过程中排出大量高浓度废气、超过废气处理系统处理能力而导致排放超标的问题，本发明提出一种压力平衡式反应器系统及其控制方法，其特征在于上游储液罐的进气口与下游储液罐的排气口之间设有压力平衡管路。本发明在上游储液罐向下游储液罐输送物料时，将下游储液罐的排气送入上游储液罐，大幅降低了反应器系统在物料转移时的废气排放量，实现从污染源头减排，减小废气处理系统的投资和能耗，其结构简单、操作稳定、便于维护。

Description

压力平衡式反应器系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种化工过程的反应装置，属于化学工程技术领域，应用于反应器系统的废气处理和环境保护。

背景技术

反应器是化工过程反应装置的关键设备，常用的反应器形式包括釜式反应器、管式反应器和塔式反应器等。以反应器为核心，反应器系统往往还包括原料储罐、中间罐、混合罐、分离罐、产物储罐中的一种或多种。对于常压反应和微压反应过程，反应器和各种储液罐通常设有进液管、出液管、进气口、排气口。对没有气相原料和产物的反应过程，进气口、排气口并不用于气体物料进出，只是与外部连通以平衡压力。有的储液罐采用进气口和排气口共用一根管线，或者不专设进、排气口而是通过加料口、取样口或设备间隙等与外部相通，在本专利中也将其作为进气口、排气口的特殊形式。

反应器系统在生产过程中，产生的挥发性有机物从反应器及其它储液罐的排气口排出，往往浓度较高，直接排放会对环境造成污染，需要送入废气处理装置进行净化处理。必要时，可以用冷凝装置对废气进行预处理，将废气中的低沸点有机物冷凝回收后，再送入废气处理装置。

特别地，不论是否存在气相反应物、中间物或产物，在液体物料从一个储液罐向另一个储液罐输送时：上游储液罐的液体在重力或泵压作用下从出液管排出，空气从该储液罐的进气口流入；液体从进液管流入下游储液罐，该储液罐中的气体从排气口排出。从下游储液罐排出的气体是液体物料的饱和蒸汽，往往含有较高浓度的挥发性有机物。与生产过程中从储液罐的排气口排出的少量废气相比，物料转移过程中储液罐在短时间内会排出大量的高浓度废气，总量相当于所转移的液体物料体积，往往会超出废气处理系统的处理能力，致使结果废气处理系统处理后排出的气体仍然超标。为了避免排放超标，就必须加大废气处理系统的处理能力，这不仅会增大废气处理系统的投资和体积，而且还会增大废气处理系统的运行能耗和维护费用。

发明内容

因此，本发明是为解决反应器系统在物料转移过程中排出大量高浓度废气、超过废气处理系统处理能力而导致排放超标的问题而提出的，目的是提供一种新型的压力平衡式反应器系统及其控制方法，可以大幅降低反应器系统在物料转移时的废气排放量。

一种压力平衡式反应器系统，包括至少两个储液罐，所述储液罐是原料罐、反应釜、中间罐、混合罐、分离罐、产物罐中的一种或多种，每个储液罐设有进液管、出液管、进气口、排气口，上游储液罐的出液管与相邻的下游储液罐的进液管相通，其特征在于：上游储液罐的进气口与下游储液罐的排气口之间设有压力平衡管路。所述上游储液罐的进气口与所述下游储液罐的排气口之间还可以设有阀门，上游储液罐的进气口也可以设有阀门。

所述的上游与下游储液罐，是按照反应器系统的流程，也即液相物流流动的方向确定的。液相物料从一个储液罐输送到另一个储液罐，将物料流出的储液罐称为上游，而将物料流入的储液罐称为下游。

所述的储液罐的进气口和排气口，包括采用采用独立设置的进气口和排气口的方式，也包括进气口和排气口共用一根管线与外部相通的方式，还包括不专设进、排气口而是通过加料口、取样口或设备间隙等与外部相通的方式。

进一步地，所述的压力平衡式反应器系统，设有气体处理系统，如冷凝回收装置、和/或净化处理装置。一个或多个所述的储液罐的排气口与气体处理装置的入口相通，下游储液罐的排气口与所述气体处理装置的入口之间设有阀门。

进一步地，所述的压力平衡式反应器系统还设有与所述下游储液罐的排气口相连的真空泵，在下游储液罐内形成负压，以提高液体物料从上游储液罐到下游储液罐的输送速度，其特征在于，真空泵的排气口与所述上游储液罐的进气口相连。

如本发明所述的压力平衡式反应器系统的控制方法，包括以下步骤：

1)当所述上游储液罐向所述下游储液罐输送物料时，打开所述上游储液罐进气口与下游储液罐排气口之间的阀门，关闭所述上游储液罐进气口的阀门，关闭所述下游储液罐排气口的阀门；

