CN108062081A - 生产化工原料的化工设备以及其监控系统 - Google Patents
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Abstract
生产化工原料的化工设备，出料口上方设置有操作台，分离塔器与机械泵相连接，离心分离机与换热器相连接，氢化炉与冷凝器相连接，冷凝器上方设置有自吸泵，自吸泵与所述混合器相连接，换热器采用两层结构，内层采用聚丙烯材质，外层采用合金钢支撑架，在换热器本体两端设置了石墨堵头A和石墨堵头B，并且在换热器和石墨堵头A，换热器和石墨堵头B之间设置了挡板，无线传感器网络由远程控制终端、多个安装在监测区域内容易产生泄漏部位的无线传感器及PC机连接构成，本发明设计合理，可以提高化工原料的转化率，提高纯度，提高生产效率，增加化工原料产量，逐步满足国内对太阳能光伏产业的供应。
Description
技术领域
本发明涉及化工设备领域，具体的说是生产化工原料的化工设备以及其监控系统。
背景技术
目前，因为太阳能光伏产业的兴起，国际上已经形成开发低成本、低能耗的太阳能级化工原料生产新工艺技术的热太阳能光伏产业，国际上已经形成发低成本、低能耗的太阳能级化工原料生产新工艺技术的热潮，但是，因为转化效率低，纯度不够，生产产量不足，国内的化工原料市场处于供小于求的阶段。
基于以上原因，需要一种生产化工原料的化工设备，可以提高化工原料的转化率，提高纯度，提高生产效率，增加化工原料产量，逐步满足国内对太阳能光伏产业的供应。
专利号为：CN201510449555.9公开了一种生产化工原料的化工设备，其使用的为一种老式换热器，老式换热器包括加热和冷凝两种方式，在化工上应用广泛，实现高温低温的传输，能源节约回收利用，化工现在的传热方式含有的不锈钢，铝，铜，等金属含量高，强酸下，寿命降低，并且设备体积庞大，占用面积大，造价高，并且换热效率低；除此之外，在安全性能上没办法保证，可以说化工石化行业是我国的支柱产业之一，在国民经济发展中起着举足轻重的作用。石化生产过程中所使用的原料、辅料绝大多数属易燃、易爆或高(剧)毒物质，一旦泄漏，易形成爆炸性混合物发生燃烧、爆炸，导致人员伤亡、环境污染，甚至生态灾难。许多石油、化工企业对安全生产事故的重视程度日益提高并投入了大量资金进行设备改造、隐患治理，例如：修建消防通道、安装储罐冷却水、加固防火堤、安装流量计、控制阀控制装车流速、安装红外探测感应器以及建立自动喷淋灭火系统等措施。但是，采用上述技术方案仍存在以下问题：(1)采用有线监控设备的监控技术相对落后，且由人工在监控中心值班监视或报警器报警，由操作人员采取防范措施，这种方式不利于事故发生后的快速应急处置，而且在事故预警方面效果更差；(2)对事故现场应急信息实时获取的技术研究滞后，缺少相应的应急信息采集设备；(3)现场设备监控传感器数据采集、融合、分析的智能化、自动化水平还很低；(4)事故发生之后，由于浓烟(雾)、剧毒、高温等因素，人员难以靠近现场，确认事故源或泄漏点难度很大，为事故处理带来很大困难。
综上所述，针对现有技术中存在的问题，有必要提供一种具有实用性、新颖性和创造性的装置。
发明内容
本发明根据现有技术中存在的转化效率低、纯度不够、生产产量不足、缺少相应的应急信息采集设备、现场设备监控传感器数据采集、融合、分析的智能化、自动化水平还很低、事故预警方面效果更差等缺点，提供一种生产化工原料的化工设备以及其监控系统，可以提高化工原料的转化率，提高纯度，提高生产效率，增加化工原料产量，逐步满足国内对太阳能光伏产业的供应；设计合理，寿命长，检修方便，安装简单；本发明监控系统将各种类型的无线传感器安装在容易产生泄漏部位的石油、化工设备上构成无线传感器网络(WIRELESS SENSOR NETWORK)，能够及时检测出泄漏情况并通过无线传感器网络经远程控制终端发送给监控中心，由监控中心自动进行关闭阀门等处理任务，避免了由于泄漏引发的燃烧、爆炸等事故的发生，保证了石油、化工生产的安全运行；本发明监控系统的监控中心通过对接收数据的分析，不仅可以及时了解分布在现场的设备运行情况并能对事故发生产生预警功能，同时对于事故发生地点能够做出准确的判断，便于及时处理泄漏事故。
