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到3000萬噸/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,會造成1 %~6%的氯氣剩余,這部分剩余的氯氣在我國東南部化 工較為發(fā)達的地區(qū)可作為液氯外銷,但在我國西部地區(qū),往往液氯的運輸成本大于其銷售 價格,對企業(yè)會造成困擾。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造成環(huán)保處理設(shè)施處理費用較高;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,由于無法對氯化氫的純度實現(xiàn)良好的管理,會 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) 物還會對環(huán)境造成較大的污染,同時會大大增加環(huán)保處理的成本。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實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 進料量,會導(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 對環(huán)境會造成較大的污染,從而大大增加后期成本的問題。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的,本實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),包括氫氣進料機構(gòu)和氯氣進料機構(gòu),所述氫氣進料機構(gòu)包括氫氣調(diào)節(jié)閥和氫氣流量計, 所述氫氣流量計用于監(jiān)測并顯示通過所述氫氣調(diào)節(jié)閥的氫氣流量大小,所述氯氣進料機構(gòu) 包括氯氣調(diào)節(jié)閥和氯氣流量計,所述氯氣流量計用于監(jiān)測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控制裝置,所述氯化氫 濃度自動控制裝置包括用于接收所述氯氣流量計信號、所述氫氣流量計信號以及輸入信號 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,所述DCS總控器的另一側(cè)輸出信號給氯氣調(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:本 實用新型在傳統(tǒng)的氯化氫合成系統(tǒng)中增設(shè)有氯化氫濃度自動控制裝置,該氯化氫濃度自動 控制裝置能根據(jù)輸入的信號對氯氣調(diào)節(jié)閥和氫氣調(diào)節(jié)閥的開度進行調(diào)節(jié),從而達到對輸出 的氯化氫的純度調(diào)節(jié)的目的,使用方便,自動化程度高。同時,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,減少了對環(huán)境的污染和治理環(huán) 境成本。
【附圖說明】
[0007] 通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述,各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(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)選實施方式的目的,而并不認為是對本實用 新型的限制。在附圖中:
[0008] 圖1示出了根據(jù)本實用新型實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,
[0011] 3-氯氣調(diào)節(jié)閥, 4-氯氣流量計,
[0012] 5-氯化氫濃度自動控制裝置, 51-接收電路,
[0013] 511-就地儀表, 512-信號變送器,
[0014] 513-信號輸入器, 52-DCS總控器,
[0015] 521-邏輯運算模塊, 6-執(zhí)行機構(gòu),
[0016] 7-氫氣切斷閥, 8-氯氣切斷閥。
【具體實施方式】
[0017] 本實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。在下述本實用新型的實施方式中描述的具體的實施例僅作為本實用新型的具 體實施方式的示例性說明,而不構(gòu)成對本實用新型范圍的限制。
[0018] 下面結(jié)合附圖和具體的實施方式對本實用新型作進一步的描述。
[0019] 本實施例提供一種氯化氫合成純度控制系統(tǒng),包括氫氣進料機構(gòu)和氯氣進料機 構(gòu),氫氣進料機構(gòu)包括氫氣調(diào)節(jié)閥1和氫氣流量計2,氫氣流量計2用于監(jiān)測并顯示通過氫氣 調(diào)節(jié)閥1的氫氣流量大小,氯氣進料機構(gòu)包括氯氣調(diào)節(jié)閥3和氯氣流量計4,氯氣流量計4用 于監(jiān)測并顯示通過氯氣調(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控 制裝置5可分別來控制氯氣進料機構(gòu)和氫氣進料機構(gòu)中的進料量。氯化氫濃度自動控制裝 置5包括接收氫氣流量計2信號、氯氣流量計4信號和輸入信號的接收電路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,DCS總控器52的另一側(cè)用于將 從DCS總控器52輸出的信號傳遞給氯氣調(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2接收的信號為氫氣流量計2讀數(shù)4?,從氯氣流 量計4接收的信號為氯氣流量計4讀數(shù)4?,所接收的輸入信號為調(diào)整前氯化氫純度G以及 調(diào)整后需達到的氯化氫純度C 2。數(shù)據(jù)心。以及C2以電信號的方式輸入DCS總控器52 中,并在DCS總控器52中進行運算,運算結(jié)果再以電信號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] 在對原氯化氫合成系統(tǒng)進行改進時,使其能達到自動調(diào)節(jié)氯氣調(diào)節(jié)閥3或氫氣調(diào) 節(jié)閥1的目的時,只需在原系統(tǒng)中裝有本實施例所述的氯化氫濃度自動控制裝置5便可,改 動小,投資省,且能達到對氯化氫純度控制簡便、高效的特點。
[0022] 作為本實施例的一個優(yōu)選方式,接收電路51中包括分別用于接收氫氣流量計2信 號和氯氣流量計4信號的兩套就地儀表511及信號變送器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的信號輸入器513。就地儀表511是指安裝在對象和被控 對象附近的儀表。本實施例中兩個就地儀表511分別安裝在氫氣流量計2附近和氯氣流量計 4附件,用于監(jiān)測氫氣流量計2和氯氣流量計4中的數(shù)值并在其內(nèi)部形成數(shù)字信號,該數(shù)字信 號傳輸給與就地儀表511連接的變送器。變送器是指把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂?器識別的信號的轉(zhuǎn)換器。在本實施例中變送器將就地儀表511中數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀籇CS總 控器52識別的電信號。信號輸入器513為人機對話界面,可在該界面上直接輸入調(diào)整后需達 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儀將檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆?信號輸入器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 了檢測方便,氯化氫濃度檢測儀采用固定式檢測儀,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也可采用一個信號輸入器513,通過人工讀取氯氣流量計4讀數(shù) Zq、氫氣流量計2讀數(shù)以及調(diào)整前氯化氫純度心,并和調(diào)整后需達到的氯化氫純度(:2采 用人工一并輸入信號輸入器513中,再由信號輸入器513傳輸?shù)紻CS總控器52的邏輯運算模 塊521中,但這種方式自動化程度低,調(diào)整不方便,靈敏度低,效率較差。
[0024]需要說明的是,上述DCS總控器52中設(shè)置有邏輯運算模塊521,可根據(jù)接收的信號 進行運算,并將運算結(jié)果以電信號的方式輸出到調(diào)節(jié)閥并用于控制調(diào)節(jié)閥的開度大小。該 邏輯運算模塊521的內(nèi)部計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2讀數(shù)與氯氣流量計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,在氯氣的進料流量不變、氫氣的進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2用于監(jiān)測并顯示進入反應(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)的氯氣與進入反應(yīng)系統(tǒng)中的 氯氣流量相等,但若本實施例中的氯氣流量計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4顯示出的讀數(shù)與實際參與反應(yīng)的氯氣流量存在一個矯正系數(shù),為R,則 巧7, = ,不同氯氣流量計的矯正系數(shù)R值不同,且為定值,當(dāng)該氯氣流量計為標(biāo)準(zhǔn)流 量計時,R=l。
[0047] 式中:4?為氯氣流量計4的讀數(shù)。
[0048] 假設(shè)氫氣流量計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