CN202136973U - 一种新型氮气自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型氮气自动控制系统，包括氮气自动控制装置(2)和排气装置(3)，其特征在于所述氮气自动控制装置(2)由氮气管道(2-1)、常闭电磁阀(2-2)、常开电磁阀(2-3)、温度控制器(2-5)、压力控制器(2-6)、压力传感器(2-8)和温度传感器(2-9)组成。本实用新型的氮气自动控制系统可以自动控制氮气的加入或者停止，减少人工，减少操作，降低了误操作的可能性；提高设备内部氮气的效率，达到使用更少的氮气，更快的速度，排空设备内部氧气的目的；本实用新型系统适用于化工厂各种需要通入氮气的设备，比如反应釜，混合机，以及蒸馏设备和馏出物回收设备等。

Description

一种新型氮气自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及化工设备中的物料在混合或者反应时通入氮气防止物料氧化，属于氮气自动控制系统。

背景技术

在很多小型化工企业中，许多化学反应都是采用间歇式的反应的操作方式。在很多生产步骤中，都需要氮气进行保护，如果没有氮气的保护，化学反应和若干后处理进程都会受到空气中的氧气的氧化干扰，形成无法控制的副反应，大大降低产品的产率，还会造成原料的浪费。

一般的间歇式反应过程都是采用高压氮气瓶直接往需要保护的化工生产进程系统(如反应釜、热混合机等)中直接通入氮气，为了充分排空体系内部的氧气，需要提前往空的设备中通入氮气一定时间后，在持续通入氮气的情况下，把化学反应进程所需要的物料添加到系统中。加料完毕后，为了节省氮气，必须再把系统密封。在该种氮气操作的条件下，工人在操作时，需要同时控制氮气的加入和物料的加入，大大提高了操作的繁琐性，误操作的可能性也大大提高。此外，在体系封闭后，由于在化学反应进程中系统内部可能产生一些变化，导致系统内部的气压上升，此时，封闭系统会很危险，而系统不封闭，则会造成氮气的浪费，在外部操作空间的氧气浓度过低，威胁操作人员的健康。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于提供一种新型氮气自动控制系统，旨在解决上述生产中遇到的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种新型氮气自动控制系统，包括氮气自动控制装置和排气装置，自动控制装置可以根据设备的具体情况，在不影响投料的前提下，安装在设备的其他法兰盖上，如果设备法兰盖数目不足，也可以将氮气自动控制装置直接安装在设备的上壁；排气装置安装在设备的法兰盖上；其特征在于所述氮气自动控制装置由氮气管道、常闭电磁阀、常开电磁阀、温度控制器、压力控制器、压力传感器和温度传感器组成，所述常闭电磁阀和温度传感器通过温度控制器信号线路连接到温度控制器上，所述常开电磁阀和压力传感器通过压力控制器信号线路连接到压力控制器上，所述氮气管道依次连接常闭电磁阀和常开电磁阀后再通入到混合机内与内部氮气管道相连接，所述内部氮气管道通到混合机底部并保证管道不被桨叶运行时候所触；所述排气装置是由设备排空管道、安全阀、常开电磁阀和延时继电器组成，所述设备排空管道的一端所分出的两个并列管道分别连接常开电磁阀和安全阀后穿过法兰盖再通入到混合机内，所述常开电磁阀通过电磁阀信号线路与延时继电器相连接；

所述内部氮气管道的侧壁开出大小不一的小孔，距离混合机底部越近小孔越大；

所述安全阀是带报警器的安全阀。

本实用新型的有益效果在于：

1.根据温度和压力的设定来自动控制氮气的加入或者停止，达到减少人工，减少操作的目的，从而也降低了误操作的可能性。

2.通过对设备内部氮气管道形式的简单改造，使氮气的加入点随着设备内部料位升高而升高，提高设备内部氮气的效率，达到使用更少的氮气，更快的速度，排空设备内部氧气的目的。

3.本实用新型系统适用于化工厂各种需要氮气的设备，比如反应釜，混合机，以及蒸馏设备和馏出物回收设备等。

4.本实用新型系统中也可以适用于其他保护气以替代氮气通入的设备。

附图说明

本实用新型共有附图4幅，其中：

图1是本实用新型氮气自动控制系统的示意图；

图2是本实用新型氮气自动控制装置的局部放大示意图；

图3是本实用新型排气装置的局部放大示意图；

图4是本实用新型氮气内管道的局部放大示意图。

图中：1、进料法兰，2、氮气自动控制装置，2-1、氮气管道，2-2、常闭电磁阀，2-3、常开电磁阀，2-4、温度控制器信号线路，2-5、温度控制器，2-6、压力控制器，2-7、压力控制器信号线路，2-8、压力传感器，2-9、温度传感器  2-10、设备上壁，3、排气装置，3-1、设备排空管道，3-2、安全阀，3-3、常开电磁阀，3-4、电磁阀信号线路，3-5延时继电器，3-6、法兰盖，4、内置氮气管道，5、混合机。

