CN114832766A

CN114832766A - 一种自动滴加反应装置

Info

Publication number: CN114832766A
Application number: CN202110142070.0A
Authority: CN
Inventors: 孙念; 柏荣; 陈福亮
Original assignee: Shanghai Timo Fluid Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Timo Fluid Technology Co ltd
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2022-08-02

Abstract

一种自动滴加反应装置，包括气泡陷阱箱和反应釜，其中气泡陷阱箱上置有液位开关，并与PLC控制器电连接。反应釜中置有雾化喷头以及温度传感器，该温度传感器与低压流体输送器连接PLC控制器。气泡陷阱箱上输入口通过气动调节阀、质量流量计、压力和液位传感器、低压流体输送器等与碱液输出口相连接，质量流量计也与PLC控制器电连接。气泡陷阱箱输出口通过气动调节阀、温度压力传感器后与雾化喷头相连接。气泡陷阱排气口通过气动调节阀相连接排放口。本发明使用自动化控制，从而无需人员手动滴加，滴加的量恒定可控，反应均匀完全，减少反应杂质，一并解决了操作和反应方面的安全隐患。

Description

一种自动滴加反应装置

技术领域

本发明涉及化工设备领域中适用于滴加工艺系统的装置，特别是一种自动滴加反应装置。

背景技术

滴加反应作为主要的化学反应生产工艺之一，主要应用于高放热及需要平稳控制反应条件的工况。

现有技术中，滴加反应工艺主要分为滴加和充分反应两个过程，往往滴加反应伴随着高放热，所以需要高位槽计量滴加，而目前大多数企业的滴加操作还停留在纯手动状态，需要操作员观察高位槽液位，并按照经验缓慢开启滴加阀门按照恒定的流量滴加，如果在滴加过程中操作员没有按照规范操作就会产生安全事故。同时滴加的溶液到达反应釜内溶液表面因慢慢积累使部分反应剧烈造成聚团引爆等事故。

现有技术中的滴加取样装置过于简单，安全性能低，滴加还需要人工手动去控制阀门控制恒定的流量，大大增加了安全隐患还很难控制流量的恒定，同时人工滴加在反应液表面不均匀，造成部分反应剧烈容易产生聚爆现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种自动滴加反应装置,使用自动化控制，从而无需人员手动滴加，滴加的量恒定可控，反应均匀完全、减少反应杂质。

本发明采用了下列技术方案解决了其技术问题：

一种自动滴加反应装置，包括气泡陷阱箱和反应釜。

所述的气泡陷阱箱上部置有高液位开关、中部置有低液位开关、下部置有低低液位开关，所述的反应釜中置有雾化喷头，该雾化喷头置于液面以下，反应釜中还置有温度传感器。

所述的气泡陷阱箱上输入口依次通过气动调节阀、质量流量计、压力传感器、低压流体输送器、气动调节阀、液位传感器、气动调节阀后与碱液输出口相连接。

该气泡陷阱箱上输出口通过气动调节阀、温度传感器、压力传感器后与反应釜中的雾化喷头相连接。

该气泡陷阱箱上排气口通过气动调节阀与排放口相连接。

氮气输出口通过气动调节阀与碱液输出口相连接的气动调节阀的输出口相连接。

低压流体输送器的输出口通过气动调节阀与排放口相连接。

质量流量计的输出口通过气动调节阀也与排放口相连接。

质量流量计的输出口还通过气动调节阀与气泡陷阱箱输出口连接的气动调节阀的输出口相连接。

连接反应釜中雾化喷头的管道还通过气动调节阀与排放口相连接。

所述的高液位开关、低液位开关、低低液位开关与一PLC可编程逻辑控制器电信号连接。

所述的质量流量计和低压流体输送器与一PLC 控制器电信号连接。

所述的雾化喷头经管道与反应釜输入口相连接，该雾化喷头置于反应釜搅拌器内部凹槽中。

本发明与现有技术相比其技术效果和优点在于：

本发明不仅解决了操作方面的安全隐患，即滴加在隔离区集中控制、自动化控制减少工人手动操作阀门，同时也解决了反应方面的安全隐患，即釜内雾化预混装置使滴加液与釜内液体混合以雾状形态喷射在喷头周围，形成大面积的循环形态，同时在釜内搅拌器的搅拌下与相距较远的溶液充分混合，不仅增大了反应面积还大大降低了滴加完成后的反应时间。

