CN212417578U - 一种自动化浓硫酸稀释系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自动化浓硫酸稀释系统。稀释系统包括浓硫酸高位罐、纯水高位罐、混合装置、石墨换热器、稀硫酸罐和DCS控制系统，其中所述浓硫酸高位罐和纯水高位罐分别与混合装置连接，混合装置、石墨换热器和稀硫酸罐依次连接，所述浓硫酸高位罐和纯水高位罐上均设置有在线液位计、在线流量计和调节阀，所述在线液位计、在线流量计和调节阀与DCS控制系统电连接。本实用新型提供的硫酸稀释过程全自动控制，避免了生产过程中的人员安全问题；设置了高位罐，流量计流量稳定，采用在线硫酸浓度检测装置实时调整水与酸的比例，硫酸浓度品质稳定，还包括酸雾吸收塔，排放无毒害，符合国家环保要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及浓硫酸稀释技术领域，更具体地，涉及一种自动化浓硫酸稀释系统。
背景技术
目前市场中获得稀硫酸的方法主要是将98％的浓硫酸与水混合，根据实际需求调节水与酸的比例，从而稀释出各种浓度的稀硫酸。在稀释过程中，为了监控稀硫酸浓度是否满足工艺标准，经常需要多次人工取样检测硫酸浓度，只有检测数据合格后才能将稀硫酸存储在储罐中备用，且需要用搅拌机对稀硫酸搅拌均匀，该浓硫酸稀释过程中往往存在以下缺点：(1)产品稳定性低，且耗费大量人工：普通的硫酸稀释设备难以保证纯水及浓硫酸的压力稳定，从而导致进入石墨换热器的流量难以掌控，波动剧烈，配置出的稀硫酸品质不达标，为了保证稀硫酸浓度达到标准，后期还需要重新加浓硫酸或加水，需耗费大量的人力物力。 (2)作业危险性大，易发生事故：浓硫酸具有强烈的脱水性和腐蚀性，一般的稀释工艺需要使用搅拌装置混合均匀，且非常容易因为操作人员的疏忽而导致浓硫酸溢出，喷溅出罐体导致现场操作人员灼伤或腐蚀设备。(3)硫酸浓度无法在线实时监测，人工取样费时费力：常见的稀释工艺为了保证稀硫酸浓度达到工艺要求，在稀释过程中需要多次人工取样检测浓度，取样和检测过程需要浪费大量的时间和人力，且极其不利于连续生产，时效性差，无法保证稀硫酸浓度的稳定性。(4)石墨换热器无泄漏监控：很多硫酸稀释工艺均采用石墨换热器来冷却硫酸，石墨换热器为管壳式换热器，管内走酸，管外走循环水。此种冷却方式效率高，温度易控制，但难以检测换热器是否泄漏，当管内的硫酸泄漏至循环水时操作人员极难发现，且硫酸进入循环水会快速的腐蚀设备，乃至整个循环水系统都被硫酸影响。(5)在硫酸稀释过程中，酸与水接触时会散发大量的热，且硫酸易挥发，在稀释过程中有大量的酸雾伴随着水蒸气挥发，这会造成严重的环境污染，且挥发出来的酸雾附着在管道或其他设备上时，极易造成设备或管道的腐蚀。
CN205550065U公开了一种硫酸稀释装置，包括硫酸稀释槽、四氟磁力泵、石墨电极换热器、纯水进口和浓硫酸进口，所述硫酸稀释槽底部通过管道和四氟磁力泵与石墨电极换热器的进口连接，所述石墨电极换热器的出口与硫酸稀释槽连通；所述纯水进口和浓硫酸进口均设有流量计和阀门；所述石墨电极换热器还设有冷却水出口和冷却水进口。该装置只是通过流量计控制计入浓硫酸的数量和速度，采用石墨电极热交换器器进行硫酸水溶液降温，对于上述提到的硫酸浓度不稳定，生产过程有大气污染物，存在生产安全隐患等目前硫酸稀释中存在的问题都未能很好的解决，且硫酸再管道中循环降温，降温时间长，处理效率低。本领域所期待的是能够提供一种可以很好的保证稀释硫酸浓度稳定，且生产过程无酸雾，排气无污染的稳定环保的硫酸稀释方法。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有稀硫酸制备过程中存在的容易产生大气污染和安全隐患，且生产的稀硫酸浓度不稳定的缺陷和不足，提供一种自动化浓硫酸稀释系统。