具体实施方式

如图1～4所示的一种新型氮气自动控制系统，包括氮气自动控制装置2和排气装置3，自动控制装置2直接安装在设备上壁2-10上；排气装置3安装于法兰盖3-6上；所述氮气自动控制装置2由氮气管道2-1、常闭电磁阀2-2、常开电磁阀2-3、温度控制器2-5、压力控制器2-6、压力传感器2-8和温度传感器2-9组成，所述排气装置3是由设备排空管道3-1、安全阀3-2、常开电磁阀3-3和延时继电器3-5组成；其中，所述常闭电磁阀2-2和温度传感器2-9通过温度控制器信号线路2-4连接到温度控制器2-5上，所述常开电磁阀2-3和压力传感器2-8通过压力控制器信号线路2-7连接到压力控制器2-6上，所述氮气管道2-1依次连接常闭电磁阀2-2和常开电磁阀2-3后穿过设备壳体通入到混合机5内与内部氮气管道4相连接，所述内部氮气管道4通至混合机5底部，并保证管道不被桨叶运行时候所触及；所述设备排空管道3-1的一端所分出的两个并列管道分别连接常开电磁阀3-3和安全阀3-2后再穿过法兰盖3-6通入到混合机5内，所述常开电磁阀3-3通过电磁阀信号线路3-4与延时继电器3-5相连接；所述内部氮气管道4的侧壁开出大小不一的小孔，距离混合机5底部越近小孔越大；所述安全阀3-2是带报警器的安全阀。

通过装在混合机机器顶部的温度传感器2-9，压力传感器2-8分别来控制一个装在氮气管路上的常闭电磁阀2-2和常开电磁阀2-3，设定温度控制器的限制温度为需要通入氮气保护的温度，压力控制器的设定压力控制在稍高于设备内部的平衡气压，当设备内部温度超过设定温度时，温度传感器2-9反馈信号到温度控制器2-5，温度控制器通过线路输出信号给电磁阀2-2，此时常闭电磁阀2-2开启，在串联的常开电磁阀2-3此时也是打开状态，氮气可以顺利的通过此阀门进入到混合机腔体内部，对系统内部进行氮气保护，安装温度控制系统的目的是因为某些物料，在低温混合时，并不会发生氧化，通过该装置，可以自动控制当混合机内部系统的温度达到一定的温度时候，自动启动氮气保护装置。通过压力传感器2-6来控制另一个串联在氮气管路上的常开电磁阀2-3，在压力控制器没有电信号输入时，该阀门是畅通的。而当电磁阀压力传感器测到的压力超过压力控制器设定的某个值时，该电磁阀关闭，氮气停止通入。压力控制装置的目的是在原料添加完毕、设备在内部已经充满氮气的情况下密封后停止氮气的通入。当系统密封后，继续通入氮气会使体系内部气压继续增大，此时压力传感器2-8测试的压力超过压力控制器的设定压力，此时，压力控制器2-6通过线路输入信号给电磁阀2-3，常开电磁阀2-3收到压力超过指定压力的信号后关闭，从而停止氮气输入。在实现通过压力自动关闭氮气输入管线的同时，保证体系内部的氧气浓度降到一个较低的水平，这样才能有效保护体系内物料不发生氧化。在原料添加结束，封闭加料口后，还需要维持氮气通入一段时间。通入的时间与生产过程的经验和原料料位的高低有关系。通过一个在混合机其中一个盖口法兰上，设置一排气管道保持畅通，以便在加料口封闭后，系统内部的气体中氧气浓度能够继续被氮气稀释。当稀释到一定程度的时候，该排气管道自动关闭。为此，在该排气管道上设置了如图3所示装置，根据混合机内部的物料料位高度和氮气气压来设定好在系统封闭后需要延时的时间。在系统封闭后，在设定的时间之内，电磁阀3-3是开放状态的，此时，系统内部的空气与外界的气压相等。通过延时继电器3-5设定好延时时间，超过设定时间后输入信号到电磁阀3-3，电磁阀3-3关闭。此时设备内部处于密封状态。继续通入氮气，腔体内部的气压会增大，此时，可以通过图2中设定的压力控制器2-6让氮气的加入自动停止。此时，混合机内部已经是一个高浓度的氮气保护的密闭环境，可以有效的保护物料不因为在高温下与空气中的氧气发生反应而变质。为了防止个别开关出现异常状况，或者在容器内部由于物料之间发生相互反应导致的气压异常变化，在法兰上同时安装一带报警器的安全阀3-2，当系统内部的压力过大，超过安全阀设定的安全值时，阀门自动排空并报警。在设置好以上的氮气自动化控制装置后，为了提高氮气在排开系统内部空气的效率，我们需要对插入到系统内部的氮气通入管道进行特殊的设计。因为，在化工反应设备中，正常情况下，下方的出料口都需要密封，防止漏料。而氮气的密度接近空气的密度但稍低，因此，如果氮气加入口在混合机上部的话，氮气很容易在腔体内部上方积累，然后通过其他的排气口排出，而并不能有效的排除系统下方沉积的空气。因此，氮气的加入点要尽量的深入系统的底部。而在物料填充的过程中，如果氮气加入点过低，排气孔会被物料填没，会大大降低氮气的输出速度，甚至完全堵塞氮气的排放。因此，要设计一特殊的装置，使得氮气的加入点随着料位的升高逐渐提升。对此，我们对氮气的加入管道进行了如下简单的改造。我们在系统内壁，设置一根氮气加入管道(材质需要根据工厂经常使用的物料选择，不被物料腐蚀，在设定的反应温度下，不变形，管道的安装以不碰到腔体内部的搅拌桨为原则)该管道直通混合机的底部。我们通过在管道的侧壁开孔的多孔分级管来实现，如图4所示，在管道上开出大小不一的小孔，越往底部的排气孔越大，当氮气通入该管道的时候，氮气会在大孔以较大流速，较小的阻力释放出来，不断的稀释底部的空气，从设备的排气孔排出，随着物料料位的逐渐上升，填料会淹没下方较大的孔，同时物料在占据设备内部空间的同时也能加速底层的气体排出，此时，氮气会依次的从管道上方的孔进入到体系中，并且始终保证，最接近料位的设备内部空余部分的底层的氮气流出量最大。这样，可以最大效率的稀释腔体底层的氧气浓度，保证在系统内部的氧气浓度快速下降。

