CN115404103A - 一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统及回收方法 - Google Patents

一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统及回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统，包括主线管路和多条支线管路，每条支线管路包括与湿法发生器上储斗排气口通过管路连接的三通阀A，三通阀A还通过管路分别连接有主线管路和排气管，主线管路包括通过管路依次连接的三通阀B、缓冲装置、吸附装置、三通阀C和乙炔气柜，本发明实现发生器储斗置换排气中乙炔气进行有效回收，避免环境污染。本发明还公开了一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收方法，利用变压吸附原理，实现置换尾气中乙炔气的回收，同时增加含氧、压力、液位等参数的在线监测，进一步保障了回收过程中运行的安全性和稳定性。

Description

一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统及回收方法
技术领域
本发明属于电石法生产聚氯乙烯技术领域，涉及一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统，还涉及一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收方法。
背景技术
电石法生产聚氯乙烯，工艺流程为电石由带式输送机运到目标楼层，经计量称重后由带式输送机上的卸料小车进入小加料储斗，加料储斗的电石由上储斗进入下储斗，下储斗电石经过给料机进入发生器进行反应。放料之前需用氮气对上加料储斗进行置换，因上储斗电石放入下储斗时，发生器内部分乙炔气由下储斗串入上储斗，为防止空气进入和乙炔气体形成爆炸性混合气体，电石在连续通氮气的情况下，经电石进料阀放入下加料储斗，下加料储斗的电石经电石振动加料器加入发生器内。发生器温度控制在85±5℃、压力控制在3-15KPa、液位控制在40％-80％，电石与水发生水解反应产生粗乙炔气和电石渣浆(主要为氢氧化钙)。
发生器上储斗加料需要进行排气置换，加料前通氮气置换7min，主要是排除上储斗内的乙炔气(乙炔气来自下储斗放料阀串气)，加料后通氮气置换排气5min，主要是排去空气中的氧含量。通过对发生器置换气进行取样分析，平均测得储斗内含乙炔为20.98％，含氧为0.8％，其他为氮气。通过检测分析和计算，单台发生器储斗每置换一次浪费乙炔气大约0.92m3。因加料后置换主要是排去空气中的氧含量，按照项目需要12台发生器计算，加料前排气的尾气含乙炔为4.59％，折算电石约1000吨/年，因该部分尾气直接排放，不仅浪费资源，而且污染空气环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统，实现发生器储斗置换排气中乙炔气进行有效回收，避免污染，减少VOCS排放。
本发明的另一目的是提供一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收方法，用于回收发生器储斗置换排气中的乙炔气。
本发明所采用的第一种技术方案是，一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统，与多个湿法发生器上储斗连接，包括主线管路和多条支线管路，每条支线管路上连接有多个湿法发生器，每条支线管路包括与湿法发生器上储斗排气口通过管路连接的三通阀D，每条所述支线管路的多个三通阀D通过管路串连，所述支线管路与主线管路的连接端设置有三通阀A，三通阀A还通过管路分别连接有主线管路和排气管，主线管路包括通过管路依次连接的三通阀B、缓冲装置、吸附装置、三通阀C和乙炔气柜。
本发明第一种技术方案的特点还在于，
三通阀D连接有阻火器，三通阀A连接的排气管上设置有阻火器。
三通阀B一个通口通过管路与三通阀A连接，一个通口通过管路连接阻火器，还有一个通口通过管路与缓冲装置的进气口连接；
三通阀C一个通口通过管路与吸附装置出气口连接，一个通口通过管路连接阻火器，还有一个通口通过管路与乙炔气柜的进气口连接。
缓冲装置与吸附装置连接的管路上还设置有水洗塔。
三通阀A、三通阀B和三通阀C处均设置有在线氧分析仪，在线氧分析仪连接有控制系统，控制系统分别与三通阀A、三通阀B和三通阀C连接。
缓冲装置为气囊，气囊进气口和出气口还均设置有程控阀，程控阀均与控制系统连接，由控制系统控制程控阀开度。
气囊内还设置有压力传感器，压力传感器与控制系统连接。