本实用新型上述目的通过以下技术方案实现：
一种自动化浓硫酸稀释系统，包括浓硫酸高位罐、纯水高位罐、混合装置、石墨换热器、稀硫酸罐和DCS控制系统，其中所述浓硫酸高位罐和纯水高位罐分别与混合装置连接，混合装置、石墨换热器和稀硫酸罐依次连接，所述浓硫酸高位罐和纯水高位罐上均设置有在线液位计、在线流量计和调节阀，所述在线液位计、在线流量计和调节阀与DCS控制系统电连接。
本实用新型的自动化浓硫酸稀释系统的具体操作流程为：
启动浓硫酸泵并调整频率使泵出口压力控制在0.27～0.4mpa，当高位罐液位达到1.2m时，溢流口将会有部分浓硫酸溢流至浓硫酸储罐，将泵频率与硫酸高位罐液位连锁投自动，保持高位罐液位始终在1.2m(储罐最高1.4m)；
打开纯水调节阀给纯水高位罐进水，当液位在1.5～1.8m时(罐子最高2m) 纯水液位与进水调节阀连锁投入自动；
先缓慢打开纯水调节阀，然后打开硫酸调节阀，保持酸与水的比例约1:10，逐渐将水流量调至8～14m3/h、硫酸流量0.8～1m3/h，然后将硫酸流量与硫酸调节阀连锁投入自动，保持硫酸流量稳定。在DCS控制系统设定需要稀释的稀硫酸浓度，并将稀硫酸浓度与纯水调节阀连锁投自动，纯水调节阀开度将会根据稀硫酸浓度检测值和设定值而实时调整，从而保证稀硫酸浓度达标；
纯水与浓硫酸从高位罐出来后经过浮子流量计和电磁流量计后，通过衬塑管道流入换热器的混合装置，在混合装置内硫酸与水充分混合并被混合室外部包围的循环水初步降温，混合好的硫酸达到一定液位后溢流至石墨换热器的冷却室，硫酸被进一步的冷却至常温，约30～40℃，然后经溢流管流至石墨换热器中上部高度，降低硫酸流速，提高换热效果，再收集至稀硫酸罐。
硫酸稀释前需将硫酸高位罐和纯水高位罐保持满液位，纯水通过调节阀接入高位罐，调节阀与高位罐液位通过DCS控制系统连锁控制，当高位罐液位低于设定值时，及时加大补水量，当液位高于设定值时，及时减少补水量，保证高位罐液位在稳定范围内。
浓硫酸通过泵将储罐中的原料浓硫酸泵入硫酸高位罐，硫酸高位罐液位与泵的频率通过DCS控制系统连锁控制，使高位罐的液位保持在溢流口位置。
上述高位罐设置可以控制硫酸压力和流量稳定，硫酸高位罐保持一定液位，使流量计流量稳定，这是保证硫酸浓度达标的前提。同样，纯水高位罐也可以保证稀释过程中水的加入压力和流量稳定，混合比例保证正常，最终实现稀硫酸产品的浓度稳定控制。
本实用新型的自动化浓硫酸稀释系统采用DCS控制系统，生产安全性高、自动化程度高、产品质量可靠、对环境无污染，人员不需要在现场操作保证了人员的安全性。
优选地，所述石墨换热器的循环水出口设置有在线pH计，所述在线pH计与DCS控制系统电连接。
循环水从换热器的下方进入，从上方流出，从而对硫酸降温。在循环水的出口处设置一个在线pH检测装置，并将检测数据传输在DCS中。当石墨换热器内出现泄漏时，循环水出口会检测到pH值偏低，pH计的检测结果与整个硫酸稀释装置连锁，当pH低于一定值时，声光报警提醒作业人员检查关注相关异常，若pH低于设定值时，立即连锁停止硫酸泵、关闭纯水补水阀，快速全关硫酸与纯水调节阀，停止整个系统的运行。此设置保证了稀释过程中硫酸泄漏时操作人员能及时的发现并处理，避免了硫酸对整个循环水系统的污染。