2)当所述上游储液罐停止向所述下游储液罐输送物料时，打开所述上游储液罐进气口的阀门，打开所述下游储液罐排气口的阀门，关闭所述上游储液罐进气口与下游储液罐排气口之间的阀门。

应用本发明所述的压力平衡式反应器系统及其控制方法，在上游储液罐向下游储液罐输送物料时，将下游储液罐的排气送入上游储液罐，使反应器系统在物料转移时的废气在系统内循环不向外排放，实现从污染源头减排，减小废气处理系统的投资和能耗，其结构简单、操作稳定、便于维护。

附图说明

图1是实施例1的压力平衡式反应器系统的示意图。

图2是实施例2的压力平衡式反应器系统的示意图。

图3是实施例3的压力平衡式反应器系统的示意图。

图4是实施例4的压力平衡式反应器系统的示意图。

具体实施方式

参照附图和下述的实施方式的说明，可以理解本发明的目的、特征及效果。

实施例1：

一种如附图1所示的压力平衡式反应器系统，包括储液罐111、121、131，气体管路118、128、液体管路116、126和输送泵117、127。储液罐111、121、131是原料罐、反应器、中间罐、混合罐、分离罐或产物罐中的一种或多种，储液罐111相对储液罐121而言是上游储罐，储液罐121相对储液罐131而言是上游储罐。

储液罐111设有进液管112、出液管113、进气口114、排气口115，储液罐121设有进液管122、出液管123、进气口124、排气口125，储液罐131设有进液管132、出液管133、进气口134、排气口135。

上游储液罐111的出液管113与其下游储液罐121的进液管122相通，输送泵117将储液罐111内的物料从出液管113泵出，泵送至储液罐121。储液罐121的出液管123与其下游储液罐131的进液管132相通，输送泵127将储液罐121内的物料从出液管123泵出，泵送至储液罐131。

上游储液罐111的进气口114与其下游储液罐121的排气口125之间设有气体管路118相通，储液罐121的进气口124与其下游储液罐131的排气口135之间设有气体管路128相通。气体管路118、128是压力平衡管路：当上游储液罐111在输送泵117的作用下向其下游储液罐121输送物料时，储液罐111处于负压状态，储液罐121处于正压状态，储液罐121内的气体从排气口125排出，经气体管路118从储液罐111的进气口114进入储液罐111内；当上游储液罐121在输送泵127的作用下向其下游储液罐131输送物料时，储液罐121处于负压状态，储液罐131处于正压状态，储液罐131内的气体从排气口135排出，经气体管路128从储液罐121的进气口124进入储液罐121内。

本实施例所描述的反应器系统在物料转移时，高浓度的废气在系统内循环不向外排放，实现从污染源头减排，减小了废气处理系统的投资和能耗。

实施例2：

一种如附图2所示的压力平衡式反应器系统，按物料流向顺序包括上游储液罐211和下游储液罐221，连接管路216、218和输送设备217。

储液罐211、221是原料罐、反应器、中间罐、混合罐、分离罐或产物罐中的一种或多种。储液罐211设有进液管212、出液管213、进气口214、排气口215，储液罐221设有进液管222、出液管223、进气口224、排气口225。上游储液罐211的进气口214与下游储液罐221的排气门225之间通过气体管路218相通，并设有控制阀219。

如本实施例所述的压力平衡式反应器系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)当上游储液罐211向下游储液罐221输送物料时，开启输送泵217，并打开储液罐211的进气口214与储液罐221的排气口225之间的控制阀219；

(2)当上游储液罐211停止向下游储液罐221输送物料时，关停输送泵217，并关闭储液罐211的进气口214与储液罐221的排气口225之间的控制阀219。

应用本实施例所述的压力平衡式反应器系统及其控制方法，在储液罐211向储液罐221输送物料时，将储液罐221的排气送入储液罐211，使反应器系统在物料转移时的废气在系统内循环不向外排放，实现从污染源头减排，减小废气处理系统的投资和能耗，其结构简单、操作稳定、便于维护。

实施例3：

一种如附图3所示的压力平衡式反应器系统，包括上游的反应釜311、下游的储液罐321、气体管路318、液体管路316和输送泵317、真空泵319。储液罐321是反应釜、中间罐、混合罐、分离罐、产物罐中的一种。

反应釜311设有进液管312、出液管313、进气口314、排气口315，储液罐321设有进液管322、出液管323、进气口324、排气口325。下游储液罐321的排气口325设有真空泵319。上游反应釜311的出液管313与下游储液罐321的进液管322通过液体管路316相通，液体管路316还设有输送泵317。

上游反应釜311的进气口314与下游储液罐321的排气口325之间通过压力平衡管路318相通。下游储液罐321的排气口325与真空泵319的吸气口相连，真空泵319的排气口与上游反应釜311的进气口314相连。