本发明的技术方案如下：生产化工原料的化工设备，包括固定支架、分离塔器、离心分离机、混合器和换热器，所述固定支架上方设置有出料口，所述出料口上方设置有操作台，所述分离塔器与机械泵相连接，所述离心分离机与换热器相连接，氢化炉与冷凝器相连接，所述冷凝器上方设置有自吸泵，所述自吸泵与所述混合器相连接，所述混合器上方设置有蒸发器，所述自吸泵与淋洗塔相连接，所述淋洗塔下方设置有发动机，所述淋洗塔与活动支架相连接，所述活动支架下方设置有压缩机；
所述换热器采用两层结构，内层采用聚丙烯材质，外层采用合金钢支撑架，在换热器本体两端设置了石墨堵头A和石墨堵头B，并且在换热器和石墨堵头A，换热器和石墨堵头B之间设置了挡板，在换热器下端设置了支架，支架采用长方体结构，在所述的换热器中间位置设置了冷凝通道，冷凝通道为圆柱体结构，在石墨堵头A上端设置了冷流出口，在换热器下端设置了冷流入口，在所述的换热器上端设置了热流入口换热器，在石墨堵头B下端设置了热流出口，为了使得冷热交换完全，在所述的冷凝通道上设置了凸起块，凸起块使得换热面积加大，同时，在换热器内壁上设置了长方体隔板，所述的隔板采用聚四氟乙烯材料。
作为一种优选的技术方案，为了保持整个换热器的稳定，在支架下端设置了减震垫。
作为一种优选的技术方案，在换热器和石墨堵头A，和石墨堵头B之间的挡板结构上设置了密封圈，起到更好的密封效果。
作为一种优选的技术方案，所述固定支架上方设置有所述出料口，所述出料口上方设置有所述操作台；所述分离塔器与所述机械泵相连接，所述离心分离机与所述换热器相连接，所述氢化炉与所述冷凝器相连接。
作为一种优选的技术方案，所述冷凝器上方设置有所述自吸泵，所述自吸泵与所述混合器相连接，所述混合器上方设置有所述蒸发器；所述自吸泵与所述淋洗塔相连接，所述淋洗塔下方设置有所述发动机。
作为一种优选的技术方案，所述淋洗塔与活动支架相连接，所述活动支架下方设置有所述压缩机。
生产化工原料的化工设备的监测系统，包括监控中心、无线传感器网络和局域网，所述的无线传感器网络由远程控制终端、多个安装在监测区域内容易产生泄漏部位的无线传感器及PC机连接构成，该PC机及监控中心共同连接到局域网上；所述的远程控制终端由机壳及其内部的控制电路连接构成，控制电路包括电源模块、主控制器、数据采集模块、射频模块、按键模块及通信接口，电源模块与主控制器、数据采集模块、射频模块相连接为其供电，主控制器通过I/O接口与数据采集模块、射频模块、按键模块及通信模块相连接，通信模块通过通信接口与PC机相连接。
作为一种优选的技术方案，所述的射频模块为SmartNode模块或CC2430模块；所述的主控制器为MC9S08GT60微处理器芯片，所述的通信模块为USBFT232B14芯片。
作为一种优选的技术方案，所述的无线传感器为气体浓度传感器、温度传感器和湿度传感器的其中一种或一种以上的组合。
作为一种优选的技术方案，所述的监控中心由安装有监控程序的计算机构成并安装在监控室内；所述的局域网上还连接有能够控制监控中心工作的用户终端。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
(1)可以提高化工原料的转化率，提高纯度，提高生产效率，增加化工原料产量，逐步满足国内对太阳能光伏产业的供应。
(2)本发明监控系统将各种类型的无线传感器安装在容易产生泄漏部位的石油、化工设备上构成无线传感器网络(WIRELESS SENSOR NETWORK)，能够及时检测出泄漏情况并通过无线传感器网络经远程控制终端发送给监控中心，由监控中心自动进行关闭阀门等处理任务，避免了由于泄漏引发的燃烧、爆炸等事故的发生，保证了石油、化工生产的安全运行。
(3)本发明监控系统的监控中心通过对接收数据的分析，不仅可以及时了解分布在现场的设备运行情况并能对事故发生产生预警功能，同时对于事故发生地点能够做出准确的判断，便于及时处理泄漏事故。
(4)本发明监控系统的远程控制终端也可以独立运行，由远程控制终端对本监控区域的设备进行监控处理操作，提高了监控系统的灵活性。
(5)本发明设计合理，通过无线传感器网络与监控中心相结合的方式实现对石油、化工设备的泄漏检测功能，既可以对现场事故做出预警处理，又为及时处理泄漏事故提供可靠的依据，保证了生产的安全运行，提高了生产管理的自动化水平。
(6)本发明提供一种全新的换热器，设计合理，寿命长，检修方便，安装简单。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2是本发明的右半部分上部局部放大图；