优选地，所述石墨换热器的稀硫酸出口设置有在线稀硫酸浓度检测装置，所述在线稀硫酸浓度检测装置与DCS控制系统电连接。
石墨换热器出口处设置了一个在线硫酸浓度检测装置，且检测数据传输至DCS，并与纯水、硫酸调节阀连锁，设定了浓度后投入自动，两调节阀先根据理论比例逐渐缓慢将阀门开至最大生产状态，然后根据在线浓度检测数据及时的调整酸与水的比例，保证了硫酸浓度的稳定。此生产流程不需要人工取样检测，缩短了检测时间，极大的提高了生产效率并保证了产品的品质。硫酸浓度在线实时监测，不仅节约了大量的人力物力，还极大的提高了生产效率，保证操作人员的安全。
优选地，所述石墨换热器的稀硫酸出口设置有在线稀硫酸温度检测装置，所述在线稀硫酸温度检测装置与DCS控制系统电连接。
优选地，所述石墨换热器和稀硫酸罐之间还设置有硫酸中间罐。
其中本发明的石墨换热器底部出口连接一条溢流管，使稀释好的稀硫酸经溢流管上升至石墨换热器的中上部，降低硫酸高差，从而降低稀硫酸流速，增加稀硫酸在石墨换热器内部停留的时间，提高换热效率，可以更好的调节并控制产出稀硫酸的温度。
稀释后的硫酸进入硫酸中间罐，若对硫酸浓度有怀疑，还可以取样人工检测浓度。当中间罐液位达到1.5～1.8m时(罐子最高液位2m)，自动启动中间罐泵，将稀硫酸打到储罐备用。
另一方面，设置中间罐，即使配置后的硫酸浓度不达标，也可以在硫酸中间罐中调整纠正浓度，减少不良品产生。
优选地，所述硫酸高位罐上部设置有溢流口。当高位罐因液位计或变频器故障而无法控制液位在设定范围内时，硫酸可以通过溢流口，经衬塑管道回流至硫酸储罐，从而保证硫酸不溢出，保证了生产的安全性。
优选地，所述硫酸高位罐的进液泵为变频泵，所述变频泵与DCS控制系统电连接。
进一步优选地，所述自动化浓硫酸稀释系统还包括酸雾吸收塔，所述石墨换热器和硫酸中间罐上部均设置有酸雾收集管，所述酸雾收集管与酸雾吸收塔的中部联通，所述纯水高位罐与进水阀连接，所述石墨换热器和硫酸中间罐通过溢流管连接。
在生产过程中，石墨换热器与稀硫酸中间罐都会挥发出大量的酸雾，通过衬塑管道将酸雾集中收集，从酸雾吸附塔中部进入，经过排气管道中的填料后排入大气。酸雾吸附塔的底部为10％的碱液存储罐，碱液经泵抽送至排气管的顶部，经过喷淋装置均匀的将碱液分布在填料中，酸雾自下而上流动，碱液从上到下流动形成气液两相流，填料增加两介质的接触面积，能充分的将酸雾吸收，处理后的达标气体通过15米高的排气管高空排放，满足国家的环保要求。
优选地，所述酸雾吸收塔的下部设置有吸收液在线pH计，所述吸收液在线 pH计与DCS控制系统电连接。当酸雾吸附塔吸收液pH低于7时，自动打开碱液补充阀，pH值高于9时，关闭碱液补充阀，保证排气符合国家环保要求。
优选地，所述酸雾吸收塔的下部还设置有吸收液在线液位计，所述吸收液在线液位计与DCS控制系统电连接。当液位排至0.2m时，关闭吸收液排放阀，打开补水阀，当液位达到1.1m时，自动关闭补水阀，并启动液碱加药泵，通过控制吸收液的液位保证吸收液不溢出同时也不会导致泵空抽。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型提供的硫酸稀释过程全自动DCS控制，无需人员现场操作，避免了生产过程中的人员安全问题；
(2)自动化浓硫酸稀释系统设置了高位罐，硫酸压力、流量稳定，硫酸高位罐保持一定液位，使流量计流量稳定，采用在线硫酸浓度检测装置实时调整水与酸的比例，保证硫酸浓度达标，并节省大量人力物力，硫酸浓度品质稳定；
(3)自动化浓硫酸稀释系统设置中间罐，即使配置后的硫酸浓度不达标，也可以在硫酸中间罐中调整纠正浓度，减少不良品产生；
