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一種氯化氫合成純度控制系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):10211089閱讀:735來(lái)源:國(guó)知局
一種氯化氫合成純度控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及氯堿工業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種氯化氫合成純度控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] HC1廣泛應(yīng)用于染料、醫(yī)藥、食品、印染、皮革、冶金等行業(yè),尤其作為生產(chǎn)聚氯乙烯 的主要原料之一,其消耗量非常大。世界上消耗的聚氯乙烯達(dá)到3000萬(wàn)噸/年以上,在聚氯 乙烯的生產(chǎn)過程中,氯化氫的純度直接影響到聚氯乙烯的品質(zhì)和成本。傳統(tǒng)工業(yè)上控制氯 化氫的純度在94%以上,會(huì)造成1 %~6%的氯氣剩余,這部分剩余的氯氣在我國(guó)東南部化 工較為發(fā)達(dá)的地區(qū)可作為液氯外銷,但在我國(guó)西部地區(qū),往往液氯的運(yùn)輸成本大于其銷售 價(jià)格,對(duì)企業(yè)會(huì)造成困擾。這部分液氯處理有兩種方法,一種是將剩余的液氯轉(zhuǎn)換為次氯酸 鈉消耗,但是采用這種方法會(huì)造成環(huán)保處理設(shè)施處理費(fèi)用較高;另一種是將剩余的液氯利 用園區(qū)工業(yè)充足的原料氫氣來(lái)平衡掉多余部分的氯氣,操作繁瑣且氫氣消耗量較大,成本 較高。
[0003] 綜上,在傳統(tǒng)氯化氫的生產(chǎn)過程中,由于無(wú)法對(duì)氯化氫的純度實(shí)現(xiàn)良好的管理,會(huì) 導(dǎo)致產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物次氯酸鈉或液氯、廢酸等,不僅影響后續(xù)的產(chǎn)品品質(zhì),而且這些副產(chǎn) 物還會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大的污染,同時(shí)會(huì)大大增加環(huán)保處理的成本。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種氯化氫合成純度控制系統(tǒng),用于解決現(xiàn)有的氯化 氫生產(chǎn)過程中,由于無(wú)法有效控制輸出的氯化氫純度及根據(jù)氯化氫純度調(diào)節(jié)氯氣和氫氣的 進(jìn)料量,會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物次氯酸鈉、液氯和廢酸等,不僅影響后續(xù)產(chǎn)品品質(zhì),而且 對(duì)環(huán)境會(huì)造成較大的污染,從而大大增加后期成本的問題。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種氯化氫合成純度控制系 統(tǒng),包括氫氣進(jìn)料機(jī)構(gòu)和氯氣進(jìn)料機(jī)構(gòu),所述氫氣進(jìn)料機(jī)構(gòu)包括氫氣調(diào)節(jié)閥和氫氣流量計(jì), 所述氫氣流量計(jì)用于監(jiān)測(cè)并顯示通過所述氫氣調(diào)節(jié)閥的氫氣流量大小,所述氯氣進(jìn)料機(jī)構(gòu) 包括氯氣調(diào)節(jié)閥和氯氣流量計(jì),所述氯氣流量計(jì)用于監(jiān)測(cè)并顯示通過所述氯氣調(diào)節(jié)閥的氯 氣流量大小,所述氯化氫合成純度控制系統(tǒng)還包括氯化氫濃度自動(dòng)控制裝置,所述氯化氫 濃度自動(dòng)控制裝置包括用于接收所述氯氣流量計(jì)信號(hào)、所述氫氣流量計(jì)信號(hào)以及輸入信號(hào) 的接收電路以及DCS總控器,所述DCS總控器的一側(cè)與所述接收電路相連并用于獲取所述接 收電路輸出的信號(hào),所述DCS總控器的另一側(cè)輸出信號(hào)給氯氣調(diào)節(jié)閥或氫氣調(diào)節(jié)閥。