图3是本发明的右半部分下部局部放大图；
图4是图1中“A”换热器部分的结构放大图；
图5是本发明的系统连接示意图；
图6是本发明的无线传感器网络的连接示意图；
图7是本发明的远程控制终端的控制电路方框图。
图中序号说明：1、固定支架，2、出料口，3、分离塔器，4、机械泵，5、操作台，6、离心分离机，7、换热器，8、氢化炉，9、冷凝器，10、自吸泵，11、蒸发器，12、混合器，13、淋洗塔，14、发动机，15、活动支架，16、压缩机、17换热器、18石墨堵头A、19石墨堵头B、20挡板、21底座、22冷流出口、23冷流入口、24热流入口、25热流出口。
具体实施例
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1、及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
结合图1-图7所示：如图1-3所示，本发明生产化工原料的化工设备，包括：固定支架1、分离塔器3、离心分离机6和混合器12，所述固定支架1上方设置有出料口2，所述出料口2上方设置有操作台5，所述分离塔器3与机械泵4相连接，所述离心分离机6与换热器17相连接，
所述换热器，换热器采用两层结构，内层采用聚丙烯材质，外层采用合金钢支撑架；在换热器本体两端设置了石墨堵头A和石墨堵头B，并且在换热器本体和石墨堵头A，换热器本体和石墨堵头B之间设置了挡板结构，在换热器本体下端设置了支架，支架采用长方体结构，一种优选技术方案，为了保持整个换热器的稳定，在支架下端设置了减震垫。
在所述的换热器17中间位置设置了冷凝通道，冷凝通道为圆柱体结构，在石墨堵头A18上端设置了冷流出口22，在换热器17本体下端设置了冷流入口23，从而实现冷流的循环。
在所述的换热器17上端设置了热流入口24，在石墨堵头B19下端设置了热流出口25，实现热流的冷却循环。
为了使得冷热交换完全，在所述的冷凝通道上设置了凸起块，凸起块使得换热面积加大，同时，在换热器17内壁上设置了长方体隔板，所述的隔板采用聚四氟乙烯材料，使得液态流动缓慢，同时，增加了液体的接触时间。
其中，聚四氟乙烯材料俗称PFA树脂，是比较新的可熔融加工的氟塑料，PFA的熔点高，密度为2.13克/立方厘米到2.16克/立方厘米，PFA耐热、耐寒、化学稳定性、机械性、绝缘性、自润滑性、耐折性、耐开裂性优异。
在换热器17和石墨堵头A18，换热器17本体和石墨堵头B19之间的挡板20结构上设置了密封圈，起到更好的密封效果。
氢化炉8与冷凝器9相连接，所述冷凝器9上方设置有自吸泵10，所述自吸泵10与所述混合器12相连接，所述混合器12上方设置有蒸发器11，所述自吸泵10与淋洗塔13相连接，所述淋洗塔13下方设置有发动机14，所述淋洗塔13与活动支架15相连接，所述活动支架15下方设置有压缩机16。
作为本发明一个较佳的实施例，如图1所示，所述固定支架1支撑整个设备使牢固稳定，所述出料口2是化工原料的最终产物，便于收集封装，所述机械泵4带动所述分离塔器3，对物料进行分离筛选，可以提高纯度，所述操作台5控制整个设备的运转，所述离心分离机6与所述换热器7相连接，所述氢化炉8与所述冷凝器9相连接，共同组成化工原料的化学反应制备过程，可以高效的还原气体，分离并冷凝气体，提高其纯度，所述活动支架15下方设置有所述压缩机16，可以调节所述出料口2的上下运动，调节合理方位。
作为本发明另一个较佳的实施例，如图2所示，所述自吸泵10把混合器的气体传送到所述冷凝器9中冷却，使发生化学反应，所述混合器12上方设置有所述蒸发器11，可以排除废气和调节所述混合器12中的成分与气压。
作为本发明另一个较佳的实施例，如图3所示，所述淋洗塔13对所述混合器12中气体进行除尘提高其纯度，所述发动机14为设备提供运转动力，维持其设备正常运行。
