CN108892685B - 化工生产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种化工生产系统,属于化工生产技术领域。本发明所述的储罐与备料泵、计量罐、计量泵和微量连续反应器依次连接,微量连续反应器和产品接收器相连;产品接收器与计量罐相连的管线分别和液封、气体吸收系统相连;储罐上设有液位传感器;微量连续反应器上设有温度传感器和流量传感器;微量连续反应器和产品接收器相连的管线上设有离子传感器和液相色谱质谱联用仪;产品接收器与计量罐相连的管线与惰性气体补偿装置相连;惰性气体补偿装置与计量罐相连的管线上设有液压压力传感器。本发明采用自动控制式、密闭式、连续化、微量反应操作方式,防止物料挥发造成污染,安全、环保、节能、增效。
Description
技术领域
本发明涉及一种化工生产系统,属于化工生产技术领域。
背景技术
目前,化工生产企业,尤其是高危工艺的化工生产,均采用间歇式生产,在生产过程中,采用人工备料、人工投料、人工控制、人工放料,间歇操作,釜式反应。由于在备料、投料、控制、放料等过程中,储罐(桶装物料)、计量罐、高位槽、反应釜、授槽(产品桶)等大多敞口操作或排空开启,物料(大多有毒有害)容易挥发到环境中,造成浪费和污染,同时反应釜存液量较大,间歇式生产人工操作具有不稳定性(在化工生产过程中,人的不安全行为是造成事故的主要因素),物料转化率(或产品收率)及产品质量不稳定,若发生意外(如温度、压力、流量、配比控制不好,遇明火、高温、静电等)容易发生火灾、爆炸事故,且火灾、爆炸影响范围大,强度高,轻者造成重大财产损失,重者可导致人员伤亡。
随着科学技术的发展以及安全、环保要求的提高,有的企业在生产过程中改进反应系统,增加安全和环保设施,包括废气处理设施,废水处理设施,将挥发的化工物料引出;然后采取氧化、吸收或者其它方式进行处理。但这种方法也有弊端:一是操作不方便,由于环保设施的操作具有严格的操作要求和周密的控制程序,环保设施的设置、调整、控制较为复杂,而且受操作人员的知识、操作技能、身心健康状况的影响;二是浪费严重,大多环保设施主要依靠强制输送方式收集物料,可增加化工物料的挥发,造成浪费;另一方面,增加环保设施就引入了更多的不安全因素,容易发生环保设施的安全事故;同时大多环保设施运行时需要额外消耗电能;同时末端处理本身就是将有用的物料氧化成无用的二氧化碳等,造成浪费且增加温室气体。
因此,需要发明一种既安全,又能防止物料挥发污染环境、造成浪费的化工生产系统。
发明内容
根据以上现有技术中的不足,本发明要解决的技术问题是:提供一种化工生产系统,其采用自动控制式、密闭式、连续化、微量反应操作方式,防止物料挥发造成污染,安全、环保、节能、增效。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
所述的化工生产系统,包括备料密闭装置、投料密闭装置、微量连续流反应装置、放料密闭装置、全自动检测控制装置、压力补偿装置及超压控制装置(副产气体回收系统)、超压冗余控制装置等。本发明把以上所述八项装置连接为一个密闭的系统,可以把传统的间歇生产过程密闭化、连续化。
所述的化工生产系统,包括储罐、计量罐和微量连续反应器,储罐与备料泵、计量罐、计量泵和微量连续反应器依次连接,微量连续反应器和产品接收器相连;产品接收器与计量罐相连的管线分别和液封、气体吸收系统相连;储罐上设有液位传感器;微量连续反应器上设有温度传感器和流量传感器;微量连续反应器和产品接收器相连的管线上设有离子传感器和液相色谱质谱联用仪;产品接收器与计量罐相连的管线与惰性气体补偿装置相连;惰性气体补偿装置与计量罐相连的管线上设有液压压力传感器。
