CN108051363A - 一种耐腐蚀试验装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀试验装置及其使用方法。该装置中反应釜本体内由下往上依次设有第一防腐篮和第二防腐篮，顶盖上设有腐蚀溶液加注口、反应釜温度传感器和反应釜压力传感器，反应釜侧壁位置设有废气排放管，废气排放管延伸至废气回收桶中，反应釜本体下端设有废液排放管，废液排放管延伸至废液桶中，废液排放管上方设有进气管，反应釜本体下部包裹有加热夹套，热夹套上设有夹套温度传感器和夹套压力传感器，加热夹套内设有电加热棒。本发明试验装置耐腐蚀程度高、可用于气液两相试验、控制灵活、安全可靠等特点，可广泛应用于石化行业强腐蚀介质试验环境模拟，也可为强酸强碱易挥发的腐蚀介质生产设备提供借鉴。

Description

一种耐腐蚀试验装置及其使用方法

技术领域

本发明属于化工设备技术领域，具体涉及一种耐腐蚀试验装置及其使用方法。

背景技术

耐腐蚀试验装置主要载体是反应釜，当前对于耐腐蚀试验反应釜的研究主要侧重的几个方向是防腐、搅拌均匀和温度控制等。防腐方面主要采取搪玻璃处理或者采取聚偏氟乙烯衬里等处理措施，能较好达到防腐效果；搅拌均匀方面主要采取不同形式的搅拌器外加自动控制实现均匀搅拌；温度控制方面主要是控制反应釜内部的温度稳定。但对于一些有特殊需求的试验，常规的反应釜则不能满足需求。当前反应釜的试验多以液相试验为主，如需在强腐蚀环境中进行气、液两相试验则需要设计新的装置进行试验。常用的反应釜需要对内部的压力和温度稳定值进行控制，但是某些特殊试验需要进一步对反应釜内部压力和温度的变化速率进行控制，传统的耐腐蚀试验装置则无法做到。温度控制元器件的耐腐蚀方面，由于热电偶不能直接接触腐蚀介质，因此如何进行防腐蚀处理，采用何种方法进行温度测量也是设计难点。在试验装置安全性方面，以往设计主要考虑反应釜的密封性能，但对于危险气体的泄漏监测，高温废气如何回收、废液如何回收等辅助系统的关注较少。这些都将在本发明专利中予以关注。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种耐腐蚀试验装置及其使用方法，该试验装置结构简单，耐腐蚀性强，试验过程控制灵活，安全性好，且不会对环境产生污染。

一种耐腐蚀试验装置，包括反应釜、PLC控制器、废气回收桶和废液桶，所述反应釜分为反应釜本体和盖合于反应釜本体上的顶盖，所述反应釜本体内由下往上依次设有第一防腐篮和第二防腐篮，所述顶盖上设有腐蚀溶液入加注口、反应釜温度传感器和反应釜压力传感器，所述顶盖与第二防腐篮之间的反应釜侧壁位置设有废气排放管，所述废气排放管的另一端延伸至废气回收桶中，所述废气排放管上设有排气口电磁阀，所述排气口电磁阀上设有废气浓度传感器，所述反应釜本体下端设有废液排放管，所述废液排放管的另一端延伸至废液桶中，所述废液排放管位于废液桶外的部分设有手动阀门，所述废液排放管上位于手动阀门上方的位置设有进气管，所述进气管上设有进气口电磁阀，所述反应釜本体下部包裹有加热夹套，所述加热夹套上设有夹套温度传感器和夹套压力传感器，所述加热夹套内设有电加热棒，所述电加热棒通过线路连接位于加热夹套外的固态继电器，所述反应釜外连接用于控制排气口电磁阀、进气口电磁阀和固态继电器的PLC控制器。