实施例1

直接将氮气管道入混合机底部，通入氮气的同时，加入物料，此时氮管道的出口需要随着料位的提升而提升，此时，需要两个人同时操作，一个人负责投料，一个人负责氮气的加入，并控制氮气的管道出口逐渐提升。当物料填充完毕之后，继续通入氮气12分钟(此时间是通过以往实际检测测算到的系统内部氧气浓度低于2％之后的时间)然后封闭系统，然后对系统进行加热。

实施例2

将改进后的系统安装到混合机中，设定温度在室温，压力控制器6控制在1.05atm。打开氮气总阀后，往系统内部投料，投料完毕后封闭系统，并设定好延时开关时间为5分钟(此时间是通过以往实际检测测算到的系统内部氧气浓度低于2％之后的时间)，然后对系统进行加热。

实施例1和实施例2对比结果如下(氮气输入气压均为为2MPa)：

从以上结果可以看出，应用了氮气自动控制系统后，对于同样的操作过程，可以减少人工，节省氮气，节省反应准备时间。

Claims (3)

1.一种新型氮气自动控制系统，包括氮气自动控制装置(2)和排气装置(3)，其特征在于所述氮气自动控制装置(2)由氮气管道(2-1)、常闭电磁阀(2-2)、常开电磁阀(2-3)、温度控制器(2-5)、压力控制器(2-6)、压力传感器(2-8)和温度传感器(2-9)组成，所述排气装置(3)是由设备排空管道(3-1)、安全阀(3-2)、常开电磁阀(3-3)和延时继电器(3-5)组成；其中，所述常闭电磁阀(2-2)和温度传感器(2-9)通过温度控制器信号线路(2-4)连接到温度控制器(2-5)上，所述常开电磁阀(2-3)和压力传感器(2-8)通过压力控制器信号线路(2-7)连接到压力控制器(2-6)上，所述氮气管道(2-1)依次连接常闭电磁阀(2-2)和常开电磁阀(2-3)后再通入到混合机(5)内与内部氮气管道(4)相连接，所述内部氮气管道(4)通到混合机(5)底部并保证管道不被桨叶运行时候所触；所述设备排空管道(3-1)的一端所分出的两个并列管道分别连接常开电磁阀(3-3)和安全阀(3-2)后再穿过法兰盖(3-6)通入到混合机(5)内，所述常开电磁阀(3-3)通过电磁阀信号线路(3-4)与延时继电器(3-5)相连接。

2.根据权利要求1所述新型氮气自动控制系统，其特征在于所述内部氮气管道(4)的侧壁开出大小不一的小孔，距离混合机(5)底部越近小孔越大。

3.根据权利要求1或2所述新型氮气自动控制系统，其特征在于所述安全阀(3-2)是带报警器的安全阀。

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