结合图5、图6和图7，生产化工原料的化工设备的监测系统，包括监控中心、无线传感器网络和用户终端，监控中心、无线传感器网络及用户终端通过局域网连接在一起。监控中心通常安装在监控室内，该监控中心由安装有监控程序的计算机构成，还可以连接打印机或UPS等设备，能够对无线传感器网络传送过来的数据进行归整、分析，然后通过显示窗口实时、清晰地显示无线传感器网络运行状况的相关信息，还可以打印、存储和查询分析这些信息，当监控中心检测到故障发生时，能够及时在监视屏幕上显示报警信息并发出声音告警，提醒监控人员及时处理；当监控人员不在时，可以自动启动事故处理应急方案，通过远程控制终端关闭掉相关阀门，并通过GSM通信网给工作人员手机发送短消息，工作人员得到短消息后，使用用户终端通过监控中心对泄漏事故进行相关处理。
无线传感器网络，如图6所示，由远程控制终端、多个分布于监测区域内的无线传感器(图中相互连接的圆圈所示)及PC机连接构成，同一基站范围内的无线传感器构成一个基于ZigBee的本地无线网络。下面分别对无线传感器网络中的各个组成部分分别进行说明。
远程控制终端在本地无线网络中充当汇聚各传感器节点的作用，能够汇总本地无线网络的无线传感器状态信息、线路电压电流，并通过PC机与监控中心实现数据传输功能。该远程控制终端，由机壳及其内部的控制电路连接构成，如图3所示，机壳内的控制电路包括电源模块、主控制器、数据采集模块、射频模块、按键模块及通信接口，其具体连接关系为：电源模块与主控制器、数据采集模块、射频模块相连接为其供电，主控制器通过I/O接口与数据采集模块、射频模块、按键模块及通信模块相连接，通信模块通过通信接口与PC机相连接。上述各个模块的功能为：数据采集模块使用传感器进行数据采集并将各种无线传感器(如气体浓度、温度、湿度等)采集的其他信号(如光信号、电信号、化学信号)转变为数字信号并送给主控制器；主控制器负责控制整个远程控制终端的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理、任务管理以及需要实现网络安全可靠的通信协议；射频模块负责与其他无线传感器进行无线通信、交换控制消息和收发采集数据；电源模块由两节碱性电池或微型纽扣电池组成，为整个控制电路供电。在本实施例中，主控制器采用MC9S08GT60嵌入式微处理器芯片，射频模块采用SmartNode模块或CC2430模块，通信模块采用USBFT232B14芯片。
无线传感器安装在石油、化工设备容易产生泄漏的关键部位，例如接头、阀门、机械密封、垫片、密封填料、玻璃观测窗、检查口、计量仪表等处，负责检测气体、液体及控制阀门的运行，无线传感器通过多跳通信协议与远程控制终端进行数据传输功能，各个无线传感器通过接收远程控制终端发送来的指令来执行开关阀门的操作及快速处理泄漏事故。PC机内安装有远程控制程序，该PC机一方面与远程控制终端相连接，另一方面通过局域网与监控中心相连接，实现双向通信功能。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“前上方”、“端部”、“长度”、“宽度”、“内”、“上”、“另一端”、“两端”、“水平”、“同轴”、“底部”、“下方”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明监控系统将各种类型的无线传感器安装在容易产生泄漏部位的石油、化工设备上构成无线传感器网络(WIRELESS SENSOR NETWORK)，能够及时检测出泄漏情况并通过无线传感器网络经远程控制终端发送给监控中心，由监控中心自动进行关闭阀门等处理任务，避免了由于泄漏引发的燃烧、爆炸等事故的发生，保证了石油、化工生产的安全运行，可以提高化工原料的转化率，提高纯度，提高生产效率，增加化工原料产量，逐步满足国内对太阳能光伏产业的供应。
本发明监控系统的监控中心通过对接收数据的分析，不仅可以及时了解分布在现场的设备运行情况并能对事故发生产生预警功能，同时对于事故发生地点能够做出准确的判断，便于及时处理泄漏事故。
本发明监控系统的远程控制终端也可以独立运行，由远程控制终端对本监控区域的设备进行监控处理操作，提高了监控系统的灵活性。
本发明设计合理，通过无线传感器网络与监控中心相结合的方式实现对石油、化工设备的泄漏检测功能，既可以对现场事故做出预警处理，又为及时处理泄漏事故提供可靠的依据，保证了生产的安全运行，提高了生产管理的自动化水平。
