CN106989269A - 一种工业液氯直接用于氯化反应的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业液氯直接用于氯化反应的装置，液氯钢瓶（1）的出料口通过输送主管道依次连接缓冲罐（13）和反应釜（15），出料口处设置阀门A（3），所述液氯钢瓶（1）的下方有液氯称量秤（2），缓冲罐（13）前端的输送主管道上依次设置针型阀（4）、气动阀（7）、流量计（9），所述缓冲罐（13）上设有压力表A（18），所述缓冲罐（13）和反应釜（15）之间设有单向阀（14）、气动阀（20）和旁通阀B（24），所述反应釜（15）上设有压力表B（17）和温度计（16）。本发明提供一种操作方便、稳定、安全、可靠、运行成本低的液氯直接使用的装置。增加液氯使用的安全、可靠性，同时可使操作更加方便和可控。

Description

一种工业液氯直接用于氯化反应的装置

技术领域

本发明涉及一种工业液氯直接用于氯化反应的装置。

背景技术

工业液氯为黄绿色液体，为强氧化剂，广泛用于造纸、纺织、农药、有机合成、金属冶炼、化工原料等领域。

在有机合成领域，液氯一般气化后使用，由钢瓶液相口出来的液氯经气动调节阀进入排管式气化器，气化器用热水加热，液氯加热气化后变为氯气进入氯化反应系统。

液氯气化后使用的弊端较多，其一是排管式气化器在使用过程中非常容易发生腐蚀，常见的有缝隙腐蚀、点腐蚀、应力开裂腐蚀，由于腐蚀是不可避免的，所以使用排管式液氯气化器存在因严重的腐蚀引起氯气的泄露的危险；一旦发生泄露，氯气会与气化器夹套中的热水混合，一同进入到氯化反应体系中，将引起严重的生产事故。

液氯气化后使用的弊端其二是液氯气化会带来三氯化氮富集而发生爆炸的隐患。液氯进入排管式气化器进行气化，由于液氯的沸点是-34℃，三氯化氮的沸点是71℃，液氯气化过程中，三氯化氮会因沸点高而沉在下方。随着液氯不断气化，有机氯化物和三氯化氮浓缩富集在越来越少的未气化的液氯中，一旦气相中三氯化氮浓度超过5%、液相中三氯化氮浓度超过18%就会产生爆炸危险。

液氯气化后使用的弊端其三是气化后使用必须配备成套的气化器、热水加热系统，带来设备投资额增加、设备需要维护保养等一系列问题。

另外使用氯气为原料进行的氯化反应一般都是放热反应，氯化反应体系需要外部的冷量将反应热移走。液氯经气化器加热后气化变为氯气，吸热后的氯气进入反应容器内，需要额外的冷量将氯气带来的热量移走，冷却过程需要耗费大量的能源。

如果直接使用液体氯，由于不气化，不但节省了气化器等设备投资，避免了因气化器设备造成的氯气泄漏带来的生产风险，而且液氯直接进入反应体系，不额外带来热量，大大节约能源；同时由于不气化液氯，还消除了因三氯化氮的富集而发生爆炸的隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种工业液氯直接使用液体进行氯化反应的装置，通过该装置，液氯可以直接进行氯化反应，无需进行气化。

本发明的技术方案是这样实现的：一种工业液氯直接用于氯化反应的装置，其特征在于，液氯钢瓶（1）的出料口通过输送主管道依次连接缓冲罐（13）和反应釜（15），出料口处设置阀门A（3），所述液氯钢瓶（1）的下方有液氯称量秤（2），缓冲罐（13）前端的输送主管道上依次设置针型阀（4）、气动阀（7）、流量计（9），所述缓冲罐（13）上设有压力表A（18），所述缓冲罐（13）和反应釜（15）之间设有单向阀（14）、气动阀（20）和旁通阀B（24），所述反应釜（15）上设有压力表B（17）和温度计（16）。

进一步地，在输送主管道安装垂直向上的自动泄压系统，通过管线连接到去氯气应急处理系统，且管线上设置带有爆破片（10）的常开阀A（25）和连有压力开关（11）、压力表C（19）的安全阀A（12）。

