CN108499504B - 一种连续中和装置及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续中和装置及其工艺，该装置设有配酸釜、配酸缓冲罐、配碱釜、配碱缓冲罐、中和反应器、中和调配釜、中和循环冷却器；配酸釜连接配酸缓冲罐；配酸缓冲罐连接中和静态混合器；配碱釜连接配碱缓冲罐；配碱缓冲罐连接中和静态混合器；中和静态混合器连接中和反应器，中和静态混合器连接中和调配釜。本发明中生产过程连续进行，设备利用率高，生产能力大，能够节约能源，容易实现自动化操作，工艺参数稳定，产品质量得到较好的保证，适用于技术成熟的大规模工业生产，可以减少设备的投入量，减少了资金投入与人力投入，节约了生产时间，提高了生产效率，降低了人员的劳动强度。

Description

一种连续中和装置及其工艺

技术领域

本发明属于连续生产工艺，特别涉及一种连续中和装置及利用所述连续中和装置进行连续中和的工艺。

背景技术

中和反应的实质是：H⁺和OH^-结合生成水(H₂O)和盐。酸+碱→盐+水有盐和水生成的反应，不一定是中和反应如:2NaOH+CO₂＝Na₂CO₃+H₂O，所以不管进行到何种程度，只要酸碱发生了反应就叫中和反应。判断是否完全中和是以酸碱是否恰好完全反应作为标准的。

中和反应大多属于放热反应，过程必须尽快移走热量，以保证反应温度的稳定，工业生产一般是在间歇反应釜中进行的，且对操作技术要求高，物料必须小心缓慢加入，否则出现过热、爆沸、塔泛等现象，不但影响产品质量与收率，还有可能会引发事故，造成不可预估的后果。而且操作过程比较复杂，往往伴随着升温和降温的过程，能量不会得到充分利用，造成资源的浪费。间歇中和反应的特点是只有上一道工序完成后，才能进入下一道工序，无法连续生产，不仅浪费了时间、降低生产效率，且需要的设备台数多、人员劳动强度大，操作复杂，无法满足规模化生产的需要。

化工生产过程中，无论是化学单元过程中反应器的操作，还是化工单元操作，按其操作方式可分为间歇、连续和半间歇操作。

间歇操作是指每次操作之初向设备内投入一批物料，经过一番处理后，排除全部产物，再重新投料。特点是操作不稳定。间歇操作生产过程比较简单，投资费用低；生产过程中变换操作工艺条件、开车、停车一般比较容易；生产灵活性比较大，产品的投产比较容易，适用于采用连续操作在技术上很难实现的反应。例如悬浮聚合，由于反应物的物理性质或反应条件，在工业上很难采用连续操作过程，即使实现了连续操作过程也不合算。在有固体存在的情况下，化工单元操作的连续化比较困难，如粉碎、过滤、干燥等以间歇操作过程居多。根据间歇操作过程的特点，一般对小批量、多品种的医药、染料、胶黏剂等精细化学品的生产，其合成和复配过程较为广泛地采用这种操作方式。有些化工产品在试制阶段，由于对工艺参数和产品质量规律的认识及操作控制方法还不够成熟，也常常采用间歇操作法来寻找适宜的工艺条件。大规模的生产过程采用间歇操作的较少。

连续操作过程中生产系统与外界有物料不断地交换，物料连续不断地流入系统，并以产品形式连续不断地离开系统，进入系统的原料量与从系统中取出的产品量相等，设备中各点物料性质将不随时间而变化。因此连续过程多为稳态操作。生产过程连续进行，设备利用率高，生产能力大，容易实现自动化操作，工艺参数稳定，产品质量得到较好的保证。但连续性生产过程的投资大，对操作人员的技术水平要求比较高。连续操作过程适用于技术成熟的大规模工业生产。一般实现工业化生产的化工产品的大型生产装置，基本上都是使用连续操作法生产。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的缺点，针对酸碱中和反应生产工艺不易连续操作的问题，提供一种连续中和装置。