气囊外侧设置有多台物位仪和可燃气体报警仪，物位仪对气囊高度实时监控，物位仪与控制系统连接，控制系统连接有报警器。
本发明所采用的第二种技术方案是，一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收方法，使用本发明的湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统进行回收，具体按照以下步骤实施：
步骤1、湿法发生器加料自动激活信号；
步骤2、湿法发生器上储斗加料前进行排气检查；
步骤3、各支线管路连接的湿法发生器上储斗在加料前通氮气的7分钟置换过程中，三通阀D与阻火器连接的通口、三通阀A与排气管连接的通口均关闭，三通阀D和三通阀A的其他通口打开，三通阀A处的在线氧分析仪检测通过气体含氧量，若三通阀A处检测的含氧量大于等于1％，则三通阀A连接排气管的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀A连接的阻火器后放空，若三通阀A处检测的含氧量小于1％，则支线管路中的尾气并入主线管路；
尾气进入主线管路，三通阀B与阻火器连接的通口关闭，其他两个通口打开，气囊进气口处的程控阀打开，上储斗所排尾气进入气囊，三通阀B处的在线氧分析仪检测氧气含量，若氧气含量小于1％，气囊内压力值在安全范围内，且报警器未报警，则打开气囊出气口程控阀，尾气依次经缓冲装置、吸附装置和三通阀C处理收集；若氧气含量大于等于1％，则三通阀B连接阻火器的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀B连接的阻火器后放空；在加料前通氮气的7分钟置换过程中，如果气囊内压力值超出安全范围，或报警器报警，则将三通阀B连接阻火器的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀B连接的阻火器后放空；
步骤4、向上储斗加料、加料后排气，三通阀A连接排气管的通口打开，其他通口关闭，尾气经阻火器后放空；
步骤5、上储斗保压，上储斗向下储斗加料，该过程中保持三通阀A与主线管路连通的通口打开，与排气管连接的通口关闭；
步骤6、上储斗泄压排气，三通阀A与排气管连接的通口关闭，其他两个通口打开，三通阀B与阻火器连接的通口关闭，其他两个通口打开，气囊进气口处的程控阀打开，上储斗所排尾气进入气囊，三通阀B处的在线氧分析仪检测氧气含量，若氧气含量小于1％，气囊内压力值在安全范围内，且报警器未报警，则打开气囊出气口程控阀，尾气依次经缓冲装置、吸附装置和三通阀C处理收集；若氧气含量大于等于1％，则三通阀B连接阻火器的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀B连接的阻火器后放空；在上储斗泄压排气过程中，如果气囊内压力值超出安全范围，或报警器报警，则将三通阀B连接阻火器的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀B连接的阻火器后放空。
本发明第二种技术方案的特点还在于，
步骤3和步骤6中尾气依次经缓冲装置、吸附装置和三通阀C处理收集，具体流程：尾气进入缓冲装置经过水洗、冷却后加压进入吸附装置进行解吸，得到10％-30％乙炔产品气，若乙炔产品气氧气含量大于2％，则由三通阀C经与三通阀C连接的阻火器后放空，若乙炔产品气氧气含量小于等于2％，则将乙炔产品气经三通阀C后通入乙炔气柜，实现收集。
本发明的有益效果是：
本发明是一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统，利用现有的变压吸附技术将尾气中的乙炔气进行回收，并入现有的储存系统；不仅实现能源的再利用，降低生产成本和产品单耗，而且消除了置换排气环境污染，净化了生产、生活环境，其综合经济效益和环境效益极为可观。
本发明一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收方法，使用本发明的乙炔回收系统进行回收，利用变压吸附原理，实现置换尾气中乙炔气的回收，同时增加含氧、压力、液位等参数的在线监测，进一步保障了回收过程中运行的安全性和稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统的示意框图；
图2是本发明实施例一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收方法中三通阀A的主要联锁逻辑图。
图中，1.三通阀A，2.三通阀B，3.缓冲装置，4.吸附装置，5.三通阀C，6.乙炔气柜。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例