优选的,备料泵和计量泵的下方均设有密闭导流槽,密闭导流槽与储罐相连,便于计量泵、备料泵接口处异常渗出的液体再次回流到储罐中。
所述气体吸收系统与第一换热器、吸收液授槽、尾气处理系统、压缩机、第二换热器和液化气体罐依次相连。上述装置组成超压控制装置,用于处理反应产生的气体,确保系统压力稳定在工艺要求范围内。如反应产生气体或产品原料因温度变化增加其饱和蒸汽压,可以通过超压控制装置进行回收达到控制系统压力的目的,回收方式可包括:冷凝、压缩、吸附、吸收等,将有用气体回收回用。
所述全自动检测控制装置包括液位传感器、温度传感器、流量传感器、离子传感器、液相色谱质谱联用仪和液压压力传感器,其均与计算机相连,用于收集和处理反应系统的工艺参数。优选的,整套系统使用Labview作为自动检测控制装置,用lebview软件编写程序对数据收集和综合分析然后对各个装置实时控制。
优选的,微量连续反应器的反应通道上设有盲堵。若微量连续反应器通道堵塞严重,可以打开设有的盲堵,直接排出反应通道中的杂质。
所述超压冗余控制装置包括安全阀(根据实际情况添加)、爆破片(根据实际情况添加)、液封等紧急安全泄放系统,其作用是生产系统压力发生异常时,做到安全泄放,确保整套生产系统安全。
所述储罐、备料泵、计量罐和计量泵配套使用,优选的,数量均为2-5个。
将微量连续反应器、计量罐、计量泵、各种传感器、计算机、物料授槽等设备集成,大大降低了反应系统占用的空间。
本发明主要目的是避免敞开式间歇操作,采用密闭式、连续化、微量反应操作方式。本发明采用自动控制,可防止物料挥发造成污染,反应物料微量化,从生产操作的角度做到本质安全和本质环保,且可省去废气环保处理系统,节省了能源,从本质上做到间歇式化工生产的安全、环保、节能,是一种综合性的化工创新生产系统,同时也是安全、节能、降耗、减污、增效的清洁生产新技术。
与现有技术相比,本发明所具有的有益效果是:
(1)设有的密闭导流槽,使得计量泵、备料泵接口处异常渗出的液体再次回流到储罐中,避免造成浪费和污染,同时避免损坏其他设备;
(2)设有的盲堵使微量连续反应器通道堵塞更易清理;
(3)本发明可以对化学工艺参数温度、粘度、压力、pH值、在线的液谱气谱分析等进行综合分析后反馈,将间歇生产改为连续化、自动化生产,可节约人工,使生产运行更稳定;
(4)可以通过将增加的气体进行回收达到控制系统压力的目的;
(5)大大降低反应系统占用的空间,不仅节约用地,同时便于安全和环保控制;
(6)本发明整套生产系统完全密封,避免了化工生产产生的废气直接排放到大气中,同时将废气回收利用;
(7)采用微量连续反应器作为反应器,由于参与反应的物料是微量的(是传统间歇式反应的10-5),其安全性大大提高;同时,由于反应通道为微通道,反应传质、传热效果好,可有效提高原料转化率,降低物料单耗,提高收率,降低生产成本。
附图说明
图1是本发明结构示意图;
图2是微量连续反应器的结构示意图;
图中:1、备料泵;2、密闭导流槽;3、储罐;4、液位传感器;5、计量罐;6、温度传感器;7、流量传感器;8、微量连续反应器;9、离子传感器;10、计算机;11、液相色谱质谱联用仪;12、产品接收器;13、气体吸收系统;14、第一换热器;15、吸收液授槽;16、尾气处理系统;17、压缩机;18、第二换热器;19、液化气体罐;20、液封;21、液压压力传感器;22、惰性气体补偿装置;23、计量泵;24、盲堵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述:
实施例1
如图1所示,所述的化工生产系统,包括备料密闭装置、投料密闭装置、微量连续流反应装置、放料密闭装置、全自动检测控制装置、压力补偿装置及超压控制装置(副产气体回收系统)、超压冗余控制装置等。本发明把以上所述八项装置连接为一个密闭的系统,可以把传统的间歇生产过程密闭化、连续化。
所述的化工生产系统,包括储罐3、计量罐5和微量连续反应器8,储罐3与备料泵1、计量罐5、计量泵23和微量连续反应器8依次连接,微量连续反应器8和产品接收器12相连;产品接收器12与计量罐5相连的管线分别和液封20、气体吸收系统13相连;储罐3上设有液位传感器4;微量连续反应器8上设有温度传感器6和流量传感器7;微量连续反应器8和产品接收器12相连的管线上设有离子传感器9和液相色谱质谱联用仪11;产品接收器12与计量罐5相连的管线与惰性气体补偿装置22相连;惰性气体补偿装置22与计量罐5相连的管线上设有液压压力传感器21。
所述储罐3、备料泵1、计量罐5和计量泵23的数量均为两个。
液位传感器4设在储罐3中,当储罐3中物料液位低于设定值时,液位传感器4反馈给计算机10,使外部加料泵开启向储罐3加料,直至储罐3内物料满足生产需求。
所述气体吸收系统13与第一换热器14、吸收液授槽15、尾气处理系统16、压缩机17、第二换热器18和液化气体罐19依次相连。上述装置组成超压控制装置,用于处理反应产生的气体,确保系统压力稳定在工艺要求范围内。
所述全自动检测控制装置包括液位传感器4、温度传感器6、流量传感器7、离子传感器9、液相色谱质谱联用仪11和液压压力传感器21,其均与计算机10相连,用于收集和处理反应系统的工艺参数。
整套系统使用Labview作为自动检测控制装置,用lebview软件编写程序对数据收集和综合分析然后对各个装置实时控制。
所述超压冗余控制装置包括安全阀、爆破片、液封20紧急安全泄放系统,在生产系统压力发生异常时,做到安全泄放,确保整套生产系统安全。
将微量连续反应器8、计量罐5、计量泵23、各种传感器、计算机10、物料授槽等设备集成,大大降低了反应系统占用的空间。
所述储罐3、计量罐5、产品接收器12气相联通,同时连接惰性气体补偿装置22,使上述各个装置中的气压保持平衡。
以三氯化磷与混合液(甲醇与甲苯)生成亚磷酸二甲酯与氯化氢、氯甲烷为例:
当液位传感器4检测到储罐3中液位达到下限时通过程序把信号传送给计算机10,计算机10反馈给储罐3的进料泵,进料泵分别加入三氯化磷与混合液直至储罐3达到上限,自动停止加料。计算机10然后给备料泵1开启信号,把储罐3中的三氯化磷和混合液抽至计量罐5。计算机10给计量泵23开启信号,计量泵23按照2L/min把三氯化磷抽至微量连续反应器8;同时计量泵23按照6.7L/min把混合液抽至微量连续反应器8。微量连续反应器8按照计算机10给定温度25℃、流量、压力-0.04Mpa参数传至温度传感器6、流量传感器7、液压压力传感器21在微量连续反应器8中的三氯化磷和混合液进行反应。产生亚磷酸二甲脂送至产品接收器12。离子传感器9、液相色谱质谱联用仪11分析产品接收器12亚磷酸二甲酯中的pH值分子结构和含量,通过综合分析pH值、结构、含量调整工艺参数,达到反应的最优化。产生的氯化氢气体通过超压控制装置密闭系统中回收利用,排不到大气中。如果整个系统压力过低,液压压力传感器21将会通过计算机10打开惰性气体补偿装置22补充惰性气体,如果整个系统压力过高,液压压力传感器21将会打开气体回收系统,通过冷却、吸收、压缩等至液化气罐。如果出现特殊情况,整个系统压力发生瞬时超过极限压力,超压冗余装置自动启动,确保安全。