本发明具有流量互锁控制、气泡陷阱装置、釜内雾化预混装置、超温安全互锁等设计。同时还有经济成本、生产、安全上的优势。

一.改造影响小

1.整体设备安装简单、与输液管道无缝连接以控制、调节液体物料的滴加；

2.设备体积小，安装在钢平台下方即可，不会对车间原有布置造成影响；

3.对原有工艺无变更，不影响产品法规生产、兼容大系统。

二.经济性强

1. 滴加系统通过整合滴加及取样功能在实现安全及高效的基础上能完全与传统设计成本相一致，其长期运行下更能体现它的经济性；

2.自动化程度高的操作生产模式大大缩减了操作人员。

三.安全性能高

1.选用精密的低压流体输送器及流量计确保无论什么情况滴加都不会超过设计的最大滴加流量，作为系统的安全底线。

2.本发明实现自动化滴加、取样、吹扫，降低人员误操作因素；

3.全封闭外壳设计保证了泄露安全；

4.系统按照安全等级最高工艺规划设计，滴加在隔离区外集中管理控制；

5.釜内雾化预混设计，避免了聚团引爆的巨大安全隐患，尤其在硝化等高放热反应中起到重要作用。

四. 时间短

1.相比手动滴加，自动控制系统滴加大大减少了滴加时间；

2.由于雾化装置设计，滴加过程中实现充分的预混，增大了反应面积，大大降低了滴加完成后的反应时间，提高了产品的纯度减少了杂质。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中各序号或符号分别表示为：

1—气泡陷阱箱；2—反应釜；A—雾化喷头；B—氮气输出口；D—碱液输出口；E—排放口；a—输入口；b—输出口；c—排气口；LSH—高液位开关；LSL—低液位开关； LSLL—最低液位开关；P1～10—气动调节阀； SC—低压流体输送器；LT—液位传感器； TT01～T02—温度传感器；PT01～PT02—压力传感器；FE—质量流量计。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例对本发明作进一步的描述。

参照图1，本发明包括气泡陷阱箱1和反应釜2。

所述的气泡陷阱箱1上部置有高液位开关LSH、中部置有低液位开关LSL、下部置有低低液位开关LSLL。所述的高液位开关LSH、低液位开关LSL、低低液位开关LSLL与一可编程逻辑控制器PLC电信号连接。

所述的反应釜2中置有雾化喷头A，该雾化喷头A经管道与反应釜2输入口相连接，该雾化喷头A置于反应釜2搅拌器内部凹槽中，并置于液面以下。

反应釜2中还置有温度传感器TT02，该温度传感器TT02与气动调节阀P2和低压流体输送器SC以及一PLC 控制器电信号连接。

所述的气泡陷阱箱1上输入口a通过气动调节阀P9、质量流量计FE、压力传感器PT01、低压流体输送器SC、气动调节阀P3、液位传感器LT、气动调节阀P2后与碱液输出口D相连接。所述的质量流量计FE也与PLC 控制器电信号连接。

该气泡陷阱箱1上输出口b通过气动调节阀P8、温度传感器TT01、压力传感器PT02后与反应釜2中的雾化喷头(A)相连接。

该气泡陷阱箱1上排气口c通过气动调节阀P9与排放口E相连接。

氮气输出口B通过气动调节阀P19与碱液输出口D相连接的气动调节阀P2的输出口相连接。

低压流体输送器SC的输出口通过气动调节阀P4与排放口E相连接。

质量流量计FE的输出口通过气动调节阀P5也与排放口E相连接。

质量流量计FE的输出口还通过气动调节阀P7与气泡陷阱箱1输出口b连接的气动调节阀P8的输出口相连接。

连接反应釜2中雾化喷头A的管道还通过气动调节阀P10与排放口E相连接。

上述结构有效连接后，能够构造成本发明所述的自动滴加反应装置系统，以下进一步的描述其操作步骤：

1. 氮气吹扫：为了维持管道清洁，排出管道中的空气，为整个反应体系做好前期准备工作，需要用氮气对管路进行吹扫。打开氮气气源，气体从氮气输出口B经过气动调节阀P1，液位传感器LT，气动调节阀P3，到达低压流体输送器SC的进口，经过低压流体输送器SC的出口到达压力传感器PT01后分成两个支路：一路经过气动调节阀P4到排放口E排掉；另一路流经质量流量计FE出口出来又分成三路：

一路经过气动调压阀P5后到排放口E排出；

另一路经过气动调节阀P7在经过温度传感器TT01压力传感器PT02后又分成两路；一路经气动阀P10后到排放口E排出；一路经过雾化喷头A流入反应釜2内；

从质量流量计FE流出的第三路经气动调节阀P6进入气泡陷阱箱1的输入口a，当气泡陷阱箱内气体充满后又分成两路：一路经自动排气口控制的气动调压阀P9到排放口E排出；另一路经气泡陷阱的输出口b流出，经气动调压阀P8、温度传感器TT01到达压力传感器PT02，从压力传感器PT02出口出来又分两路：一路经气动调节阀P10到排放口E排出；另一路流向反应釜2中的雾化装置，从雾化喷头A喷出吹赶反应釜2中的空气。这样，可以保证整个管道清洁，也有利于废液的排放。

2. 进料滴加：作为滴加液的碱液从碱液输出口D流出，进入主管道的气动调节阀P2后，再流经液位传感器LT01以及气动调节阀P3后进入低压流体输送器SC，经压力传感器PT01后进入质量流量计FE01，再经过气动调节阀P6后进入气泡陷阱箱1的输入口a。