一种连续中和装置，所述装置包括配酸釜、配酸缓冲罐、配碱釜、配碱缓冲罐、中和反应器、中和调配釜、循环冷却器；所述配酸釜连接所述配酸缓冲罐；所述配酸缓冲罐连接所述中和静态混合器；所述配碱釜连接所述配碱缓冲罐；所述配碱缓冲罐连接所述中和静态混合器；所述中和静态混合器连接所述中和反应器，中和静态混合器连接所述中和调配釜。

如上所述的一种连续中和装置，所述中和静态混合器包括中和静态混合器I、中和静态混合器II、中和静态混合器III、中和静态混合器IV；所述配酸缓冲罐分别连接所述中和静态混合器I和中和静态混合器III；所述配碱缓冲罐分别连接所述中和静态混合器II和中和静态混合器IV；所述中和静态混合器I连接所述中和静态混合器II，所述中和静态混合器II连接所述中和反应器；所述中和静态混合器III连接所述中和静态混合器IV，所述中和静态混合器IV连接所述中和调配釜；所述中和反应器连接所述的中和循环冷却器与中和静态混合器III；所述中和调配釜连接所述中和静态混合器III。

如上所述的一种连续中和装置，所述中和反应器连接有循环冷却器，所述循环冷却器连接到所述中和静态混合器I，所述中和反应器底部与中和静态混合器I进料管线之间连接有PH在线检测仪I。

如上所述的一种连续中和装置，所述中和调配釜设置有夹套，中和调配釜底部与所述中和静态混合器III进料管线之间连接有PH在线检测仪II；PH在线检测仪以便随时观察中和反应的程度，若PH值稍高或偏低，可以通过增加酸溶液的进料、减少碱溶液的进料，或减少酸溶液的进料，增加碱溶液的进料，以保持PH值的基本稳定，保证采出物料的产品质量指标的稳定。

如上所述的一种连续中和装置，所述的配酸釜、配碱釜、配酸缓冲罐、配碱缓冲罐设有夹套。

本发明还提供一种利用所述连续中和装置进行连续中和的工艺。

本发明的技术方案是：

一种连续中和工艺，具体包括以下步骤：

1)称量好的固体酸或液体酸由配酸釜酸进料口加料，对配酸釜抽微真空，开启配酸釜夹套的饱和水蒸汽进出料管线，对配酸釜进行加热，将定量的脱盐水加入配酸釜，开启配酸釜的搅拌，配制成一定浓度的酸水溶液，配好的酸水溶液进入配酸缓冲罐；

2)称量好的固体碱或液体碱由碱进料口加料，对配碱釜抽微真空，将定量的脱盐水加入配碱釜，开启配碱釜的搅拌，将配好的碱水溶液进入配碱缓冲罐；

3)配酸缓冲罐的酸水溶液经酸水溶液输送泵输送至中和静态混合器I，与中和反应器塔釜循环液在中和静态混合器I中混合；由碱水溶液输送泵输送来的碱水溶液，与中和静态混合器I来的物料，经中和静态混合器II混合，然后进入中和反应器，物料在中和反应器内迅速混合并反应；

4)中和反应器内的物料经中和循环泵抽出，大部分输送至中和循环冷却器冷却后，与酸及碱水溶液混合后返回中和反应器内，另外一部分经PH在线监测仪I检测合格，通过液位自控系统采出输送，并与中和调配釜的循环管线混合，依次进入中和静态混合器III、中和静态混合器IV，然后进入中和调配釜；

5)中和调配釜内的物料经中和调配釜采出泵输送，一部分循环返回中和调配釜，经PH在线检测仪II检测合格后，另一部分采出至界外，若检测不合格，则该部分物料返回至中和反应器釜循环管线中。加入配酸釜内的酸为固体酸或液体酸，所述步骤2)中加入配碱釜内的碱为固体碱或液体碱，所述步骤4)中的中和循环冷却器内通入冷媒，将中和反应产生的热量及时撤走。

如上所述的连续中和工艺，所述步骤1)、2)中配碱釜、配酸釜在配酸、配碱的过程放热的情况下，向夹套中通入冷媒；配碱釜、配酸釜在配酸、配碱的过程吸热的情况下，向夹套中通入热媒。