本实施例提供一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统，如图1所示，与A、B两个装置区的12台湿法发生器(每个装置区6台湿法发生器)上储斗连接，包括主线管路和两条支线管路，每条支线管路上连接有六台湿法发生器，每条支线管路包括与湿法发生器上储斗排气口通过管路连接的三通阀D，每条所述支线管路的多个三通阀D通过管路串连，所述支线管路与主线管路的连接端设置有三通阀A1，三通阀A1还通过管路分别连接有主线管路和排气管，三通阀A1连接的排气管上设置有阻火器，主线管路包括通过管路依次连接的三通阀B2、缓冲装置3、吸附装置4、三通阀C5和乙炔气柜6。
三通阀B2一个通口通过管路与三通阀A1连接，一个通口通过管路连接阻火器，还有一个通口通过管路与缓冲装置3的进气口连接；
三通阀C5一个通口通过管路与吸附装置4出气口连接，一个通口通过管路连接阻火器，还有一个通口通过管路与乙炔气柜6的进气口连接。
三通阀D、三通阀A1、三通阀B2、三通阀C5均连接有阻火器，目的在于排空尾气时防止回火。
三通阀A1、三通阀B2和三通阀C5处均设置有在线氧分析仪，在线氧分析仪连接有控制系统，控制系统分别与三通阀A1、三通阀B2和三通阀C5连接，在线氧分析仪连接有控制系统，对各处气体氧含量进行实时监控，形成气体氧含量在线监测及联锁控制系统。
缓冲装置3与吸附装置4连接的管路上还设置有水洗塔，用于水洗泥尘、粉尘等。
缓冲装置3为气囊，材质选用加厚型超高分子材料，气囊设置于下半部分封闭、上半部分通风的敞开式厂房内，并在气囊四周采用多点拉索固定，既可避免可燃气体聚集的可能，又也可避免风吹动造成气囊的异常波动，兼顾气囊的安全和稳定，气囊进气口和出气口均设置有在线氧分析仪，气囊进气口和出气口还均设置有程控阀，程控阀均与控制系统连接，由控制系统控制程控阀开度。当三通阀B2处检测到向气囊内充入气体氧含量超过设定值时，控制系统报警，气囊进气口的程控阀门自动关闭，联锁三通阀B2与阻火器连接的通口自动打开，废气直接放空，保证进入气囊气体的氧含量在安全的范围内。
气囊内还设置有压力传感器，压力传感器与控制系统连接，对气囊内压进行实时监控，形成气囊压力在线监测及联锁控制系统，当气囊内压力达到设定上限值时，控制系统报警，如压力持续升高，当超过设定值时，触发联锁控制，通过联锁程控阀采取停止入气、泄压排空等措施，保证气囊内压力不再升高并逐步降低；当气囊内压力低于设定下限值时，操作系统亦会报警，并在超过设定下限值时通过联锁增压机回流调节阀实时控制返流气量，避免气囊压力过低抽负。
上储斗中也设置有与控制系统连接的压力传感器，当上储斗压力大于20kPa时，三通阀A1与排气管连接的通口打开，其他通口关闭，尾气直接放空。
气囊外侧设置有三台物位仪(雷达或红外等)物位仪对气囊高度实时监控，物位仪与控制系统连接，控制系统连接有报警器，形成气囊高度监测及控制系统，三台物位仪同时参与监测和控制气囊高度，该系统通过有效运算输出测量值，并对异常值输出报警，既能准确的反映气囊实时高度，又可有效避免某一台设备故障或监测误差造成控制出错。
在气囊高度控制上，设计有多级报警，如超低限、低低限、低限、高限、高高限、超高限等预警等级，在不同预警等级配置有不同的控制方式。当气囊高度超过预警值时，控制系统自动进行预警，并通过调节阀调节输出气量或返流气量，必要时还可利用程控阀进行联锁泄压控制，确保气囊高度随时处于合理范围内；根据预警级别还会自动弹出相应报警提示，提醒操作人员注意并采取相应措施。
气囊四周设置有可燃气体报警仪，如出现微量泄漏导致可燃气体含量超过预警值时，可燃气体报警仪自动发出报警提示，提醒操作人员及时检查并采取相应措施。
本实施例还提供一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收方法，使用如本实施例的湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统进行回收，如图2所示，具体按照以下步骤实施：
步骤1、湿法发生器加料自动激活信号；
步骤2、湿法发生器上储斗加料前进行排气检查；
步骤3、各支线管路连接的湿法发生器上储斗在加料前通氮气的7分钟置换过程中，三通阀D与阻火器连接的通口、三通阀A1与排气管连接的通口均关闭，三通阀D和三通阀A1的其他两个通口打开，三通阀A1处的在线氧分析仪检测通过气体含氧量，若三通阀A1处检测的含氧量大于等于1％，则三通阀A1连接排气管的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀A1连接的阻火器后放空，若三通阀A1处检测的含氧量小于1％，则支线管路中的尾气并入主线管路；
