CN107998983B - 高温高压反应器内不规则粒状物的定量加入装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种高温高压反应器内不规则粒状物的定量加入装置及方法，自动化程度高，安全性强，操作简单，可方便调节铝粒加入量，对不规则形状的铝粒具有更强的适用性。包括铝粒储罐、铝粒失重称和加铝系统，所述铝粒储罐内设料位计和第一两位阀，所述铝粒失重称出口下面设置圆盘加料机，所述加铝系统包括铝粒加入管道、第二两位阀、第三两位阀、第四两位阀、测压点、减压阀和流量调节阀；在铝粒加入管道中部由上至下分别设置排空管道和高压氮气管道；所述料位计、铝粒失重称、圆盘加料机、第一两位阀、第二两位阀、第三两位阀、第四两位阀、测压点、减压阀和流量调节阀均与计算机DCS控制系统相连接。
Description
技术领域
本发明涉及氯化法钛白的三氯化铝发生设备及工艺，尤其涉及一种高温高压反应器内不规则粒状物的定量加入装置及方法，可以安全的将不规则的铝粒自动、定量的加入高温高压三氯化铝反应器内。
背景技术
在氯化法钛白粉生产工艺中，通过向氧化系统中加入三氯化铝，来提高二氧化钛半成品的金红石晶型转化率，同时还可以调整二氧化钛半成品的炭黑底色(CBU)和改善粒度分布。
目前在生产过程中，通过脉冲法向三氯化铝发生器内加入铝粉和氯气反应，来产生三氯化铝。采用此工艺，存在铝粉反应后移损坏设备、三氯化铝不能连续产生的缺点。采用向三氯化铝发生器内加入铝粒的工艺，可克服铝粉和氯气反应的缺点；但铝粒向三氯化铝发生器内的加入方法不够完善，存在铝粒重量计量不准的问题；此外，铝粒质地柔软，并且具有不规则的外形，容易卡在自动阀和计量器具内，影响生产的正常运行和二氧化钛半成品质量的稳定。
发明内容
本发明是要提供一种高温高压反应器内不规则粒状物的定量加入装置及方法，自动化程度高，安全性强，操作简单，可方便调节铝粒加入量，对不规则形状的铝粒具有更强的适用性。
本发明涉及的高温高压反应器内不规则粒状物的定量加入装置，其特殊之处是：包括铝粒储罐、铝粒失重称和加铝系统；
所述铝粒储罐内设料位计和具有开到位和关到位的反馈值的第一两位阀，所述料位计设置在靠近铝粒储罐内底部，所述第一两位阀设置在铝粒储罐底部出口处，所述铝粒失重称出口下面设置圆盘加料机；
所述加铝系统包括铝粒加入管道、第二两位阀、第三两位阀、第四两位阀、测压点、减压阀和流量调节阀；在铝粒加入管道中部由上至下分别设置排空管道和高压氮气管道；第二两位阀设置在铝粒加入管道上部，其打开时铝粒可由铝粒加入管道上部进入管道中部；第三两位阀设置在排空管路上，其打开时可排出铝粒加入管道中部的气体并降低管道中部的压力；第四两位阀设置在铝粒加入管道的中部下段，其打开时可将铝粒由管道中部进入管道下部并最终进入三氯化铝发生器内；第二、第三、第四两位阀都具有开到位和关到位的反馈值，测压点设置在铝粒加入管道中部上段且位于第二两位阀下面，用来检测铝粒加入管道中部的压力，保证铝粒加入管道的安全运行；减压阀和流量调节阀设置在高压氮气管道上，减压阀用来控制补压氮气的压力，进而控制补压完毕后的铝粒加管道中部内的压力；流量调节阀用来控制补压氮气的流量，从而控制铝粒加入管道中部的补压速度；
所述料位计、铝粒失重称、圆盘加料机、第一两位阀、第二两位阀、第三两位阀、第四两位阀、测压点、减压阀和流量调节阀均与计算机DCS控制系统相连接。
进一步优选，在圆盘加料机上固设偏心搅拌器，所述搅拌器上部插入铝粒失重称出口内并随着圆盘加料机同步转动，避免失重称内铝粒堆积而难以加入到圆盘加料机上。
进一步优选，在铝粒失重称或圆盘加料机上设置拨杆，所述拨杆另一端探入圆盘加料机出口内，以防止不规则且质地柔软铝粒卡在出口侧壁与圆盘面的接触处。
进一步优选，所述拨杆为弹性金属杆。