如上所述的连续中和工艺，所述步骤1)、2)中配酸缓冲罐、配碱缓冲罐夹套内通入热媒。保证酸碱溶液的温度，防止固体酸碱的析出。

如上所述的连续中和工艺，所述步骤4)中，若中和反应在中和反应器内反应不完全，通过向中和调配釜内加入酸溶液或碱溶液，继续完成中和反应，向中和调配釜夹套内通入冷媒，将中和反应的热量撤走。

本工艺方法，中和反应为放热反应，为了将中和反应产生的热量及时撤走，设置了中和循环冷却器，中和反应器内的物料经中和循环泵抽出，大部分输送至中和循环冷却器冷却降温后再与加入的原料混合发生反应，防止中和反应器内的温度过高，而引发事故，造成不可预估的后果。

本工艺方法，中和调配釜并未设计中和循环冷却器，而是给中和调配釜设计了夹套，考虑到大部分的中和反应是在中和反应器内进行的，而进入中和调配釜的物料如果反应完全，则不用再继续中和反应，若不完全，也只是有少量的酸或碱未反应完全，再进行反应放出的热量也会很少，通过给夹套通冷媒就可以将多余的热量带走，同时还降低了设备资金的投入。

本工艺方法，中和反应器与中和调配釜的放空合并在一条管线上，并设置了阻火器安全位置放空。

本发明中生产过程连续进行，设备利用率高，生产能力大，能够节约能源，容易实现自动化操作，工艺参数稳定，产品质量得到较好的保证。适用于技术成熟的大规模工业生产。而且使用本发明可以减少设备的投入量，减少了资金投入与人力投入，节约了生产时间，提高了生产效率，降低了人员的劳动强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明工艺方法示意图。

图中：1-固体酸或液体酸、2-脱盐水、3-配酸釜、4-配酸缓冲罐、5-固体碱或液体碱、6-配碱釜、7-配碱缓冲罐、8-酸水溶液输送泵、9-碱水溶液输送泵、10-中和静态混合器I、11-中和静态混合器II、12-中和反应器、13-中和循环泵、14-中和循环冷却器、15-PH在线监测仪I、16-中和静态混合器III、17-中和静态混合器IV、18-中和调配釜、19-中和调配釜采出泵、20-PH在线检测仪II。

具体实施方式

如图1所示，一种连续中和装置，所述装置包括配酸釜3、配酸缓冲罐4、配碱釜6、配碱缓冲罐7、中和静态混合器I10、中和静态混合器II11、中和静态混合器III16、中和静态混合器IV17、中和反应器12、中和调配釜18、中和循环冷却器14；所述配酸釜3连接所述配酸缓冲罐4；所述配酸缓冲罐4分别连接所述中和静态混合器I10和中和静态混合器III16；所述配碱釜6连接所述配碱缓冲罐7；所述配碱缓冲罐7分别连接所述中和静态混合器II11和中和静态混合器IV17；所述中和静态混合器I10连接所述中和静态混合器II11，所述中和静态混合器II11连接所述中和反应器12；所述的中和反应器12连接所述的中和循环冷却器14，所述的中和循环冷却器14连接到所述连接到所述中和静态混合器I10，所述中和静态混合器I10和中和循环冷却器14之间连接有PH在线检测仪I15，所述中和静态混合器III16连接所述中和静态混合器IV17，所述中和静态混合器IV17连接所述中和调配釜18；所述中和反应器12连接所述中和静态混合器III16；所述中和调配釜18连接所述中和静态混合器III16。

连续中和装置的一个实施例中，所述中和反应器12连接有中和循环冷却器14，所述中和循环冷却器14连接到所述中和静态混合器I10，所述中和反应器12底部与中和静态混合器I10进料管线之间连接有PH在线检测仪I15。