尾气进入主线管路，三通阀B2与阻火器连接的通口关闭，其他两个通口打开，气囊进气口处的程控阀打开，上储斗所排尾气进入气囊，三通阀B2处的在线氧分析仪检测氧气含量，若氧气含量小于1％，气囊内压力值在安全范围内，且报警器未报警，则打开气囊出气口程控阀，尾气依次经缓冲装置3、吸附装置4和三通阀C5处理收集；若氧气含量大于等于1％(单位VOL)，则三通阀B2连接阻火器的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀B2连接的阻火器后放空；在加料前通氮气的7分钟置换过程中，如果气囊内压力值超出安全范围，或报警器报警，则将三通阀B2连接阻火器的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀B2连接的阻火器后放空；
步骤4、向上储斗加料、加料后排气，三通阀A1连接排气管的通口打开，其他通口关闭，尾气经阻火器后放空；
步骤5、上储斗保压，上储斗向下储斗加料，该过程中保持三通阀A1与主线管路连通的通口打开，与排气管连接的通口关闭；
步骤6、上储斗泄压排气，三通阀A1与排气管连接的通口关闭，其他两个通口打开，三通阀B2与阻火器连接的通口关闭，其他两个通口打开，气囊进气口处的程控阀打开，上储斗所排尾气进入气囊，三通阀B2处的在线氧分析仪检测氧气含量，若氧气含量小于1％，气囊内压力值在安全范围内，且报警器未报警，则打开气囊出气口程控阀，尾气依次经缓冲装置3、吸附装置4和三通阀C5处理收集；若氧气含量大于等于1％，则三通阀B2连接阻火器的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀B2连接的阻火器后放空；在上储斗泄压排气过程中，如果气囊内压力值超出安全范围，或报警器报警，则将三通阀B2连接阻火器的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀B2连接的阻火器后放空。
步骤3和步骤6中尾气依次经缓冲装置3、吸附装置4和三通阀C5处理收集具体为，尾气进入缓冲装置经过水洗、冷却后加压进入吸附装置进行解吸，得到浓度10％-30％(单位VOL)乙炔产品气，其他惰性气体外排，若乙炔产品气氧气含量大于2％，则由三通阀C5经与三通阀C5连接的阻火器后放空，若乙炔产品气氧气含量小于等于2％，则将乙炔产品气经三通阀C5后通入乙炔气柜6，实现收集。
上述回收过程中通过控制系统实现对回收系统的自动控制，只有加料程序在自动加料状态，各三通阀可以投用联锁，加料程序切换至手动状态时，各三通阀自动解除联锁，各三通阀直接放空。
本实施例的乙炔回收方法利用变压吸附原理，湿法发生器储斗用氮气置换出来的尾气中的乙炔，通过对储斗置换气含乙炔情况进行分析，理论核算每小时回收乙炔气为35m3，乙炔回收率按99.9％考虑，每年最大可回收的乙炔气28万Nm3，折合电石1000吨，每吨电石按4500元/吨考虑，每年可创造的效益434.25万元。

Claims (10)

1.一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统，与多个湿法发生器上储斗连接，其特征在于，包括主线管路和多条支线管路，每条支线管路上连接有多个湿法发生器，每条所述支线管路包括与湿法发生器上储斗排气口通过管路连接的三通阀D，每条所述支线管路的多个三通阀D通过管路串连，所述支线管路与主线管路的连接端设置有三通阀A(1)，所述三通阀A(1)还通过管路分别连接有主线管路和排气管，所述主线管路包括通过管路依次连接的三通阀B(2)、缓冲装置(3)、吸附装置(4)、三通阀C(5)和乙炔气柜(6)。
2.根据权利要求1所述的一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统，其特征在于，所述三通阀D连接有阻火器，所述三通阀A(1)连接的排气管上设置有阻火器。
3.根据权利要求1所述的一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统，其特征在于，所述三通阀B(2)一个通口通过管路与三通阀A(1)连接，一个通口通过管路连接阻火器，还有一个通口通过管路与缓冲装置(3)的进气口连接；
所述三通阀C(5)一个通口通过管路与吸附装置(4)出气口连接，一个通口通过管路连接阻火器，还有一个通口通过管路与乙炔气柜(6)的进气口连接。
4.根据权利要求1所述的一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统，其特征在于，所述缓冲装置(3)与吸附装置(4)连接的管路上还设置有水洗塔。