优选地，所述废气排放管位于废气回收桶内的部分呈螺旋状。

优选地，所述反应釜温度传感器采用热电偶外加搪玻璃座套，并在其内部填充有导热油。

优选地，所述反应釜压力传感器采用隔膜式压力传感器。

当试验材料进行液相试验时，反应釜本体内液体从腐蚀溶液加注口加入，所加溶液的量根据实验需要进行区分，如需进行液相试验，则将试验材料放置于第一防腐篮上，加注腐蚀溶液浸过第一防腐篮；如进行气相试验，则将试验材料放置在第二防腐篮上，加注腐蚀液体未浸过第二防腐篮；如需进行气液两相试验，则将试验材料分别放置于第一防腐篮和第二防腐篮上，加注腐蚀溶液浸没第一防腐篮且不浸没第二防腐篮；试验前，加注腐蚀溶液时关闭手动阀门，试验结束后打开手动阀门，废弃液体经过废液排放管、进入废液桶中，完成废液排放回收。

当试验材料进行气相试验时，气体加注前，PLC控制器打开进气口电磁阀，关闭排气口电磁阀，腐蚀气体从进气口电磁阀进入反应釜本体内部，气体的速率通过调节进气口电磁阀的开度实现调节，腐蚀气体加入完毕，关闭进气口电磁阀，试验过程中进气口电磁阀和排气口电磁阀保持关闭，如果出现反应釜本体内压力过高的情况，PLC控制器根据压力大小适度开启排气口电磁阀卸载反应釜本体内的压力，卸载完成后，保持排气口电磁阀关闭，试验结束排放废气分为两个阶段：第一阶段，PLC控制器保持进气口电磁阀关闭，打开排气口电磁阀，反应釜本体内废气经由废气排放管浸入废气回收桶中，为了彻底吸收废气，废气回收桶中可事先盛放中和腐蚀气体的液体，消耗废气；第二阶段，进气口电磁阀连接高压氮气，PLC控制器打开进气口电磁阀和排气口电磁阀，高压氮气浸入反应釜本体内部将残余在反应釜本体内的腐蚀气体彻底压入废气回收桶中，再循环第一阶段的中和过程；试验前可在PLC控制器上设定反应釜工作的温度、压力以及废气浓度，试验时若设定参数超过设定值，PLC控制器即发出报警信号。

与现有技术相比，本发明的一种耐腐蚀试验装置，有耐腐蚀程度高、可用于气液两相试验、控制灵活、安全可靠等特点，可广泛应用于石化行业强腐蚀介质试验环境模拟，也可为强酸强碱易挥发的腐蚀介质生产设备提供借鉴；具体有以下优点：

1、本发明试验装置的耐腐蚀程度高，反应釜内部、反应釜温度传感器、反应釜压力传感器、第一防腐篮和第二防腐篮均经过防腐处理，可以经受腐蚀性气体和液体的侵蚀，可应用于石化行业强腐蚀介质试验环境模拟，也可以为强酸强碱易挥发的腐蚀介质生产设备控制系统提供借鉴；

2、本发明试验装置可用于气液两相试验，可以根据试验需求调整反应釜内液体高度，使盛放于第一防腐篮和第二防腐篮的试验材料分别处于液体和气体中，实现气液两相试验同时进行；

3、本发明试验装置在操作过程中控制灵活，根据试验需要自行设定装置内工作压力、工作温度，根据不同需求选择相应的装置内压力、温度变化控制曲线；安全可靠，设置危险气体浓度传感器监测危险气体浓度，浓度超标及时发出报警信号，确保安全。装置环保，设置废气、废液回收装置，有效防止有毒有害气或液体随意排放造成污染和毒害。

附图说明

图1为本发明一种耐腐蚀试验装置的结构示意图；

图2为本发明一种耐腐蚀试验装置用的PLC控制器的结构示意图，其中：1-反应釜本体，2-顶盖，3-第一防腐篮，4-第二防腐篮，5-腐蚀溶液加注口，6-反应釜温度传感器，7-反应釜压力传感器，8-废气排放管，9-废气浓度传感器，10-排气口电磁阀，11-PLC控制器，12-废气回收桶，13-废液排放管，14-手动阀门，15-进气管，16-废液桶，17-人机界面，18-进气口电磁阀，19-加热夹套，20-夹套温度传感器，21-夹套压力传感器，22-电加热棒，23-固态继电器，24-EM235模拟量模块，25-数字信号模块，26-报警器。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍。