进一步优选，所述测压点处设置压力传感器。
高温高压三氯化铝发生器内不规则粒状物的定量加入方法，步骤如下：相关控制参数定义如下：
W：铝粒失重称的实际重量值；
W1：铝粒失重称的低重量设定值；
W2：铝粒失重称的高重量设定值；
W3：周期加铝重量值设定值。
P：加铝中部管道实际压力值；
P1：加铝中部管道补压压力设定值；
P2：加铝中部管道泄压压力设定值；
t1：加铝中部管道泄压最大时间设定值；
t2：两位阀8的开启时间；
t3：加铝中部管道补压时间设定值；
t4：两位阀13的开启时间设定值；
其中：W1的设定值大于W3的设定值，W2的设定值应小于铝粒失重称的最大量程；
2、计算机DCS控制系统自动比较W与W1，当W≤W1时，第一两位阀3自动开启向铝粒失重称内补铝，当补至W≥W2时，第一两位阀3自动关闭；当W＞W1时，程序进行下一步；
3、系统检测第四两位阀关到位反馈值，若有关到位反馈值，程序进行下一步；若无关到位反馈值，系统关闭第四两位阀；若5秒后仍无关到位反馈值，加铝程序停止，并发出报警；
4、系统开启第三两位阀，并开始计时；当P≤P2时，系统进行下一步；当t＞t1时，P＞P2，加铝程序停止，并发出报警；
5、系统开启第二两位阀，并开始计时；当t＝t2时，关闭第二、第三两位阀；当第二、第三两位阀的有关反馈值时，程序进行下一步；若5秒后仍无关到位反馈值，加铝程序停止，并发出报警；
6、系统开启流量调节阀，启动圆盘加料机，并开始计时；当铝粒失重称重量的减少值≥W3时，停止圆盘加料机；当t＝t3时，系统比较P与P1，若P≥P1，程序进行下一步；若P＜P1，加铝程序停止，并发出报警；氮气减压阀后的压力值应大于P1；P1的值应大于三氯化铝发生器内部压力值。
7、系统打开第四两位阀，并开始计时；当t＝t4时，关闭第四两位阀；当第四两位阀的有关反馈值时，程序进行下一步；若5秒后仍无关到位反馈值，加铝程序停止，并发出报警；
8、系统关闭流量调节阀，程序进行下一步，返回到步骤1。
本发明具有以下有益效果：
1、自动化程度高：除了向铝粒储罐加铝粒需要人工操作外，整个过程全部通过计算机DCS控制系统实现。
2、操作简便：可通过改变加铝周期的时间或加铝量调节加铝速度。
3、安全性强：一旦监测参数超出安全范围，系统立即引发安全联锁停止工作。
4、适用范围广：加铝系统有多项防卡防堵措施，可使用具有不规则外形的铝粒。
5、准确度高：周期加铝量可控制到±0.02kg，小时加铝量可控制到±0.05kg。
附图说明
图1为本发明涉及的高温高压反应器内不规则粒状物的定量加入装置系统示意图；
图2为图1的圆盘加料机俯视图；
图3是本发明的控制原理图。
图中1：铝粒储罐，2：料位计，3：第一两位阀，4：铝粒失重称，5：搅拌器，6：圆盘加料机，7：拨杆，8：第二两位阀，9：测压点，10：第三两位阀，11：减压阀，12：流量调节阀，13：第四两位阀，14：三氯化铝发生器，15：铝粒加入管道，16：排空管道，17：高压氮气管道，18：支架，19：计算机DCS控制系统。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例详细的描述不规则粒状物的定量加入装置及方法。
如图1、图2和图3所示，本发明涉及的高温高压反应器内不规则粒状物的定量加入装置，包括铝粒储罐1、铝粒失重称4和加铝系统。铝粒储罐1的主要作用为储存一定量的铝粒，并在铝粒失重称缺少铝粒时自动向其补加。铝粒失重称4主要作用为将定量的铝粒由铝粒失重称内送入铝粒加入管道内。加铝系统主要作用为将管道内的铝粒安全送入三氯化铝发生器14内。