实施例2
如图1所示,与实施例1其他的都相同,不同之处在于:
所述备料泵1和计量泵23的下方均设有密闭导流槽2,密闭导流槽2与储罐3相连,便于计量泵23、备料泵1接口处异常渗出的液体再次回流到储罐3中。
实施例3
如图1所示,与实施例1其他的都相同,不同之处在于:
如图2所示,微量连续反应器8的反应通道上设有盲堵24,当微量连续反应器8通道堵塞严重时,打开设有的盲堵24,直接排出反应通道中的杂质。
实施例4
如图1所示,与实施例1中的结构相同。
以氯乙酸与甲醇生成氯乙酸甲酯与水为例:
当液位传感器4检测到储罐3中液位达到下限时通过程序把信号传送给计算机10,计算机10反馈给储罐3的进料泵,进料泵分别加入氯乙酸与甲醇直至储罐3达到上限,自动停止加料。计算机10然后给备料泵1开启信号,把储罐3中的氯乙酸和甲醇抽至计量罐5。计算机10给计量泵23开启信号,计量泵23按照110g(折百)/min把氯乙酸抽至微量连续反应器8;同时计量泵23按照32g/min把甲醇抽至微量连续反应器8。微量连续反应器8按照计算机10给定温度107℃、压力0.4Mpa参数传至温度传感器6、流量传感器7、液压压力传感器21,在微量连续反应器8中的氯乙酸和甲醇进行反应。产生氯乙酸甲酯送至产品接收器12。离子传感器9、液相色谱质谱联用仪11分析产品接收器12氯乙酸甲酯中的pH值分子结构和含量,通过综合分析pH值、结构、含量,调整工艺参数,达到反应的最优化。如果整个系统压力低,液压压力传感器21将会通过计算机10打开惰性气体补偿装置22补充惰性气体,如果整个系统压力过高,液压压力传感器21将会打开气体回收系统,通过冷却、吸收等至低沸点储罐3。如果出现特殊情况,整个系统压力发生瞬时超过极限压力,超压冗余装置自动启动,确保安全。
Claims (5)
1.一种化工生产系统,其特征在于:包括储罐(3)、计量罐(5)和微量连续反应器(8),储罐(3)与备料泵(1)、计量罐(5)、计量泵(23)和微量连续反应器(8)依次连接,微量连续反应器(8)和产品接收器(12)相连;产品接收器(12)与计量罐(5)相连的管线分别和液封(20)、气体吸收系统(13)相连;储罐(3)上设有液位传感器(4);微量连续反应器(8)上设有温度传感器(6)和流量传感器(7);微量连续反应器(8)和产品接收器(12)相连的管线上设有离子传感器(9)和液相色谱质谱联用仪(11);产品接收器(12)与计量罐(5)相连的管线与惰性气体补偿装置(22)相连;惰性气体补偿装置(22)与计量罐(5)相连的管线上设有液压压力传感器(21);气体吸收系统(13)与第一换热器(14)、吸收液授槽(15)、尾气处理系统(16)、压缩机(17)、第二换热器(18)和液化气体罐(19)依次相连。
2.根据权利要求1所述的化工生产系统,其特征在于:备料泵(1)和计量泵(23)的下方均设有密闭导流槽(2),密闭导流槽(2)与储罐(3)相连。
3.根据权利要求1所述的化工生产系统,其特征在于:液位传感器(4)、温度传感器(6)、流量传感器(7)、离子传感器(9)、液相色谱质谱联用仪(11)和液压压力传感器(21)均与计算机(10)相连。
4.根据权利要求1所述的化工生产系统,其特征在于:微量连续反应器(8)的反应通道上设有盲堵(24)。
5.根据权利要求1所述的化工生产系统,其特征在于:储罐(3)、备料泵(1)、计量罐(5)和计量泵(23)的数量均为2-5个。
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