[0006] 相比于現(xiàn)有技術(shù),本實(shí)用新型所述的氯化氫合成純度控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì):本 實(shí)用新型在傳統(tǒng)的氯化氫合成系統(tǒng)中增設(shè)有氯化氫濃度自動(dòng)控制裝置,該氯化氫濃度自動(dòng) 控制裝置能根據(jù)輸入的信號(hào)對(duì)氯氣調(diào)節(jié)閥和氫氣調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行調(diào)節(jié),從而達(dá)到對(duì)輸出 的氯化氫的純度調(diào)節(jié)的目的,使用方便,自動(dòng)化程度高。同時(shí),上述控制系統(tǒng)還能根據(jù)需調(diào) 節(jié)后的氯化氫純度來(lái)控制氯氣調(diào)節(jié)閥的開度,從而使氯氣在氯化氫合成系統(tǒng)中的反應(yīng)率提 高。采用本系統(tǒng)輸出的氯化氫為原料制作后續(xù)產(chǎn)品,特別是制作聚氯乙烯的過程中,由于不 含余氯,從而更可靠地保證后續(xù)產(chǎn)品特別在制備氯乙烯單體工藝中的安全穩(wěn)定,同時(shí)合成 氣純度的提高,減少了前序氯氣工序余氯的副產(chǎn)物的產(chǎn)生,減少了對(duì)環(huán)境的污染和治理環(huán) 境成本。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述,各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的,而并不認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用 新型的限制。在附圖中:
[0008] 圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例所述的氯化氫合成純度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0009] 附圖標(biāo)記:
[0010] 1-氫氣調(diào)節(jié)閥, 2-氫氣流量計(jì),
[0011] 3-氯氣調(diào)節(jié)閥, 4-氯氣流量計(jì),
[0012] 5-氯化氫濃度自動(dòng)控制裝置, 51-接收電路,
[0013] 511-就地儀表, 512-信號(hào)變送器,
[0014] 513-信號(hào)輸入器, 52-DCS總控器,
[0015] 521-邏輯運(yùn)算模塊, 6-執(zhí)行機(jī)構(gòu),
[0016] 7-氫氣切斷閥, 8-氯氣切斷閥。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 本實(shí)用新型提供了許多可應(yīng)用的創(chuàng)造性概念,該創(chuàng)造性概念可大量的體現(xiàn)于具體 的上下文中。在下述本實(shí)用新型的實(shí)施方式中描述的具體的實(shí)施例僅作為本實(shí)用新型的具 體實(shí)施方式的示例性說(shuō)明,而不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型范圍的限制。
[0018] 下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0019] 本實(shí)施例提供一種氯化氫合成純度控制系統(tǒng),包括氫氣進(jìn)料機(jī)構(gòu)和氯氣進(jìn)料機(jī) 構(gòu),氫氣進(jìn)料機(jī)構(gòu)包括氫氣調(diào)節(jié)閥1和氫氣流量計(jì)2,氫氣流量計(jì)2用于監(jiān)測(cè)并顯示通過氫氣 調(diào)節(jié)閥1的氫氣流量大小,氯氣進(jìn)料機(jī)構(gòu)包括氯氣調(diào)節(jié)閥3和氯氣流量計(jì)4,氯氣流量計(jì)4用 于監(jiān)測(cè)并顯示通過氯氣調(diào)節(jié)閥3的氯氣流量大小。在該控制系統(tǒng)中采用氯化氫濃度自動(dòng)控 制裝置5可分別來(lái)控制氯氣進(jìn)料機(jī)構(gòu)和氫氣進(jìn)料機(jī)構(gòu)中的進(jìn)料量。氯化氫濃度自動(dòng)控制裝 置5包括接收氫氣流量計(jì)2信號(hào)、氯氣流量計(jì)4信號(hào)和輸入信號(hào)的接收電路51以及DCS總控器 52 ACS總控器52的一側(cè)用于獲取接收電路51中的傳輸信號(hào),DCS總控器52的另一側(cè)用于將 從DCS總控器52輸出的信號(hào)傳遞給氯氣調(diào)節(jié)閥3或氫氣調(diào)節(jié)閥1。