铝粒储罐1内设料位计2和具有开到位和关到位的反馈值的第一两位阀3。料位计2设置在靠近铝粒储罐1底部的位置，当罐内铝粒低于此料位时，系统会自动报警提示进行加铝操作。第一两位阀3设置于铝粒储罐1底部出口，当铝粒失重称读数小于低重量设定值W1时，第一两位阀3打开，铝粒由铝粒储罐1加入到铝粒失重称4内；当铝粒失重称4读数大于高重量设定值W2，第一两位阀3关闭。
铝粒失重称4出口下面设置圆盘加料机6，圆盘加料机上固设偏心搅拌器5，所述搅拌器5上部插入铝粒失重量称4出口内，在铝粒失重称4(或圆盘加料机6外壳)上设置支架18，在所述支架18上设置拨杆7，铝粒失重称4能够测量自身、内部盛装铝粒、圆盘加料机6搅拌的铝粒重量；通过测量重量的变化值可以计算出加入系统的铝粒重量。圆盘加料机6转动时，铝粒在惯性作用下逐渐滑向出口，并在出口处一粒一粒的落进铝粒加入管道15内。搅拌器5随着圆盘加料机6转动，避免铝粒失重称4内铝粒堆积而难以加入到圆盘加料机6上。所述拨杆7采有弹性金属杆，其另一端探入圆盘加料机6出口内，以防止不规则且质地柔软铝粒卡在圆盘加料机6出口侧壁与圆盘面的接触处。
加铝系统包括铝粒加入管道15、第二两位阀8、第三两位阀10、第四两位阀13、测压点9、减压阀11、流量调节阀12，在铝粒加入管道15中部由上至下分别设置排空管道16和高压氮气管道17。第二两位阀8设置在铝粒加入管道15上部，其打开时铝粒可由铝粒加入管道上部进入管道中部；第三两位阀10设置在排空管路16上，其打开时可排出铝粒加入管道15中部的气体，降低管道中部的压力；第四两位阀13设置在铝粒加入管道15的中部下段，其打开时可将铝粒由管道中部进入管道下部并最终进入三氯化铝发生器14内。各两位阀均具有开到位和关到位的反馈值。测压点9采用压力传感器且设置在铝粒加入管道15中部上段且位于第二两位阀8下面，用来检测铝粒加入管道15中部的压力，保证铝粒加入管道15的安全运行。减压阀11和流量调节阀12设置在高压氮气管道17上，用来控制补压氮气的压力，进而控制补压完毕后的铝粒加入管道中部内的压力。流量调节阀12的作用，是控制补压氮气的流量，从而控制铝粒加入管道中部的补压速度。
所述料位计2、铝粒失重称4、圆盘加料机6、第一两位阀3、第二两位阀8、第三两位阀10、第四两位阀13、测压点9、减压阀11和流量调节阀12均与计算机DCS控制系统19相连接。
高温高压三氯化铝发生器内粒状物的定量加入方法，步骤如下：
1、采用上述高温高压三氯化铝发生器内粒状物加铝装置，所用到的相关控制参数定义如下，
W：铝粒失重称4的实际重量值；
W1：铝粒失重称4的低重量设定值；
W2：铝粒失重称的高重量设定值；
W3：周期加铝重量值设定值。
P：加铝中部管道实际压力值；
P1：加铝中部管道补压压力设定值；
P2：加铝中部管道泄压压力设定值；
t1：加铝中部管道泄压最大时间设定值；
t2：第二两位阀8的开启时间；
t3：加铝中部管道补压时间设定值；
t4：第四两位阀13的开启时间设定值。
2、计算机DCS控制系统自动比较W与W1，当W≤W1时，第一两位阀3自动开启向铝粒失重称4内补铝，当补至W≥W2时，第一两位阀3自动关闭；当W＞W1时，程序进行下一步；注意，W1的设定值应大于W3的设定值，W2的设定值应小于铝粒失重称的最大量程。
3、计算机DCS控制系统检测第四两位阀13关到位反馈值，若有关到位反馈值，程序进行下一步；若无关到位反馈值，系统关闭第四两位阀13；若5秒后仍无关到位反馈值，加铝程序停止，并发出报警。
4、计算机DCS控制系统开启第三两位阀10，并开始计时；当P≤P2时，系统进行下一步；当t＞t1时，P＞P2，加铝程序停止，并发出报警。
5、计算机DCS控制系统开启第二两位阀8，并开始计时；当t＝t2时，关闭第二、第三两位阀8、10。当第二、三两位阀8、10的有“关”反馈值时，程序进行下一步。若5秒后仍无“关”到位反馈值，加铝程序停止，并发出报警。