连续中和装置的一个实施例中，所述中和调配釜18设置有夹套，中和调配釜18底部与所述中和静态混合器III16进料管线之间连接有PH在线检测仪II20；PH在线检测仪以便随时观察中和反应的程度，若PH值稍高或偏低，可以通过增加酸溶液的进料、减少碱溶液的进料，或减少酸溶液的进料，增加碱溶液的进料，以保持PH值的基本稳定，保证采出物料的产品质量指标的稳定。

连续中和装置的一个实施例中，所述的配酸釜3、配碱釜6、配酸缓冲罐4、配碱缓冲罐7设有夹套。

连续中和装置的一个实施例中，所述中和反应器12后端连接有中和循环泵13，所述中和循环泵13经中和循环冷却器14连接到所述中和静态混合器I10，所述中和静态混合器I10和中和循环冷却器14之间连接有PH在线检测仪I15，所述中和循环泵13还连接到所述中和静态混合器III16。

连续中和装置的一个实施例中，所述中和调配釜18后端连接有中和调配釜采出泵19，所述中和调配釜采出泵19连接到所述中和静态混合器III16，中和调配釜采出泵19和所述中和静态混合器III16之间连接有PH在线检测仪II20。

本发明的具体工艺流程为：称量好的固体酸或液体酸1由酸进料口加料，对配酸釜3抽微真空，将定量的脱盐水2加入配酸釜，开启配酸釜的搅拌，配制成一定浓度的酸水溶液，配好的酸水溶液进入配酸缓冲罐4。称量好的固体碱或液体碱5由碱进料口加料，对配碱釜6抽微真空，将定量的脱盐水2加入配碱釜6，开启配碱釜的搅拌，配制成一定浓度的碱水溶液，配好的碱水溶液进入配碱缓冲罐7。配酸缓冲罐的酸水溶液经酸水溶液输送泵8输送至中和静态混合器10经流量比例控制系统后，与中和反应器12塔釜循环液经中和静态混合器I10混合；由碱水溶液输送泵9输送来的碱水溶液，与静态混合器I来的物料，经中和静态混合器II11混合，然后进入中和反应器12，物料在中和反应器12内迅速反应，反应为放热反应。中和反应器12内的物料经中和循环泵13抽出，大部分输送至中和循环冷却器14冷却后，与酸及碱水溶液混合后返回中和反应器12内。另外一部分经PH在线检测仪15检测合格，通过液位自控系统采出输送，并与中和调配釜18的循环管线混合，依次进入中和静态混合器III16、中和静态混合器IV17，然后进入中和调配釜18。若中和反应在中和反应器内反应不完全，可以通过向中和调配釜内加入酸溶液或碱溶液，继续完成中和反应，中和调配釜18设置有夹套，夹套内通有冷媒，将中和反应的热量撤走。中和调配釜18内的物料经中和调配釜采出泵19输送，一部分循环返回中和调配釜，经PH在线检测仪20检测合格后，另一部分采出至界外。

在配酸釜中配制70％的氯乙酸溶液，将配制好的溶液转移至配酸缓冲罐中，配碱釜中配制32％的NaOH溶液，将配制好的NaOH溶液转移至配碱缓冲罐中，通过酸水溶液输送泵、碱水溶液输送泵输送，经流量比例控制系统后(将氯乙酸溶液、NaOH溶液流量进料比例设为1.08：1，即氰乙酸进料为108Kg/h，而NaOH溶液的进料为100Kg/h，进料比例可以同时按此比例增减)，进入中和静态混合器混合后，再进入中和反应器发生反应，反应完的物料经中和循环泵输送至中和调配釜，经过调配釜反应完全的物料通过中和调配釜采出泵氯乙酸钠浓度为44.81％的氯乙酸钠溶液。

需要进一步说明的是，本发明中涉及的中和静态混合器数量并不限制于实施例中的中和静态混合器I、中和静态混合器II、中和静态混合器III及中和静态混合器IV，中和静态混合器的数量可以根据实际的工艺需求设计满足生产的数量，只要在本发明的原理内，均属于本发明的保护范围之内。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种连续中和装置，其特征在于：所述装置包括配酸釜、配酸缓冲罐、配碱釜、配碱缓冲罐、中和反应器、中和调配釜、中和循环冷却器、中和静态混合器；所述配酸釜连接所述配酸缓冲罐；所述配酸缓冲罐连接所述中和静态混合器；所述配碱釜连接所述配碱缓冲罐；所述配碱缓冲罐连接所述中和静态混合器；所述中和静态混合器连接所述中和反应器，中和静态混合器连接所述中和调配釜；