5.根据权利要求1所述的一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统，其特征在于，所述三通阀A(1)、三通阀B(2)和三通阀C(5)处均设置有在线氧分析仪，所述在线氧分析仪连接有控制系统，所述控制系统分别与三通阀A(1)、三通阀B(2)和三通阀C(5)连接。
6.根据权利要求5所述的一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统，其特征在于，所述缓冲装置(3)为气囊，所述气囊进气口和出气口还均设置有程控阀，所述程控阀均与控制系统连接，由控制系统控制程控阀开度。
7.根据权利要求6所述的一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统，其特征在于，所述气囊内还设置有压力传感器，所述压力传感器与控制系统连接。
8.根据权利要求7所述的一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统，其特征在于，所述气囊外侧设置有多台物位仪和可燃气体报警仪，所述物位仪对气囊高度实时监控，所述物位仪与控制系统连接，所述控制系统连接有报警器。
9.一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收方法，使用如权利要求7所述的湿法发生器储斗置换气中乙炔回收系统进行回收，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、湿法发生器加料自动激活信号；
步骤2、湿法发生器上储斗加料前进行排气检查；
步骤3、各支线管路连接的湿法发生器上储斗在加料前通氮气的7分钟置换过程中，三通阀D与阻火器连接的通口、三通阀A(1)与排气管连接的通口均关闭，三通阀D和三通阀A(1)的其他通口打开，三通阀A(1)处的在线氧分析仪检测通过气体含氧量，若三通阀A(1)处检测的含氧量大于等于1％，则三通阀A(1)连接排气管的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀A(1)连接的阻火器后放空，若三通阀A(1)处检测的含氧量小于1％，则支线管路中的尾气并入主线管路；
尾气进入主线管路，三通阀B(2)与阻火器连接的通口关闭，其他两个通口打开，气囊进气口处的程控阀打开，上储斗所排尾气进入气囊，三通阀B(2)处的在线氧分析仪检测氧气含量，若氧气含量小于1％，气囊内压力值在安全范围内，且报警器未报警，则打开气囊出气口程控阀，尾气依次经缓冲装置(3)、吸附装置(4)和三通阀C(5)处理收集；若氧气含量大于等于1％，则三通阀B(2)连接阻火器的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀B(2)连接的阻火器后放空；在加料前通氮气的7分钟置换过程中，如果气囊内压力值超出安全范围，或报警器报警，则将三通阀B(2)连接阻火器的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀B(2)连接的阻火器后放空；
步骤4、向上储斗加料、加料后排气，三通阀A(1)连接排气管的通口打开，其他通口关闭，尾气经阻火器后放空；
步骤5、上储斗保压，上储斗向下储斗加料，该过程中保持三通阀A(1)与主线管路连通的通口打开，与排气管连接的通口关闭；
步骤6、上储斗泄压排气，三通阀A(1)与排气管连接的通口关闭，其他两个通口打开，三通阀B(2)与阻火器连接的通口关闭，其他两个通口打开，气囊进气口处的程控阀打开，上储斗所排尾气进入气囊，三通阀B(2)处的在线氧分析仪检测氧气含量，若氧气含量小于1％，气囊内压力值在安全范围内，且报警器未报警，则打开气囊出气口程控阀，尾气依次经缓冲装置(3)、吸附装置(4)和三通阀C(5)处理收集；若氧气含量大于等于1％，则三通阀B(2)连接阻火器的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀B(2)连接的阻火器后放空；在上储斗泄压排气过程中，如果气囊内压力值超出安全范围，或报警器报警，则将三通阀B(2)连接阻火器的通口打开，其他通口关闭，尾气经与三通阀B(2)连接的阻火器后放空。
10.根据权利要求9所述的一种湿法发生器储斗置换气中乙炔回收方法，其特征在于，所述步骤3和步骤6中所述尾气依次经缓冲装置(3)、吸附装置(4)和三通阀C(5)处理收集具体为，尾气进入缓冲装置经过水洗、冷却后加压进入吸附装置进行解吸，得到浓度10％-30％乙炔产品气，若乙炔产品气氧气含量大于2％，则由三通阀C(5)经与三通阀C(5)连接的阻火器后放空，若乙炔产品气氧气含量小于等于2％，则将乙炔产品气经三通阀C(5)后通入乙炔气柜(6)，实现收集。
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