6、计算机DCS控制系统开启流量调节阀12，启动圆盘加料机6，并开始计时。当铝粒失重称4重量的减少值≥W3时，停止圆盘加料机6；当t＝t3时，系统比较P与P1；若P≥P1，程序进行下一步。若P＜P1，加铝程序停止，并发出报警。注意，氮气减压阀后的压力值应大于P1；P1的值应大于三氯化铝发生器内部压力值。
7、计算机DCS控制系统打开第四两位阀13，并开始计时。当t＝t4时，关闭第四两位阀13。当第四两位阀13的有关反馈值时，程序进行下一步。若5秒后仍无关到位反馈值，加铝程序停止，并发出报警。
8、计算机DCS控制系统关闭流量调节阀12，程序进行下一步，回到步骤1。
实施例1
向600kPa、550℃高温高压容器内加入Φ5的铝粒，目标加铝量为20kg/h。调整自动加铝程序的加铝周期为90s；设定每周期的加铝质量为0.50kg，补压压力为620kPa，泄压压力为1kPa。启动程序前铝粒失重秤重量为118.24kg，自动程序运行一小时后，失重秤重量为98.24kg。
实施例2
向600kPa、550℃高温高压容器内加入Φ5的铝粒，目标加铝量为20kg/h。调整自动加铝程序的加铝周期为180s；设定每周期的加铝质量为1.00kg，补压压力为620kPa，泄压压力为1kPa。启动程序前铝粒失重秤重量为98.24kg，自动程序运行一小时后，失重秤重量为78.24kg。
实施例3
向450kPa、480℃高温高压容器内加入Φ10的铝粒，目标加铝量为20kg/h。调整自动加铝程序的加铝周期为180s；设定每周期的加铝质量为1.00kg，补压压力为470kPa，泄压压力为1kPa。启动程序前铝粒失重秤重量为69.95kg，自动程序运行一小时后，失重秤重量为49.94kg。
实施例4
向450kPa、480℃高温高压容器内加入Φ15的铝粒，目标加铝量为20kg/h。调整自动加铝程序的加铝周期为180s；设定每周期的加铝质量为1.00kg，补压压力为470kPa，泄压压力为1kPa。启动程序前铝粒失重秤重量为125.00kg，自动程序运行一小时后，失重秤重量为104.98kg。
实施例5
向450kPa、480℃高温高压容器内加入Φ15的铝粒，目标加铝量为20kg/h。调整自动加铝程序的加铝周期为360s；设定每周期的加铝质量为2.00kg，补压压力为470kPa，泄压压力为1kPa。启动程序前铝粒失重秤重量为104.98kg，自动程序运行一小时后，失重秤重量为84.97kg。
上表为不同条件下加入铝粒目标加入量与实际加入量的偏差程度对照表，可知铝粒粒度越大、加入周期越短(即加入频次越大)，实际加入量偏差度越大。
最后，应当指出，以上具体实施方式仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述具体实施方式。凡是依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.高温高压反应器内不规则粒状物的定量加入装置，其特征是：包括铝粒储罐、铝粒失重称和加铝系统；
所述铝粒储罐内设料位计和具有开到位和关到位的反馈值的第一两位阀，所述料位计设置在靠近铝粒储罐内底部，所述第一两位阀设置在铝粒储罐底部出口处，所述铝粒失重称出口下面设置圆盘加料机；
所述加铝系统包括铝粒加入管道、第二两位阀、第三两位阀、第四两位阀、测压点、减压阀和流量调节阀；在铝粒加入管道中部由上至下分别设置排空管道和高压氮气管道；第二两位阀设置在铝粒加入管道上部，其打开时铝粒可由铝粒加入管道上部进入管道中部；第三两位阀设置在排空管路上，其打开时可排出铝粒加入管道中部的气体并降低管道中部的压力；第四两位阀设置在铝粒加入管道的中部下段，其打开时可将铝粒由管道中部进入管道下部并最终进入三氯化铝发生器内；第二、第三、第四两位阀都具有开到位和关到位的反馈值，测压点设置在铝粒加入管道中部上段且位于第二两位阀下面，用来检测铝粒加入管道中部的压力；减压阀和流量调节阀设置在高压氮气管道上，减压阀用来控制补压完毕后的铝粒加管道中部内的压力；流量调节阀用来控制铝粒加入管道中部的补压速度；