所述中和静态混合器包括中和静态混合器I、中和静态混合器II、中和静态混合器III、中和静态混合器IV；所述配酸缓冲罐通过中和静态混合器与中和反应器、中和调配釜连接；所述的配碱缓冲罐通过中和静态混合器与中和反应器、中和调配釜连接；

所述中和反应器后端连接有中和循环泵，所述中和循环泵经中和循环冷却器连接到所述中和静态混合器I，所述中和循环泵还连接到所述中和静态混合器III；

所述中和调配釜后端连接有中和调配釜采出泵，所述中和调配釜采出泵连接到所述中和静态混合器III。

2.如权利要求1所述的一种连续中和装置，其特征在于：所述中和反应器连接有中和循环冷却器，所述中和循环冷却器连接到所述中和静态混合器，所述中和反应器底部与中和静态混合器进料管线之间连接有PH在线检测仪I。

3.如权利要求1所述的一种连续中和装置，其特征在于：所述中和调配釜设置有夹套，中和调配釜底部与所述中和静态混合器进料管线之间连接有PH在线检测仪II。

4.如权利要求1所述的一种连续中和装置，其特征在于：所述的配酸釜、配碱釜、配酸缓冲罐、配碱缓冲罐设有夹套。

5.利用如权利要求1至4任一项所述的连续中和装置进行连续中和的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：

1)称量好的固体酸或液体酸由配酸釜酸进料口加料，对配酸釜抽微真空，将定量的脱盐水加入配酸釜，开启配酸釜的搅拌，配制成一定浓度的酸水溶液，配好的酸水溶液进入配酸缓冲罐；

2)称量好的固体碱或液体碱由碱进料口加料，对配碱釜抽微真空，将定量的脱盐水加入配碱釜，开启配碱釜的搅拌，将配好的碱水溶液进入配碱缓冲罐；

3)配酸缓冲罐的酸水溶液与配碱缓冲罐碱水溶液通过流控系统输送至中和静态混合器与中和反应器底部输送的物料混合，然后进入中和反应器顶部，物料在中和反应器内迅速混合并反应；

4)中和反应器内的物料经中和循环泵抽出，大部分输送至中和循环冷却器冷却，与酸及碱水溶液混合后返回中和反应器内，另外一部分经PH在线监测仪I检测合格，通过液位自控系统采出输送，并与中和调配釜的循环管线混合，进入中和调配釜；

5)中和调配釜内的物料经中和调配釜采出泵输送，一部分循环返回中和调配釜，经PH在线检测仪II检测合格后，另一部分采出至界外。

6.如权利要求5所述的连续中和工艺，其特征在于：所述步骤1)中加入配酸釜内的酸为固体酸或液体酸，所述步骤2)中加入配碱釜内的碱为固体碱或液体碱，所述步骤4)中的中和循环冷却器内通入冷媒，将中和反应产生的热量及时撤走。

7.如权利要求5所述的连续中和工艺，其特征在于：所述步骤1)、2)中配碱釜、配酸釜在配酸、配碱的过程放热的情况下，向夹套中通入冷媒；配碱釜、配酸釜在配酸、配碱的过程吸热的情况下，向夹套中通入热媒。

8.如权利要求5所述的连续中和工艺，其特征在于：所述步骤1)、2)中配酸缓冲罐、配碱缓冲罐夹套内通入热媒。

9.如权利要求5所述的连续中和工艺，其特征在于：所述步骤4)中，若中和反应在中和反应器内反应不完全，通过向中和调配釜内加入酸溶液或碱溶液，继续完成中和反应，向中和调配釜夹套内通入冷媒，将中和反应的热量撤走。