(4)自动化浓硫酸稀释系统的石墨换热器设置了在线pH计检测循环水pH，当硫酸泄漏时能通过pH及时发现并停机保护；
(5)自动化浓硫酸稀释系统还包括酸雾吸收塔，采用碱液喷淋吸收生产过程中产生的酸雾，排放无毒害，符合国家环保要求。
附图说明
图1实施例1的自动化浓硫酸稀释系统示意图。
图2实施例2的自动化浓硫酸稀释系统示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
实施例1
一种自动化浓硫酸稀释系统，如图1所示，包括浓硫酸高位罐1、纯水高位罐2、混合装置3、石墨换热器4、稀硫酸罐5和DCS控制系统6，其中浓硫酸高位罐1和纯水高位罐2分别与混合装置3连接，混合装置3、石墨换热器4和稀硫酸罐5依次连接，浓硫酸高位罐1和纯水高位罐2上均设置有液位计7、流量计8和调节阀9，所述在线液位计7、在线流量计8和调节阀9与DCS控制系统6电连接，石墨换热器4的循环水出口设置有在线pH计10，在线pH计10 与DCS控制系统6电连接，石墨换热器4的稀硫酸出口设置有在线稀硫酸浓度检测装置11，在线稀硫酸浓度检测装置11与DCS控制系统6电连接，石墨换热器4的稀硫酸出口设置有在线稀硫酸温度检测装置12，所述在线稀硫酸温度检测装置12与DCS控制系统6电连接，石墨换热器4和稀硫酸罐5之间还设置有硫酸中间罐13，硫酸高位罐1的进液泵为变频泵，所述变频泵与DCS控制系统6电连接，纯水高位罐2与进水阀20连接，石墨换热器4和硫酸中间罐13通过溢流管21连接，硫酸高位罐1上部设置有溢流口14，硫酸高位罐1的进液泵为变频泵，变频泵与DCS控制系统6电连接。
实施例2
一种自动化浓硫酸稀释系统，如图2所示，包括浓硫酸高位罐1、纯水高位罐2、混合装置3、石墨换热器4、稀硫酸罐5和DCS控制系统6，其中浓硫酸高位罐1和纯水高位罐2分别与混合装置3连接，混合装置3、石墨换热器4和稀硫酸罐5依次连接，浓硫酸高位罐1和纯水高位罐2上均设置有液位计7、流量计8和调节阀9，所述在线液位计7、在线流量计8和调节阀9与DCS控制系统6电连接，石墨换热器4的循环水出口设置有在线pH计10，在线pH计10 与DCS控制系统6电连接，石墨换热器4的稀硫酸出口设置有在线稀硫酸浓度检测装置11，在线稀硫酸浓度检测装置11与DCS控制系统6电连接，石墨换热器4的稀硫酸出口设置有在线稀硫酸温度检测装置12，所述在线稀硫酸温度检测装置12与DCS控制系统6电连接，石墨换热器4和稀硫酸罐5之间还设置有硫酸中间罐13，硫酸高位罐1的进液泵为变频泵，所述变频泵与DCS控制系统6电连接，硫酸高位罐1上部设置有溢流口14，硫酸高位罐1的进液泵为变频泵，所述变频泵与DCS控制系统6电连接，自动化浓硫酸稀释系统还包括酸雾吸收塔15，石墨换热器4和硫酸中间罐13上部均设置有酸雾收集管16，酸雾收集管16与酸雾吸收塔15的中部联通，纯水高位罐2与进水阀20连接，石墨换热器4和硫酸中间罐13通过溢流管21连接，酸雾吸收塔15的下部设置有吸收液在线pH计17，吸收液在线pH计与DCS控制系统6电连接，酸雾吸收塔 15的下部还设置有吸收液在线液位计18，吸收液在线液位计18与DCS控制系统6电连接。
自动化浓硫酸稀释系统的具体操作如下：
稀释中使用96％～98％的浓硫酸和纯水，操作人员先在现场检查循环水出口手动阀全开，进口手动阀全开，检查酸雾吸收液循环泵进、出口阀门是否在相应的状态，检查硫酸与纯水调节阀组各阀门是否在相应状态。检查各管道法兰是否有松动滴漏等情况。