[0020] 具體地,接收電路51從氫氣流量計(jì)2接收的信號(hào)為氫氣流量計(jì)2讀數(shù)4?,從氯氣流 量計(jì)4接收的信號(hào)為氯氣流量計(jì)4讀數(shù)4?,所接收的輸入信號(hào)為調(diào)整前氯化氫純度G以及 調(diào)整后需達(dá)到的氯化氫純度C 2。數(shù)據(jù)心。以及C2以電信號(hào)的方式輸入DCS總控器52 中,并在DCS總控器52中進(jìn)行運(yùn)算,運(yùn)算結(jié)果再以電信號(hào)的方式輸出并用于控制氯氣調(diào)節(jié)閥 3或氫氣調(diào)節(jié)閥1的開度大小。
[0021] 在對(duì)原氯化氫合成系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)時(shí),使其能達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)氯氣調(diào)節(jié)閥3或氫氣調(diào) 節(jié)閥1的目的時(shí),只需在原系統(tǒng)中裝有本實(shí)施例所述的氯化氫濃度自動(dòng)控制裝置5便可,改 動(dòng)小,投資省,且能達(dá)到對(duì)氯化氫純度控制簡(jiǎn)便、高效的特點(diǎn)。
[0022] 作為本實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選方式,接收電路51中包括分別用于接收氫氣流量計(jì)2信 號(hào)和氯氣流量計(jì)4信號(hào)的兩套就地儀表511及信號(hào)變送器512,以及用于接收調(diào)整前的氯化 氫濃度&和需調(diào)整的氯化氫純度(: 2的信號(hào)輸入器513。就地儀表511是指安裝在對(duì)象和被控 對(duì)象附近的儀表。本實(shí)施例中兩個(gè)就地儀表511分別安裝在氫氣流量計(jì)2附近和氯氣流量計(jì) 4附件,用于監(jiān)測(cè)氫氣流量計(jì)2和氯氣流量計(jì)4中的數(shù)值并在其內(nèi)部形成數(shù)字信號(hào),該數(shù)字信 號(hào)傳輸給與就地儀表511連接的變送器。變送器是指把傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂?器識(shí)別的信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。在本實(shí)施例中變送器將就地儀表511中數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀籇CS總 控器52識(shí)別的電信號(hào)。信號(hào)輸入器513為人機(jī)對(duì)話界面,可在該界面上直接輸入調(diào)整后需達(dá) 到的氯化氫濃度C 2,調(diào)整前的氯化氫濃度Q可通過氯化氫濃度檢測(cè)儀將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆?信號(hào)輸入器513中,當(dāng)然,調(diào)整前的氯化氫濃度(^也可直接傳輸?shù)紻CS總控器52中。其中,為 了檢測(cè)方便,氯化氫濃度檢測(cè)儀采用固定式檢測(cè)儀,具體為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知,故在此 不再闡述。
[0023] 當(dāng)然,接收電路51也可采用一個(gè)信號(hào)輸入器513,通過人工讀取氯氣流量計(jì)4讀數(shù) Zq、氫氣流量計(jì)2讀數(shù)以及調(diào)整前氯化氫純度心,并和調(diào)整后需達(dá)到的氯化氫純度(:2采 用人工一并輸入信號(hào)輸入器513中,再由信號(hào)輸入器513傳輸?shù)紻CS總控器52的邏輯運(yùn)算模 塊521中,但這種方式自動(dòng)化程度低,調(diào)整不方便,靈敏度低,效率較差。
[0024]需要說(shuō)明的是,上述DCS總控器52中設(shè)置有邏輯運(yùn)算模塊521,可根據(jù)接收的信號(hào) 進(jìn)行運(yùn)算,并將運(yùn)算結(jié)果以電信號(hào)的方式輸出到調(diào)節(jié)閥并用于控制調(diào)節(jié)閥的開度大小。該 邏輯運(yùn)算模塊521的內(nèi)部計(jì)算主要采用兩種方式,在下文中分別給予闡述。