进一步地，针型阀（4）和气动切断阀（7）之间支管道一连接真空系统并设置阀门B（5）。当氯化反应跟踪分析合格，无需再补加液氯后，人工拧紧液氯钢瓶瓶阀，打开连接真空系统的阀门B，将钢瓶与气动切断阀（7）之间的管线内的液氯吸入氯气尾气吸收系统，至此液氯输送管道内不存液氯。

进一步地，气动切断阀（7）和流量计（9）之间支管道二连接氮气系统并设置阀门C（8）。当钢瓶重量降低到设定预置值时，自动控制气动阀门迅速关闭，操作人员得到报警信号，在确认气动阀已经关闭后，人工开启管线上的氮气阀门C，利用氮气将气动阀与反应系统连接的管线内的液氯压入反应系统内，保证足够量的氯气使氯化反应能够顺利进行。

进一步地，为防止气动阀自动控制失效，在气动阀前输送主管道上安装有手动紧急切断阀（6）和旁通阀A(23)。一旦气动切断阀A（7）无法正常输送液氯，人工打开旁通阀A（23），使液氯输送正常进行。

进一步地，反应釜上设有管线连接到去氯气应急处理系统，且该管线上设有带有爆破片（22）的常开阀B（26）和安全阀B（21），当输送管道中液氯受热压力过高时爆破片破裂，压力由安全阀缓冲释放到氯气泄漏事故应急处理系统，可以通过压力表观测管道内的压力，同时有压力开关信号传输到DCS中控室。爆破片在压力超过2.5Mpa会破裂，液氯从安全阀至氯气泄漏事故应急处理系统，避免管道内压力过高带来的风险。

进一步地，液氯称量秤（2）连接称重传感器和智能化称重仪表组成称量系统，仪表设计下限值设定，当钢瓶重量达到下限设定值时会自动报警，合理控制液体的量。

进一步地，所述缓冲罐（13）采用保冷措施进行保冷，输送管道使用低温管道用无缝钢管，管道采用可靠的保冷措施进行保冷，防止液氯气化。

进一步地，缓冲罐放在氯化反应釜的上方，容积与反应釜相同，液氯通过压力和重力流经缓冲罐，缓冲罐外部采用可靠的保冷措施和保冷材料进行保冷,以防止液氯汽化。

进一步地，所述装置还配套设置监控单元，包括用于安全监控的压力变送器、氯气泄漏自动检测报警仪、管线全程泄漏检测报警、管线视频监控、传感器、数据显示与处理及相应的安全联锁。

本发明的有益效果为：提供一种操作方便、稳定、安全、可靠、运行成本低的液氯直接使用的装置。增加液氯使用的安全、可靠性，同时可使操作更加方便和可控。

附图说明

图1是本装置的结构示意图。

图中：1 钢瓶；2 液氯称量秤；3 瓶阀；4针型阀；5阀门B；6紧急切断阀；7 气动切断阀；8 阀门C；9流量计；10 防爆膜；11 压力开关；12 安全阀A；13 缓冲罐；14 单向阀；15 反应釜；16 温度表；17 压力表B；18 压力表A；19 压力表C；20 气动切断阀；21 安全阀B；22爆破片；23 旁通阀A；24旁通阀B；25常开阀A；26常开阀B。

具体实施方式

如图1所述，液氯钢瓶1的出料口通过输送主管道依次连接缓冲罐13和反应釜15，出料口设置瓶阀 3，所述液氯钢瓶1的下方有液氯称量秤2，缓冲罐13前端的输送主管道上依次设置针型阀4、气动切断阀7、流量计9，所述缓冲罐13上设有压力表A 18，所述缓冲罐13和反应釜15之间设有单向阀14、气动切断阀B 20，所述反应釜15上设有压力表B 17和温度计16。

在输送主管道安装垂直向上的自动泄压系统，通过管线连接到去氯气应急处理系统，且管线上设置带有爆破片10的常开阀A 25和连有压力开关11、压力表C 19的安全阀A12。