实施例1

如图1所示，本发明一种耐腐蚀试验装置，包括反应釜和PLC控制器，所述反应釜分为反应釜本体1和盖合于反应釜本体上的顶盖2，所述反应釜本体1内由下往上依次设有第一防腐篮3和第二防腐篮4，所述顶盖2上设有腐蚀溶液加注口5、反应釜温度传感器6和反应釜压力传感器7，所述顶盖2与第二防腐篮4的之间设有废气排放管8，所述废气排放管8的另一端延伸至废气回收桶12中，所述废气排放管8上设有排气口电磁阀10，所述排气口电磁阀10上方设有废气浓度传感器9，所述反应釜本体1下端设有废液排放管13，所述废液排放管13的另一端延伸至废液桶16中，所述废液排放管13位于废液桶16外的部分设有手动阀门14，所述废液排放管13位于手动阀门14上的位置设有进气管15，所述进气管15上设有进气口电磁阀18，所述反应釜本体1底部外壁包裹有加热夹套19，所述加热夹套19顶部一侧设有夹套温度传感器20，另一侧设有夹套压力传感器21，所述加热夹套19内设有电加热棒22，所述电加热棒22外连固态继电器23，所述PLC控制器11控制排气口电磁阀10、进气口电磁阀18和固态继电器23。

为了防止反应釜本体1内腐蚀性气体或液体对反应釜的腐蚀，反应釜内部、管路以及阀门全部进行搪玻璃处理，反应釜压力传感器7采用隔膜式压力传感器，所述反应釜温度传感器6是将热电偶探头外部加装搪玻璃座套，探头与座套之间填充导热油，再将玻璃座套安装于反应釜本体1顶部，探头所测温度响应相比环境温度变化有延迟，响应延迟时间需通过气体试验标定，所述进气口电磁阀18和排气口电磁阀10内部均采用喷涂可溶性聚四氟乙烯处理。为了保证废气携带的温度和热量能被废气回收桶12内的液体充分吸收，特将插入废气回收桶12的废气排放管8设计成螺旋状。

液相试验

反应釜本体1内液体从腐蚀溶液加注口5加入，所加溶液的量根据实验需要进行区分，如需进行液相试验，则将试验材料放置于第一防腐篮3上，加注腐蚀溶液浸过第一防腐篮3；如进行气相试验，则将试验材料放置在第二防腐篮4上，加注腐蚀溶液未浸过第二防腐篮4；如需进行气液两相试验，则将试验材料分别放置于第一防腐篮3和第二防腐篮4上，加注腐蚀溶液浸没第一防腐篮3且不浸没第二防腐篮4。

试验前，加注腐蚀溶液时关闭手动阀门14，试验结束后打开手动阀门14，废弃液体经过废液排放管13进入废液桶16中，完成废液排放回收。

根据所需处理试验材料，可提前在废液桶16内放置能中和废液的液体，使得两者发生中和反应，实现废液安全排放。

气相试验

试验气体加注前，PLC控制器11打开进气口电磁阀18，关闭排气口电磁阀10，腐蚀气体从进气管15进入反应釜本体1内部，气体的速率通过调节进气口电磁阀18的开度实现调节，腐蚀气体加注完毕，关闭进气口电磁阀18，试验过程中进气口电磁阀18和排气口电磁阀10保持关闭。如果出现反应釜本体1内压力过高的情况，PLC控制器11根据压力大小适度开启排气口电磁阀10卸载反应釜本体1内的压力，卸载完成后，保持排气口电磁阀10关闭。试验结束排放废气分为两个阶段：第一阶段，PLC控制器11保持进气口电磁阀18关闭，打开排气口电磁阀10，反应釜本体1内废气经由废气排放管8、进入废气回收桶12中，反应釜本体1内排放废气具有一定温度和压力，经过插入液体的废气排放管8的螺旋状结构可实现降温和降压的效果，为了彻底吸收废气，废气回收桶12中可事先盛放中和腐蚀气体的液体，消耗废气，防止有害气体扩散浸入空气中；第二阶段，进气管15的另一端连接高压氮气装置，PLC控制器11打开进气口电磁阀18和排气口电磁阀10，高压氮气进入反应釜本体1内部将残余在反应釜本体1内的腐蚀气体彻底压入废气回收桶12中，再循环第一阶段的中和过程。