[0025] 方式一:
[0026] 已知調(diào)節(jié)前氫氣流量計(jì)2讀數(shù)與氯氣流量計(jì)4讀數(shù)的比例系數(shù)心,氯化氫純度(^以 及需要調(diào)整氯化氫的純度C2。
[0027] 在氣化氛的反應(yīng)系統(tǒng)中,反應(yīng)方程式為:Cl2+H2+H'2-2HC1+H'2 [0028]反應(yīng)方程式中:C12指反應(yīng)系統(tǒng)中參與反應(yīng)的氯氣;
[0029] H2指反應(yīng)系統(tǒng)中參與反應(yīng)的氫氣;
[0030] h'2是指反應(yīng)系統(tǒng)中過量的氫氣;
[0031] HC1是指反應(yīng)系統(tǒng)中生成的氯化氫。
[0032] 反應(yīng)系統(tǒng)中,在氯氣的進(jìn)料流量不變、氫氣的進(jìn)料流量不變的情況下,生成的氯化 氫純度也不變,反應(yīng)在反應(yīng)系統(tǒng)中恒速定量地進(jìn)行,根據(jù)反應(yīng)方程式,可知:

[0036] 式中,月%是指反應(yīng)系統(tǒng)中參與反應(yīng)的氯氣的流量;
[0037] 是指反應(yīng)系統(tǒng)中參與反應(yīng)的氫氣的流量;
[0038] 是指反應(yīng)系統(tǒng)中過量的氫氣流量;
[0039] Fhq是指反應(yīng)系統(tǒng)中生成的氯化氫的流量;
[0040] 指進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)中氫氣的總流量;
[0041] C是指反應(yīng)系統(tǒng)中氯化氫的純度。
[0042] 此處氯氣和氫氣的純度均視為100%,其他雜質(zhì)忽略。
[0043]在控制系統(tǒng)中,氫氣流量計(jì)2用于監(jiān)測(cè)并顯示進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)中氫氣的總流量,則
[0044] FHi =LIh
[0045] 式中:&2為氫氣流量計(jì)2的讀數(shù)。
[0046] 在此反應(yīng)系統(tǒng)中,氯氣的反應(yīng)率為100%,即參與反應(yīng)的氯氣與進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)中的 氯氣流量相等,但若本實(shí)施例中的氯氣流量計(jì)4不標(biāo)準(zhǔn),其讀數(shù)存在偏大或偏小的情況,則 該氯氣流量計(jì)4顯示出的讀數(shù)與實(shí)際參與反應(yīng)的氯氣流量存在一個(gè)矯正系數(shù),為R,則 巧7, = ,不同氯氣流量計(jì)的矯正系數(shù)R值不同,且為定值,當(dāng)該氯氣流量計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)流 量計(jì)時(shí),R=l。
[0047] 式中:4?為氯氣流量計(jì)4的讀數(shù)。
[0048] 假設(shè)氫氣流量計(jì)2讀數(shù)與參與反應(yīng)的氯氣流量的比例系數(shù)為K,則
[0049] = Kl'c, = A7i7r.。
[0050] 氯化氫純度C與比例系數(shù)K和矯正系數(shù)R之間的關(guān)系。
[0051 ]由等式S1-1可得,
[0054]調(diào)節(jié)前氫氣流量計(jì)2讀數(shù)與參與反應(yīng)的氯氣流量的比例系數(shù)記為心,氯化氫純度 記為Q,需要調(diào)整后的氫氣流量計(jì)2讀數(shù)與參與反應(yīng)的氯氣流量的比例系數(shù)記為K2,氯化氫 的純度記為C2,則
[0056] 故K2 = (2-C2)C&/ [ (2-&)C2 ]。
[0057] 根據(jù)公式4?二= ^,則在調(diào)節(jié)前,已知&、和R,就能得出K i 值,又根據(jù)公式κ2 = (2-C2)cm/ [ (2-Ci)C2 ],已知Ki、CdPC2,就能得出K2值。在調(diào)節(jié)后,可通 過調(diào)節(jié)氯氣調(diào)節(jié)閥3和氫氣調(diào)節(jié)閥1的開度大小,從而控制氫氣流量計(jì)
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