现场检查完毕后，在中控室DCS将循环水进口调节阀开至30％，然后启动吸收液循环泵，使泵出口压力在0.2mpa。酸雾吸附塔正常运行后，启动硫酸泵 19，调节频率保证泵出口压力约0.27mpa，当硫酸高位罐液位在1.2m时，将高位罐液位与硫酸泵频率连锁投自动，设置硫酸液位液位在1.2m。打开纯水罐进水阀，当液位在1.8m时，将液位与纯水进水阀连锁投自动，设置纯水液位在1.8m。缓慢打开纯水调节阀，然后打开浓硫酸调节阀，保证酸与水的比例约1:10(98％浓硫酸，稀释15％稀硫酸的理论比例)，在保证比例的前提下逐渐开大酸与水的流量，直至水流量在10m3/h、酸流量在1m3/h。当硫酸与水的流量稳定后，将浓硫酸流量与浓硫酸调节阀连锁投自动并将流量值设置为1m3/h，将水流量调节阀与稀硫酸浓度连锁投自动，然后将硫酸浓度设置为15％。检查循环水出水pH值在8左右，确认pH无异常后，设置pH报警值为6，停机值为5，并将pH与设备报警、停机连锁投自动。当稀硫酸出料温度稳定后，调节循环水开度，保证出料温度在34～36℃，然后将循环水调节阀与稀硫酸温度连锁投自动，设置温度为35℃。硫酸与水先在混合室内充分混合，然后在换热器内被循环水冷却至常温。冷却后的稀硫酸经管道进入稀硫酸中间罐，将中间罐液位与中间罐泵连锁投自动，启泵值设置1.6m、停泵值0.2m，当中间罐液位达到1.6m时，自动打开稀硫酸储罐进料气动球阀，启动中间罐泵，将中间罐内稀硫酸抽至储罐备用，当中间罐液位低于0.2m时，自动停泵关阀，防止空抽。
石墨换热器中与稀硫酸中间罐中挥发出来的酸雾经衬管导入酸雾吸附塔，在填料中酸雾与碱液充分接触，除去酸。将吸收液储罐最高液位设置为1.1m，最低液位0.2m，在线pH检测的加碱pH设置为6，加碱停止设置为11，并投入自动。在启动酸雾吸附塔循环泵的同时，计时器投入运行，设置计时器为720h置换一次吸收液，时间到达72h时，自动打开吸收液排放阀，将吸收液排至环保废水池处理。当液位排至0.2m时，关闭吸收液排放阀，打开补水阀，当液位达到 1.1m时，自动关闭补水阀，并启动液碱加药泵，当pH达到11时，停止加碱，pH低于6时，启动加药泵。
在线pH计、气动球阀、压力变送器、气动调节阀、在线温度计、液位计、流量计、变频器等设备都把设备数据传输到DCS系统当中，由DCS系统进行数据分析和自动控制设备运行。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动化浓硫酸稀释系统，其特征在于，包括浓硫酸高位罐(1)、纯水高位罐(2)、混合装置(3)、石墨换热器(4)、稀硫酸罐(5)和DCS控制系统(6)，其中所述浓硫酸高位罐(1)和纯水高位罐(2)分别与混合装置(3)连接，混合装置(3)、石墨换热器(4)和稀硫酸罐(5)依次连接，所述浓硫酸高位罐(1)和纯水高位罐(2)上均设置有在线液位计(7)、在线流量计(8)和调节阀(9)，所述在线液位计(7)、在线流量计(8)和调节阀(9)与DCS控制系统(6)电连接。
2.如权利要求1所述自动化浓硫酸稀释系统，其特征在于，所述石墨换热器(4)的循环水出口设置有在线pH计(10)，所述在线pH计(10)与DCS控制系统(6)电连接。
3.如权利要求2所述自动化浓硫酸稀释系统，其特征在于，所述石墨换热器(4)的稀硫酸出口设置有在线稀硫酸浓度检测装置(11)，所述在线稀硫酸浓度检测装置(11)与DCS控制系统(6)电连接。