反应釜压力传感器7采集反应釜本体1内部压力信号，并将信号传入PLC控制器11的EM235模拟量模块24后，经过PID计算，将信号传给数字信号模块25，通过数字信号模块25对进气口电磁阀18的开度进行控制，实现对反应釜本体1内部升压速率控制，PID运算控制参数可通过PLC控制器11人机界面17预先设定，不同PID参数对应不同的压力变化曲线，通过调节PID参数就能实现对压力变化速率的控制，其中进气口电磁阀18的开度与控制电流大小成正比。反应釜本体1工作过程中，废气浓度传感器9的信号输入PLC控制器11中，采集的气体浓度信号与预先设定的气体浓度进行对比，采集浓度高于设定浓度，表明试验装置中气体存在泄漏，报警器26发出报警信号，提醒操作人员采取相应措施进行处理，保证试验过程安全。

排气口电磁阀10的导通与断开由PLC控制器11的数字信号模块25输出的信号进行控制，反应釜本体1运行过程中排气口电磁阀10关闭，当反应釜本体1处于排除废气模式时，PLC控制器11的数字信号输出模块发出控制信号使排气口电磁阀10导通，反应釜本体1内废气通过废气排放管8排出。

夹套温度传感器20信号送入PLC控制器11的EM235模拟量模块24后，经过PID运算，将信号传给数字信号模块25，通过数字信号模块25输出电压信号对固态继电器23在每个周期导通时间进行控制，其中，输出高电平时固态继电器23导通，输出低电平时固态继电器23断开，控制固态继电器23输出电压脉冲占空比，调节电加热棒22的平均功率，实现对加热夹套19升温速率的控制，进而间接实现对反应釜本体1升温速率的控制。PID运算控制参数可通过PLC控制器11人机界面17预先设定，不同PID参数对应不同的温度变化曲线，通过调节PID参数就能实现对温度变化速率的控制。

所述PLC控制器11对反应釜本体1和加热夹套19的温度和压力参数进行监控，超过预设值PLC控制器11发出报警信息，提醒操作人员采取相应措施保证系统安全。

PLC控制器11的人机界面17包括反应釜本体1的温度参数设定、反应釜本体1的压力参数设定、PID参数设定、系统状态显示、数据记录和状态信息报警这六项功能。反应釜本体1工作之前，操作人员可以根据不同的试验要求设定反应釜本体1的工作温度、工作压力和PID参数，控制反应釜本体1压力、温度的变化曲线，达到精细化控制的要求；试验过程中，PLC控制器11通过EM235模拟量模块24采集反应釜温度传感器6、反应釜压力传感器7、废气浓度传感器9、夹套温度传感器20和夹套压力传感器21的信号，PLC控制器11通过EM235模拟量模块控制控制排气口电磁阀10和进气口电磁阀18，通过数字信号模块25控制固态继电器23和报警器26；反应釜本体1工作过程中通过人机界面17可以系统状态显示查看反应釜本体1当前的压力、温度、废气浓度等状态参数，方便操作人员掌握试验进程。当试验中出现压力或者温度异常情况，PLC控制器11及时发出报警信号并记录报警信息，提醒操作人员及时进行处理。系统工作过程中会自动记录反应釜本体1的压力、温度等参数数据，后续方便操作人员根据试验数据进行相关分析。