本发明提供一种全新的换热器，设计合理，寿命长，检修方便，安装简单。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“啮合”、“连接”、“嵌装”、“罩盖”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.生产化工原料的化工设备，其特征在于：包括固定支架(1)、分离塔器(3)、离心分离机(6)、混合器(12)和换热器(17)，所述固定支架(1)上方设置有出料口(2)，所述出料口(2)上方设置有操作台(5)，所述分离塔器(3)与机械泵(4)相连接，所述离心分离机(6)与换热器(17)相连接，氢化炉(8)与冷凝器(9)相连接，所述冷凝器(9)上方设置有自吸泵(10)，所述自吸泵(10)与所述混合器(12)相连接，所述混合器(12)上方设置有蒸发器(11)，所述自吸泵(10)与淋洗塔(13)相连接，所述淋洗塔(13)下方设置有发动机(14)，所述淋洗塔(13)与活动支架(15)相连接，所述活动支架(15)下方设置有压缩机(16)；
所述换热器(17)采用两层结构，内层采用聚丙烯材质，外层采用合金钢支撑架，在换热器本体两端设置了石墨堵头A(18)和石墨堵头B(19)，并且在换热器(17)和石墨堵头A(18)，换热器(17)和石墨堵头B(19)之间设置了挡板(20)，在换热器(17)下端设置了支架，支架采用长方体结构，在所述的换热器(17)中间位置设置了冷凝通道，冷凝通道为圆柱体结构，在石墨堵头A(18)上端设置了冷流出口(22)，在换热器(17)下端设置了冷流入口(23)，在所述的换热器(17)上端设置了热流入口换热器(24)，在石墨堵头B(19)下端设置了热流出口(25)，为了使得冷热交换完全，在所述的冷凝通道上设置了凸起块，凸起块使得换热面积加大，同时，在换热器(17)内壁上设置了长方体隔板，所述的隔板采用聚四氟乙烯材料。
2.根据权利要求1所述的生产化工原料的化工设备，其特征在于，为了保持整个换热器(17)的稳定，在支架下端设置了减震垫。
3.根据权利要求1所述的生产化工原料的化工设备，其特征在于，在换热器(17)和石墨堵头A，(17)和石墨堵头B之间的挡板结构上设置了密封圈，起到更好的密封效果。
4.根据权利要求1所述的生产化工原料的化工设备，其特征在于，所述固定支架(1)上方设置有所述出料口(2)，所述出料口(2)上方设置有所述操作台(5)；所述分离塔器(3)与所述机械泵(4)相连接，所述离心分离机(6)与所述换热器(7)相连接，所述氢化炉(8)与所述冷凝器(9)相连接。
5.根据权利要求1所述的生产化工原料的化工设备，其特征在于，所述冷凝器(9)上方设置有所述自吸泵(10)，所述自吸泵(10)与所述混合器(12)相连接，所述混合器(12)上方设置有所述蒸发器(11)；所述自吸泵(10)与所述淋洗塔(13)相连接，所述淋洗塔(13)下方设置有所述发动机(14)。
6.根据权利要求1所述的生产化工原料的化工设备，其特征在于，所述淋洗塔(13)与活动支架(15)相连接，所述活动支架(15)下方设置有所述压缩机(16)。
7.根据权利要求1所述的生产化工原料的化工设备的监测系统，其特征在于，包括监控中心、无线传感器网络和局域网，所述的无线传感器网络由远程控制终端、多个安装在监测区域内容易产生泄漏部位的无线传感器及PC机连接构成，该PC机及监控中心共同连接到局域网上；所述的远程控制终端由机壳及其内部的控制电路连接构成，控制电路包括电源模块、主控制器、数据采集模块、射频模块、按键模块及通信接口，电源模块与主控制器、数据采集模块、射频模块相连接为其供电，主控制器通过I/O接口与数据采集模块、射频模块、按键模块及通信模块相连接，通信模块通过通信接口与PC机相连接。
8.根据权利要求1所述的生产化工原料的化工设备的监测系统，其特征在于，所述的射频模块为SmartNode模块或CC2430模块；所述的主控制器为MC9S08GT60微处理器芯片，所述的通信模块为USBFT232B14芯片。
9.根据权利要求1所述的生产化工原料的化工设备的监测系统，其特征在于，所述的无线传感器为气体浓度传感器、温度传感器和湿度传感器的其中一种或一种以上的组合。
10.根据权利要求1所述的生产化工原料的化工设备的监测系统，其特征在于，所述的监控中心由安装有监控程序的计算机构成并安装在监控室内；所述的局域网上还连接有能够控制监控中心工作的用户终端。
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