针型阀4和气动切断阀7之间支管道一连接真空系统并设置阀门B5。当氯化反应跟踪分析合格，无需再补加液氯后，人工拧紧液氯钢瓶瓶阀，打开连接真空系统的阀门B，将钢瓶与气动切断阀7之间的管线内的液氯吸入氯气尾气吸收系统，至此液氯输送管道内不存液氯。

气动阀切断7和流量计9之间支管道二连接氮气系统并设置阀门C 8。当钢瓶重量降低到设定预置值时，自动控制气动阀门迅速关闭，操作人员得到报警信号，在确认气动阀已经关闭后，人工开启管线上的氮气阀门C，利用氮气将气动阀与反应系统连接的管线内的液氯压入反应系统内，保证足够量的氯气使氯化反应能够顺利进行。

为防止气动阀自动控制失效，在气动阀前输送主管道上安装有手动紧急切断阀6和旁通阀A 23 。

反应釜上设有管线连接到去氯气应急处理系统，且该管线上设有带有爆破片22的常开阀B 26 和安全阀B 21，当输送管道中液氯受热压力过高时爆破片破裂，压力由安全阀缓冲释放到氯气泄漏事故应急处理系统，可以通过压力表观测管道内的压力，同时有压力开关信号传输到DCS中控室。爆破片在压力超过2.5Mpa会破裂，液氯从安全阀至氯气泄漏事故应急处理系统，避免管道内压力过高带来的风险。

液氯称量秤2连接称重传感器和智能化称重仪表组成称量系统，仪表设计下限值设定，当钢瓶重量达到下限设定值时会自动报警，合理控制液体的量。

所述缓冲罐13采用保冷措施进行保冷，输送管道使用低温管道用无缝钢管，管道采用可靠的保冷措施进行保冷，防止液氯气化。

缓冲罐放在氯化反应釜的上方，容积与反应釜相同，液氯通过压力和重力流经缓冲罐，缓冲罐外部采用可靠的保冷措施和保冷材料进行保冷,以防止液氯汽化。

所述装置还配套设置监控单元，包括用于安全监控的压力变送器、氯气泄漏自动检测报警仪、管线全程泄漏检测报警、管线视频监控、传感器、数据显示与处理及相应的安全联锁。

应用该装置进行氯化反应的操作方法为：

人工吊装钢瓶1到钢瓶秤2秤台，人工连接液氯钢瓶接头，与液氯液相出料口的瓶阀 3，依次打开快接头的针型阀4、紧急切断阀6，启动控制箱开关；控制器自动控制液氯管道中的气动切断阀7，自动打开阀门输送液氯；液氯的流量通过针型阀4和流量计9进行控制；液氯称量秤2称重仪表采样，当钢瓶重量到设定预置值时，仪表发出声音报警信号；当输送重量到设定额定值时，仪表再次发出声音报警信号；同时控制器控制气动切断阀A 7迅速关闭。

操作人员得到报警信号，在确认气动切断阀7已经关闭后，人工开启管线上的氮气阀门B 8，利用氮气将气动切断阀7与反应系统连接的管线内的液氯压入反应釜15内，保证足够量的氯气使氯化反应能够顺利进行。

当氯化反应跟踪分析合格，无需再补加液氯后，人工拧紧液氯钢瓶瓶阀3，打开连接真空系统的阀门B 5，将钢瓶1与气动切断阀7之间的管线内的液氯吸入氯气尾气吸收系统，至此液氯输送管道内不存液氯。

为防止气动切断阀7出现故障，气动切断阀7前端安有旁通阀A 23，一旦气动切断阀7无法正常输送液氯，人工打开旁通阀A 23，使液氯输送正常进行。爆破片在压力超过2.5Mpa会破裂，液氯从安全阀A 12自动泄压至氯气泄漏事故应急处理系统，避免管道内压力过高带来的风险。