另外，本发明不限于上述实施方式，只要在不超出本发明的范围内，可以采取各种方式实施本发明。

Claims (6)

1.一种耐腐蚀试验装置，其特征在于，包括反应釜、PLC控制器、废气回收桶和废液桶，所述反应釜分为反应釜本体和盖合于反应釜本体上的顶盖，所述反应釜本体内由下往上依次设有第一防腐篮和第二防腐篮，所述顶盖上设有腐蚀溶液加注口、反应釜温度传感器和反应釜压力传感器，所述顶盖与第二防腐篮之间的反应釜侧壁位置设有废气排放管，所述废气排放管的另一端延伸至废气回收桶中，所述废气排放管上设有排气口电磁阀，所述排气口电磁阀上设有废气浓度传感器，所述反应釜本体下端设有废液排放管，所述废液排放管的另一端延伸至废液桶中，所述废液排放管位于废液桶外的部分设有手动阀门，所述废液排放管上位于手动阀门上方的位置设有进气管，所述进气管上设有进气口电磁阀，所述反应釜本体下部包裹有加热夹套，所述加热夹套上设有夹套温度传感器和夹套压力传感器，所述加热夹套内设有电加热棒，所述电加热棒通过线路连接位于加热夹套外的固态继电器，所述反应釜外连接用于控制排气口电磁阀、进气口电磁阀和固态继电器的PLC控制器。

2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀试验装置，其特征在于，所述废气排放管位于废气回收桶内的部分呈螺旋状。

3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀试验装置，其特征在于，所述反应釜温度传感器采用热电偶外加搪玻璃座套，并在其内部填充有导热油。

4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀试验装置，其特征在于，所述反应釜压力传感器采用隔膜式压力传感器。

5.基于权利要求1所述的一种耐腐蚀试验装置的使用方法，其特征在于，当试验材料进行液相试验时，反应釜本体内液体从腐蚀溶液加注口加入，所加溶液的量根据实验需要进行区分，如需进行液相试验，则将试验材料放置于第一防腐篮上，加注腐蚀溶液浸过第一防腐篮；如进行气相试验，则将试验材料放置在第二防腐篮上，加注腐蚀液体未浸过第二防腐篮；如需进行气液两相试验，则将试验材料分别放置于第一防腐篮和第二防腐篮上，加注腐蚀溶液浸没第一防腐篮且不浸没第二防腐篮；试验前，加注腐蚀溶液时关闭手动阀门，试验结束后打开手动阀门，废弃液体经过废液排放管、进入废液桶中，完成废液排放回收。

6.基于权利要求1所述的一种耐腐蚀试验装置的使用方法，其特征在于，当试验材料进行气相试验时，气体加注前，PLC控制器打开进气口电磁阀，关闭排气口电磁阀，腐蚀气体从进气口电磁阀进入反应釜本体内部，气体的速率通过调节进气口电磁阀的开度实现调节，腐蚀气体加入完毕，关闭进气口电磁阀，试验过程中进气口电磁阀和排气口电磁阀保持关闭，如果出现反应釜本体内压力过高的情况，PLC控制器根据压力大小适度开启排气口电磁阀卸载反应釜本体内的压力，卸载完成后，保持排气口电磁阀关闭，试验结束排放废气分为两个阶段：第一阶段，PLC控制器保持进气口电磁阀关闭，打开排气口电磁阀，反应釜本体内废气经由废气排放管浸入废气回收桶中，为了彻底吸收废气，废气回收桶中可事先盛放中和腐蚀气体的液体，消耗废气；第二阶段，进气口电磁阀连接高压氮气，PLC控制器打开进气口电磁阀和排气口电磁阀，高压氮气浸入反应釜本体内部将残余在反应釜本体内的腐蚀气体彻底压入废气回收桶中，再循环第一阶段的中和过程；试验前可在PLC控制器上设定反应釜工作的温度、压力以及废气浓度，试验时若设定参数超过设定值，PLC控制器即发出报警信号。