上游反应釜311内的物料在输送泵317的作用下，从出液管313泵出，泵送至储液罐321。物料从反应釜311输送至储液罐321时，储液罐321内处于正压状态，储液罐321内的气体从排气口325排出。通常地，物料输送速度越快，气体压力也越高；而压力过高时，对输送泵317产生很大阻力，会降低物料的输送速度。在本实施例中，当物料从反应釜311输送至储液罐321时，真空泵319开启，使储液罐321处于负压条件，可以加快物料泵送的速度。这时，储液罐321内的气体被真空泵319从排气口325抽出，经过压力平衡管路318送回反应釜311内，使反应器系统在物料转移时的废气在系统内循环不向外排放，实现从污染源头减排，减小废气处理系统的投资和能耗。

实施例4：

一种压力平衡式反应器系统，包括至少两个储液罐、气体处理装置、辅助管路和输送设备。所述储液罐是原料罐、反应器、中间罐、混合罐、分离罐或产物罐中的一种或多种。一个或多个所述的储液罐的排气口与气体处理装置的入口相通。

如附图4所示，上游储液罐411设有进液管412、出液管413、进气口414、排气口415，进气口414设有阀门410与外界空气相通，排气口415与气体处理装置431的入口432相通。下游储液罐421设有进液管422、出液管423、进气口424、排气口425，排气口425设有阀门420与气体处理装置431的入口432相通。上游储液罐411的进气门414与下游储液罐421的排气口425之间通过气体管路418相通，并设有控制阀419。

如本实施例所述的压力平衡式反应器系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)当上游储液罐411向下游储液罐421输送物料时，开启输送泵417，打开储液罐411进气口414与储液罐421排气口425之间的阀门419，关闭储液罐411进气口414的阀门410，关闭储液罐421排气口425的阀门420；

(2)当上游储液罐411停止向下游储液罐421输送物料时，关闭输送泵417，打开储液罐411进气口414的阀门410，打开储液罐421排气口425的阀门420。

进一步地，如本实施例所述的压力平衡式反应器系统的控制方法，还包括以下步骤：当上游储液罐411停止向下游储液罐421输送物料时，关闭储液罐411进气口414与储液罐421排气口425之间的阀门419。

应用本实施例所述的压力平衡式反应器系统及其控制方法，在上游储液罐向下游储液罐输送物料时，将下游储液罐的排气送入储液罐，使反应器系统在物料转移时的废气在系统内循环不向外排放，实现从污染源头减排，减小废气处理系统的投资和能耗，其结构简单、操作稳定、便于维护。

Claims (8)

1.一种压力平衡式反应器系统，包括至少两个储液罐，所述储液罐是原料罐、反应器、中间罐、混合罐、分离罐或产物罐中的一种或多种，每个储液罐设有进液管、出液管、进气口、排气口，上游储液罐的出液管与相邻的下游储液罐的进液管相通，其特征在于：上游储液罐的进气口与下游储液罐的排气口之间通过管路相通。

2.根据权利要求1所述的压力平衡式反应器系统，其特征在于：所述上游储液罐的进气口与所述下游储液罐的排气口之间设有阀门。

3.根据权利要求2所述的压力平衡式反应器系统，其特征在于：所述上游储液罐的进气口设有阀门，所述下游储液罐的排气口设有阀门。

4.根据权利要求1所述的压力平衡式反应器系统，设有气体处理系统，其特征在于：一个或多个所述的储液罐的排气口与气体处理装置的入口相通。

5.根据权利要求1所述的压力平衡式反应器系统，设有真空泵，其特征在于：所述下游储液罐的排气口与真空泵的吸气口相连，真空泵的排气口与所述上游储液罐的进气口相连。

6.一种基于如权利要求2所述的压力平衡式反应器系统的控制方法，其特征在于：当所述上游储液罐向所述下游储液罐输送物料时，打开所述的上游储液罐进气口与下游储液罐排气口之间的阀门；当所述上游储液罐停止向所述下游储液罐输送物料时，关闭所述的上游储液罐进气口与下游储液罐排气口之间的阀门。

7.一种基于如权利要求3所述的压力平衡式反应器系统的控制方法，其特征在于：当所述上游储液罐向所述下游储液罐输送物料时，打开所述的上游储液罐进气口与下游储液罐排气口之间的阀门，关闭所述上游储液罐进气口的阀门，关闭所述下游储液罐排气口的阀门；当所述上游储液罐停止向所述下游储液罐输送物料时，打开所述上游储液罐进气口的阀门，打开所述下游储液罐排气口的阀门。

8.根据权利要求7所述的压力平衡式反应器系统的控制方法，其特征在于：当所述上游储液罐停止向所述下游储液罐输送物料时，关闭所述的上游储液罐进气口与下游储液罐排气口之间的阀门。