CN204789561U - 一种可燃气体检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可燃气体检测装置，以实现针对ε-CL制备过程的化学特点、工艺流程进行有针对性的可燃气体检测。包括一个尾气检测模块和一个报警模块，尾气检测模块又包括单片机电路、数据采集电路、温度补偿电路、LED显示电路及数据传输；尾气检测模块和报警模块通过一个可视化PLC系统控制，由操作人员在线操作，适合ε-己内酯产业化安全生产。可保证氧化反应的温度与气相氧含量不超标，消灭发生燃爆危险的条件，有效保证氧化反应生产ε-CL装置反应系统的安全，取得了较好的技术效果。

Description

一种可燃气体检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种可燃气体检测装置，尤其涉及一种氧化法制备ε-己内酯工艺中的可燃气体检测装置，属于化学工程技术领域。

背景技术

ε-己内酯(ε-CL)是一种重要的有机中间体，主要用于合成聚己内酯，也可与其他酯类共聚或共混改性。共聚或共混改性得到的聚合物具有良好的热塑性、成型加工性、生物相容性、无毒性、药物透过性和生物降解性，在材料、环保和医用等方面具有广泛的应用前景，使ε-CL的合成研究愈加重要。

国内外有关ε-CL合成方法的报道很多，包括过氧酸氧化法、H₂O₂氧化法、O₂/空气氧化法及生物氧化法等，其中以有机酸为介质、H₂O₂为氧化剂催化氧化环己酮合成ε-CL的方法最为人们所关注。目前ε-CL产业化方法为过氧乙酸氧化工艺，主要是用过氧乙酸作氧化剂氧化环己酮合成ε-CL，其反应机理是环己酮与过氧酸反应生成含有过氧基团的中间体。

针对潜在外泄氧气，亟需设计安全可靠的可燃气体检测预警系统。此工艺的可燃气体检测装置主要针对体系中的过氧乙酸及双氧水，过氧乙酸极不稳定，在-20℃时就会发生猛烈爆炸，所以市场上出售的过氧乙酸大都是浓度为40％左右的过氧乙酸溶液，但其性质也很不稳定，在室温下可以分解放出氧气，遇明火或高温发生自燃、燃烧或爆炸。过氧乙酸具有一定的毒性和很强的腐蚀性，对皮肤和眼睛有强烈的刺激性，对皮肤可发生严重灼伤，眼直接接触液体可导致不可逆损伤甚至失明，吞咽可致命，吸进其蒸气，能导致对呼吸道的刺激和损害。过氧乙酸还对金属有腐蚀性，不能用于对金属器械的消毒。过氧化氢的稳定性较差，容易分解，造成工艺的危险性较高，生产事故时有发生。装置在氧化时需要通入空气，而氧化反应器内含有大量易燃物，若氧含量控制不当极易发生燃爆，这是目前同类装置面临的重大安全隐患之一。

可燃气体检测装置的关键技术在于气体传感器，其有三部分组成:气敏元件、转换元件、转换电路。气敏元件对气体敏感,并能将被测气体转换成与其成一定比例关系的测量值的元件,它是气体传感器的核心元件。转换元件就是能将气敏元件的测量值转换成电路中的某个参数的元件。转换电路用于将这个参数转变为可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的电信号。气体传感器是以化学物质成分为检测参数的元件,是化学传感器的一个大的门类。其种类繁多,从检测技术到工作原理、从所用材料到制作工艺、从检测对象到应用领域,都可以形成独立的分类标准。目前为止,在分类上还没有一个统一的标准,若按照所用材料和特征的不同,可分为半导体式、电化学式、接触燃烧式、高分子式以及光学式气体传感器等。现有技术中还未有针对ε-CL制备过程的化学特点、工艺流程提出的具有针对性的可燃气体检测装置。

发明内容

本实用新型的目的是对ε-己内酯工艺体系中的氧化物泄漏进行有效检测并及时报警，从而提供了一种可燃气体检测装置，具体包括一个尾气检测模块和一个报警模块，该尾气检测模块和报警模块通过一个可视化PLC系统控制，由操作人员在线操作，适合ε-己内酯产业化安全生产，其中：

尾气检测模块包括单片机电路、数据采集电路、温度补偿电路、LED显示电路及数据传输电路；单片机电路负责采集工艺热偶电信号，并将采集到的电信号传送给数据采集电路，由电信号直接计算对应的可燃气体浓度输出；将所计算得到的可燃气体浓度，通过LED显示电路可视化。数据采集电路由可调分流基准源、电阻、二极管组成；三端可调分流基准源，气敏传感器可调分流基准源的参考端，三端可调分流基准源的阳极接电路地，三端可调分流基准源的阴极的负极，正极通过接电路正极，蜂鸣器的正极接电路正极；直流电源正极与电路正极相连，6V直流电源负极与电路地相连；数据采集的时间间隔预先设定。温度补偿电路连接集模块程序、温度测量程序、显示程序，采用数字化温度传感器进行温度测量，并将测量结果实时上传。

进一步，上述报警模块在氧含量超过8％时启动报警，超过14％时启动锁定。

进一步，单片机电路采用MSP430单片机，拥有12位分辨率的模数转换器通过片内的A/D通道实现模拟量采集，利用单片机片内的UART实现串口通信。

进一步，单片机电路以60秒扫描一次的方式连续或者间隔采集工艺热偶电信号。

进一步地，上述数字化温度传感器测量温度范围为-30℃～60℃，精度不超过±0.5℃。

进一步地，上述传感器还含有寄生电源，既可单总线供电，也可用外部电源供电，并具有良好的负压特性。

通过采用上述技术方案，本实用新型能够实现通过反应温度的多点监控和气相氧含量的在线监测，可保证氧化反应的温度与气相氧含量不超标，消灭发生燃爆危险的条件，有效保证氧化反应生产ε-CL装置反应系统的安全，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1是ε-己内酯工艺中的可燃气体检测装置结构示意图。