所述料位计、铝粒失重称、圆盘加料机、第一两位阀、第二两位阀、第三两位阀、第四两位阀、测压点、减压阀和流量调节阀均与计算机DCS控制系统相连接。
2.根据权利要求1所述的高温高压反应器内不规则粒状物的定量加入装置，其特征是：在圆盘加料机上固设偏心搅拌器，所述搅拌器上部插入铝粒失重称出口内并随着圆盘加料机同步转动。
3.根据权利要求1所述的高温高压反应器内不规则粒状物的定量加入装置，其特征是：在铝粒失重称或圆盘加料机上设置拨杆，所述拨杆另一端探入圆盘加料机出口内。
4.根据权利要求3所述的高温高压反应器内不规则粒状物的定量加入装置，其特征是：所述拨杆为弹性金属杆。
5.根据权利要求1所述的高温高压反应器内不规则粒状物的定量加入装置，其特征是：所述测压点处设置压力传感器。
6.如权利要求1所述的高温高压三氯化铝发生器内不规则粒状物的定量加入方法，其特征是：步骤如下：
1）、相关控制参数定义如下：
W：铝粒失重称的实际重量值；
W1：铝粒失重称的低重量设定值；
W2：铝粒失重称的高重量设定值；
W3：周期加铝重量值设定值；
P：加铝中部管道实际压力值；
P1：加铝中部管道补压压力设定值；
P2：加铝中部管道泄压压力设定值；
t1：加铝中部管道泄压最大时间设定值；
t2：两位阀8的开启时间；
t3：加铝中部管道补压时间设定值；
t4：两位阀13的开启时间设定值；
其中：W1的设定值大于W3的设定值，W2的设定值应小于铝粒失重称的最大量程；
2）、计算机DCS控制系统自动比较W与W1，当W≤W1时，第一两位阀自动开启向铝粒失重称内补铝，当补至W≥W2时，第一两位阀自动关闭；当W＞W1时，程序进行下一步；
3）、系统检测第四两位阀关到位反馈值，若有关到位反馈值，程序进行下一步；若无关到位反馈值，系统关闭第四两位阀；若5秒后仍无关到位反馈值，加铝程序停止，并发出报警；
4）、系统开启第三两位阀，并开始计时；当P≤P2时，系统进行下一步；当t＞t1时，P＞P2，加铝程序停止，并发出报警；
5）、系统开启第二两位阀，并开始计时；当t=t2时，关闭第二、第三两位阀；当第二、第三两位阀的有关反馈值时，程序进行下一步；若5秒后仍无关到位反馈值，加铝程序停止，并发出报警；
6）、系统开启流量调节阀，启动圆盘加料机，并开始计时；当铝粒失重称重量的减少值≥W3时，停止圆盘加料机；当t=t3时，系统比较P与P1，若P≥P1，程序进行下一步；若P＜P1，加铝程序停止，并发出报警；氮气减压阀后的压力值应大于P1；P1的值应大于三氯化铝发生器内部压力值；
7）、系统打开第四两位阀，并开始计时；当t=t4时，关闭第四两位阀；当第四两位阀的有关反馈值时，程序进行下一步；若5秒后仍无关到位反馈值，加铝程序停止，并发出报警；
8）、系统关闭流量调节阀，程序进行下一步，返回到步骤1）。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 国外氯化法钛白的生产与研究;气相氧化制涂料用金红石型二氧化钛扩大试验组;《涂料工业》;19730302(第1期);第56-64页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107998983A (zh) | 2018-05-08 |
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Legal Events
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