当碱液液位到达气泡陷阱箱1中的低低液位处时，触发低低液位开关LSLL，进而气动调节阀P9被打开。

当碱液液位到达气泡陷阱箱1中的低液位处时，触发低液位开关LSL，同时气动调节阀P8被开启，碱液经过气动调节阀P8、温度传感器TT01、压力传感器PT02后进入雾化装置到达雾化喷头A，并与反应釜2中液体在雾化喷头A处预混后喷射出来。

当碱液液位到达气泡陷阱箱1中的高液位处时，触发高液位开关LSH，此时气动调节阀P9被关闭。这样同时自动排气与进口压力连锁可以保持恒压状态、以防止气泡陷阱内压力过高。

本发明上述的进料滴加过程是通过与质量流量计和低压流体输送器电信号相连接的PLC控制器中的PID控制器(比例-积分-微分控制器)自动控制着滴加液体的流速。

PLC控制器将进液管道的原料滴加到反应釜2内。原料经低压流体输送器SC进入气泡陷阱箱1，然后进入反应釜2中的雾化预混。低压流体输送器由变频器和质量流量计共同控制，当滴加流量低于设定值时泵运行频率提高，增加进液量，同时进液管道上的液位传感器LT也起到保护低压流体输送器SC不会空转。

并且，PLC 控制器还接受气泡陷阱箱1中的高液位、低液位、低低液位电信号，以控制相关气动调节阀开启与闭合。

3. 雾化预混：本发明所述的雾化喷头A经管道与反应釜2出口连接，并连接到外界的滴加模块装置，雾化喷头A置于反应釜2搅拌器凹槽内部，当滴加的液体进入喷头内后，与喷头附近釜内的液体混合以雾状形态喷射出来，随即形成一个循环态势。即喷头周围的液体不断进入喷头内与滴加液混合喷出，使得滴加液与反应釜2中的液充分混合接触反应，同时反应釜2中的搅拌进一步使得喷头喷出的混合液进一步与釜体内相对距离远的液体进行均匀混合反应，以提高了反应纯度、减少了反应时间，避免了滴加液长时间聚集因浓度高引起的爆聚。

4. 反应釜超温互锁：超温互锁是相对反应釜2做进一步的安全保护系统。当釜内反应陡然使温度升高，安装在釜内的温度传感器TT02就会感应到，此时信号传回PLC控制器内， PLC控制器发出指令使低压流体输送器SC停止工作，同时关闭气动调压阀P8停止滴加，从而保证釜内温度不会持续上升，最大限度的消除了由于滴加导致的不安全隐患。

本发明不局限于本具体实施方式，对于本领域技术人员来说，不经过创造性的劳动的简单复制和更改均属于本发明权利要求所保护的范围。

Claims

1.一种自动滴加反应装置，包括气泡陷阱箱（1）和反应釜（2），其特征在于：所述的气泡陷阱箱（1）上部置有高液位开关（LSH）、中部置有低液位开关（LSL）、下部置有低低液位开关（LSLL），所述的反应釜（2）中置有雾化喷头（A），该雾化喷头（A）置于液面以下，反应釜（2）中还置有温度传感器（TT02）；

所述的气泡陷阱箱（1）上输入口（a）通过气动调节阀（P9）、质量流量计（FE）、压力传感器（PT01）、低压流体输送器（SC）、气动调节阀（P3）、液位传感器（LT）、气动调节阀（P2）后与碱液输出口（D）相连接；

该气泡陷阱箱（1）上输出口（b）通过气动调节阀（P8）、温度传感器（TT01）、压力传感器（PT02）后与反应釜（2）中的雾化喷头(A)相连接；

该气泡陷阱箱（1）上排气口（c）通过气动调节阀（P9）与排放口（E）相连接；

氮气输出口（B）通过气动调节阀（P19）与碱液输出口（D）相连接的气动调节阀（P2）的输出口相连接；

低压流体输送器（SC）的输出口通过气动调节阀（P4）与排放口（E）相连接；

质量流量计（FE）的输出口通过气动调节阀（P5）也与排放口（E）相连接；

质量流量计（FE）的输出口还通过气动调节阀（P7）与气泡陷阱箱（1）输出口（b）连接的气动调节阀（P8）的输出口相连接；

连接反应釜（2）中雾化喷头（A）的管道还通过气动调节阀（P10）与排放口（E）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动滴加反应装置，其特征在于：所述的高液位开关（LSH）、低液位开关（LSL）、低低液位开关（LSLL）与一可编程逻辑控制器（PLC）电信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动滴加反应装置，其特征在于：所述的质量流量计（FE）和低压流体输送器（SC）与一PLC 控制器电信号连接。

4.根据权利要求1所述的一种自动滴加反应装置，其特征在于：所述的雾化喷头（A）经管道与反应釜（2）输入口相连接，该雾化喷头（A）置于反应釜（2）搅拌器内部凹槽中。

5.根据权利要求1所述的一种自动滴加反应装置，其特征在于：所述的反应釜（2）中的温度传感器（TT02）与气动调节阀（P2）和低压流体输送器（SC）以及一PLC 控制器电信号连接。