图中标记表示：101.萃取液进料口，直接连接于工艺中的萃取塔或者分离设备末端；102.新工作液进料口；103.回流口；104.单片机电路；105.报警器；106.锁定阀；107.循环槽，直接连接于反应器；108.测温计；109.温度补偿电路；110.数据采集电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型的可燃气体检测装置包括尾气检测模块和报警模块，尾气检测模块由单片机电路104、数据采集电路110、温度补偿电路109、LED显示电路及数据传输组成；单片机电路104以60秒扫描一次的方式连续或者间隔采集工艺热偶电信号，并将采集到的电信号传送给数据采集电路110，由电信号直接计算对应的可燃气体浓度输出；并且将所计算得到的可燃气体浓度，通过LED显示电路可视化。单片机电路104采用MSP430单片机，拥有12位分辨率的模数转换器通过片内的A/D通道实现模拟量采集，单片机采用一般I/O口实现数字量采集电路的接口，并且通过一个一般I/O口来控制数字量采集；利用单片机片内的UART实现串口通信；单片机采用一个32kHZ的时钟信号，采用一个6-12MHZ的时钟信号。

数据采集电路110由可调分流基准源、电阻、二极管组成；数据采集的间隔时间通过一个定时器或者定时程序来完成，即在每次定时器中断到来时读取A/D转化采集得到的数据，在读数据之前先停止A/D转换，在读取数据完毕后启动A/D转换，如果得到数据，则设置一个标志位通知主程序，告诉主程序已经得到新的数据；整个模块采用的是中断服务程序的结构完成。

温度补偿电路109连接集模块程序、温度测量程序、显示程序，采用数字化温度传感器进行温度测量；测量温度范围为-30℃～60℃，精度不超过±0.5℃，最大分辨率可达0.0875℃；温度补偿电路109连接无线收发程序提供实时报告。

报警模块在氧含量超过8％时报警，超过14％时锁定，报警时操作人员需执行减少进料或切断进料的操作，联锁时切断气体和氢化液进料，气液分离器从顶部紧急冲入氮气。

ε-己内酯工艺中的可燃气体检测装置结构如图1所示，本可燃气体检测装置连接于氧化工艺之后的管路上，进气管连接尾气出口，另一端连接有出气管，出气管上设有电磁阀，电磁阀控制装置通过导线与电磁阀连接。在控制面板调控下，将环己酮、乙酸乙酯(作为溶剂)、30％的过氧乙酸通过回流口103与单片机线路104输送到流动式反应器；来自萃取塔的萃余液进入工作液储槽，通过工作液储罐上的在线监测仪测量过氧化氢含量，并设定报警值和联锁值；过氧化氢在线监测仪采用电化学方法测量过氧化氢含量；新工作液注入管线、工作液回流管线和工作液去氢化工序的进料管线上设有阀门，联锁时自动打开或关闭；当过氧成分含量超过报警值(0.03wt％)时，报警器105报警，且向工作液储槽注入新工作液(新工作液中过氧化氢含量低0.001wt％)；当过氧化氢含量超过联锁值(.1wt％)时闭合回路内产生电流，使温度表有显示，当测温表显示指数时，与其并联的声光报警器发出信号进行报警，使操作人员及时得知循环槽内的酸已出现溢流需及时进行调节，串酸管道上设有的截止阀，当两个循环槽内酸浓出现异常时打开截止阀调节酸浓。此装置可有效保证氧化催化装置反应系统的安全。

本实用新型不限于上述实施例，一切采用等同替换或等效替换形成的技术方案均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种可燃气体检测装置，其特征在于，包括尾气检测模块和报警模块，所述尾气检测模块和报警模块通过可视化PLC系统进行控制，其中：

所述尾气检测模块包括单片机电路、数据采集电路、温度补偿电路、LED显示电路及数据传输电路；所述单片机电路负责采集工艺热偶电信号，并将采集到的电信号传送给所述数据采集电路，由电信号直接计算对应的可燃气体浓度输出；将所计算得到的可燃气体浓度，通过所述LED显示电路可视化；所述数据采集电路由可调分流基准源、电阻、二极管组成；所述温度补偿电路连接集模块程序、温度测量程序、显示程序，采用数字化温度传感器进行温度测量，并将测量结果实时上传。

2.根据权利要求1所述的可燃气体检测装置，其特征在于：所述报警模块在氧含量超过8%时进行报警，在超过14%时进行锁定。

3.根据权利要求1或2所述的可燃气体检测装置，其特征在于：所述单片机电路使用MSP430单片机，拥有12位分辨率的模数转换器通过片内的A/D通道实现模拟量采集，利用单片机片内的UART实现串口通信。

4.根据权利要求3所述的可燃气体检测装置，其特征在于：所述单片机电路以60秒扫描一次的方式连续或者间隔采集工艺热偶电信号。

5.根据权利要求1或2所述的可燃气体检测装置，其特征在于：所述数字化温度传感器测量温度范围为-30℃～60℃，精度不超过±0.5℃。

6.根据权利要求5所述的可燃气体检测装置，其特征在于：所述数字化温度传感器还含有寄生电源。