缓冲罐13放在氯化反应釜15的上方，容积与反应釜相同，液氯通过压力和重力流经缓冲罐，缓冲罐外部采用可靠的保冷措施和保冷材料进行保冷,以防止液氯汽化。

缓冲罐13与反应釜15之间设有双级单向阀14，可以有效地避免反应物料在异常情况下倒流进入液氯输送管道内引发事故。

液氯在反应釜内的安全使用是通过液氯使用控制单元实现的，液氯使用控制单元包括氯化反应釜15、温度表16、压力表B 17、带有爆破片22的常开阀B 26和安全阀B 21；

氯化反应设备上的温度表16和压力表B 17与液氯输送管线上的气动切断阀7和气动切断阀20连锁，一旦反应异常，反应釜内的温度和压力值超过设定值，体系进行报警，自动切断液氯的输送。

为防止气动切断阀20出现故障，在单向阀14和反应釜15之间的管道上安有旁通阀B 24，一旦气动切断阀20无法正常工作，人工打开旁通阀B 24，使液氯输送正常进行。

液氯是低压液化气体，属于危险品；液氯具有很高的膨胀系数，液氯气化时，体积膨胀很大，如将1体积的10℃的液氯气化为1大气压的0℃氯气时，体积增大到约465倍。因此如何确保液氯在使用中的安全，是广大液氯用户非常关注的问题。为了保护液氯使用单位作业人员的安全和健康，防范液氯事故的发生，国家制定了相关的标准和使用安全技术要求，本发明的一种工业液氯直接使用液体进行氯化反应的方法，技术上完全符合上述的标准和安全技术要求。

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披露的技术范围内，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。

Claims (10)

1.一种工业液氯直接用于氯化反应的装置，其特征在于，液氯钢瓶（1）的出料口通过输送主管道依次连接缓冲罐（13）和反应釜（15），出料口处有瓶阀（3），所述液氯钢瓶（1）的下方有液氯称量秤（2），缓冲罐（13）前端的输送主管道上依次设置针型阀（4）、气动切断阀A（7）、流量计（9），所述缓冲罐（13）上设有压力表A（18），所述缓冲罐（13）和反应釜（15）之间设有单向阀（14）、气动切断阀B（20），所述反应釜（15）上设有压力表B（17）和温度计（16）。

2.根据权利要求1所述的工业液氯直接用于氯化反应的装置，其特征在于，在输送主管道安装垂直向上的自动泄压系统，通过管线连接到去氯气应急处理系统，且管线上设置带有爆破片（10）的常开阀（25）和连有压力开关（11）、压力表C（19）的安全阀A（12）。

3.根据权利要求1所述的工业液氯直接用于氯化反应的装置，其特征在于，针型阀（4）和气动阀（7）之间支管道一连接真空系统并设置阀门B（5）。

4.根据权利要求1所述的工业液氯直接用于氯化反应的装置，其特征在于，气动阀（7）和流量计（9）之间支管道二连接氮气系统并设置阀门C（8）。

5.根据权利要求1所述的工业液氯直接用于氯化反应的装置，其特征在于，气动阀（7）前端输送主管道上安装紧急切断阀（6）和旁通阀A（23）。

6.根据权利要求1或2所述的工业液氯直接用于氯化反应的装置，其特征在于，反应釜上设有管线连接到去氯气应急处理系统，且该管线上设有带有爆破片（22）的常开阀（26）和安全阀（21）。

7.根据权利要求1所述的工业液氯直接用于氯化反应的装置，其特征在于，液氯称量秤（2）连接称重传感器和智能化称重仪表。

8.根据权利要求1所述的工业液氯直接用于氯化反应的装置，其特征在于，气动切断阀B（20）前端还设有旁通阀B（24）。

9.根据权利要求1所述的工业液氯直接用于氯化反应的装置，其特征在于，缓冲罐（13）采用保冷措施进行保冷，输送管道使用低温管道用无缝钢管，管道采用可靠的保冷措施进行保冷。

10.根据权利要求1-9任一项所述的工业液氯直接用于氯化反应的装置，其特征在于，所述装置还配套设置监控单元，包括用于安全监控的压力变送器、氯气泄漏自动检测报警仪、管线全程泄漏检测报警、管线视频监控、传感器、数据显示与处理及相应的安全联锁。