4.如权利要求3所述自动化浓硫酸稀释系统，其特征在于，所述石墨换热器(4)的稀硫酸出口设置有在线稀硫酸温度检测装置(12)，所述在线稀硫酸温度检测装置(12)与DCS控制系统(6)电连接。
5.如权利要求4所述自动化浓硫酸稀释系统，其特征在于，所述石墨换热器(4)和稀硫酸罐(5)之间还设置有硫酸中间罐(13)。
6.如权利要求1所述自动化浓硫酸稀释系统，其特征在于，所述硫酸高位罐(1)上部设置有溢流口(14)。
7.如权利要求1所述自动化浓硫酸稀释系统，其特征在于，所述硫酸高位罐(1)的进液泵为变频泵，所述变频泵与DCS控制系统(6)电连接。
8.如权利要求1～7任意一项所述自动化浓硫酸稀释系统，其特征在于，所述自动化浓硫酸稀释系统还包括酸雾吸收塔(15)，所述石墨换热器(4)和硫酸中间罐(13)上部均设置有酸雾收集管(16)，所述酸雾收集管(16)与酸雾吸收塔(15)的中部联通，所述纯水高位罐(2)与进水阀(20)连接，所述石墨换热器(4)和硫酸中间罐(13)通过溢流管(21)连接。
9.如权利要求8所述自动化浓硫酸稀释系统，其特征在于，所述酸雾吸收塔(15)的下部设置有吸收液在线pH计(17)，所述吸收液在线pH计与DCS 控制系统(6)电连接。
10.如权利要求8所述自动化浓硫酸稀释系统，其特征在于，所述酸雾吸收塔(15)的下部还设置有吸收液在线液位计(18)，所述吸收液在线液位计(18)与DCS控制系统(6)电连接。
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| CN201922355058.9U CN212417578U (zh) | 2019-12-24 | 2019-12-24 | 一种自动化浓硫酸稀释系统 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115646256A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-01-31 | 南通星球石墨股份有限公司 | 一种硫酸稀释系统 |
| CN116298125A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-06-23 | 重庆中润新材料股份有限公司 | 一种在线测试NMP pH值的方法 |
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2019
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220505 Address after: 512721 Building 1, Songtian plant area, Gonghe village committee, Rucheng Town, Ruyuan Yao Autonomous County, Shaoguan City, Guangdong Province Patentee after: Ruyuan dongyangguang new energy material Co.,Ltd. Address before: 512799 Development Zone, Ruyuan County, Shaoguan City, Guangdong Province Patentee before: RUYUAN DONG YANG GUANG MATERIALS Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |