一種工業液氯直接用於氯化反應的裝置的製作方法

2023-05-12 11:29:46

本發明涉及一種工業液氯直接用於氯化反應的裝置。

背景技術：

工業液氯為黃綠色液體，為強氧化劑，廣泛用於造紙、紡織、農藥、有機合成、金屬冶煉、化工原料等領域。

在有機合成領域，液氯一般氣化後使用，由鋼瓶液相口出來的液氯經氣動調節閥進入排管式氣化器，氣化器用熱水加熱，液氯加熱氣化後變為氯氣進入氯化反應系統。

液氯氣化後使用的弊端較多，其一是排管式氣化器在使用過程中非常容易發生腐蝕，常見的有縫隙腐蝕、點腐蝕、應力開裂腐蝕，由於腐蝕是不可避免的，所以使用排管式液氯氣化器存在因嚴重的腐蝕引起氯氣的洩露的危險；一旦發生洩露，氯氣會與氣化器夾套中的熱水混合，一同進入到氯化反應體系中，將引起嚴重的生產事故。

液氯氣化後使用的弊端其二是液氯氣化會帶來三氯化氮富集而發生爆炸的隱患。液氯進入排管式氣化器進行氣化，由於液氯的沸點是-34℃，三氯化氮的沸點是71℃，液氯氣化過程中，三氯化氮會因沸點高而沉在下方。隨著液氯不斷氣化，有機氯化物和三氯化氮濃縮富集在越來越少的未氣化的液氯中，一旦氣相中三氯化氮濃度超過5%、液相中三氯化氮濃度超過18%就會產生爆炸危險。

液氯氣化後使用的弊端其三是氣化後使用必須配備成套的氣化器、熱水加熱系統，帶來設備投資額增加、設備需要維護保養等一系列問題。

另外使用氯氣為原料進行的氯化反應一般都是放熱反應，氯化反應體系需要外部的冷量將反應熱移走。液氯經氣化器加熱後氣化變為氯氣，吸熱後的氯氣進入反應容器內，需要額外的冷量將氯氣帶來的熱量移走，冷卻過程需要耗費大量的能源。

如果直接使用液體氯，由於不氣化，不但節省了氣化器等設備投資，避免了因氣化器設備造成的氯氣洩漏帶來的生產風險，而且液氯直接進入反應體系，不額外帶來熱量，大大節約能源；同時由於不氣化液氯，還消除了因三氯化氮的富集而發生爆炸的隱患。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種工業液氯直接使用液體進行氯化反應的裝置，通過該裝置，液氯可以直接進行氯化反應，無需進行氣化。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種工業液氯直接用於氯化反應的裝置，其特徵在於，液氯鋼瓶（1）的出料口通過輸送主管道依次連接緩衝罐（13）和反應釜（15），出料口處設置閥門a（3），所述液氯鋼瓶（1）的下方有液氯稱量秤（2），緩衝罐（13）前端的輸送主管道上依次設置針型閥（4）、氣動閥（7）、流量計（9），所述緩衝罐（13）上設有壓力表a（18），所述緩衝罐（13）和反應釜（15）之間設有單向閥（14）、氣動閥（20）和旁通閥b（24），所述反應釜（15）上設有壓力表b（17）和溫度計（16）。

進一步地，在輸送主管道安裝垂直向上的自動洩壓系統，通過管線連接到去氯氣應急處理系統，且管線上設置帶有爆破片（10）的常開閥a（25）和連有壓力開關（11）、壓力表c（19）的安全閥a（12）。

進一步地，針型閥（4）和氣動切斷閥（7）之間支管道一連接真空系統並設置閥門b（5）。當氯化反應跟蹤分析合格，無需再補加液氯後，人工擰緊液氯鋼瓶瓶閥，打開連接真空系統的閥門b，將鋼瓶與氣動切斷閥（7）之間的管線內的液氯吸入氯氣尾氣吸收系統，至此液氯輸送管道內不存液氯。

進一步地，氣動切斷閥（7）和流量計（9）之間支管道二連接氮氣系統並設置閥門c（8）。當鋼瓶重量降低到設定預置值時，自動控制氣動閥門迅速關閉，操作人員得到報警信號，在確認氣動閥已經關閉後，人工開啟管線上的氮氣閥門c，利用氮氣將氣動閥與反應系統連接的管線內的液氯壓入反應系統內，保證足夠量的氯氣使氯化反應能夠順利進行。

進一步地，為防止氣動閥自動控制失效，在氣動閥前輸送主管道上安裝有手動緊急切斷閥（6）和旁通閥a(23)。一旦氣動切斷閥a（7）無法正常輸送液氯，人工打開旁通閥a（23），使液氯輸送正常進行。

進一步地，反應釜上設有管線連接到去氯氣應急處理系統，且該管線上設有帶有爆破片（22）的常開閥b（26）和安全閥b（21），當輸送管道中液氯受熱壓力過高時爆破片破裂，壓力由安全閥緩衝釋放到氯氣洩漏事故應急處理系統，可以通過壓力表觀測管道內的壓力，同時有壓力開關信號傳輸到dcs中控室。爆破片在壓力超過2.5mpa會破裂，液氯從安全閥至氯氣洩漏事故應急處理系統，避免管道內壓力過高帶來的風險。

進一步地，液氯稱量秤（2）連接稱重傳感器和智能化稱重儀表組成稱量系統，儀表設計下限值設定，當鋼瓶重量達到下限設定值時會自動報警，合理控制液體的量。

進一步地，所述緩衝罐（13）採用保冷措施進行保冷，輸送管道使用低溫管道用無縫鋼管，管道採用可靠的保冷措施進行保冷，防止液氯氣化。

進一步地，緩衝罐放在氯化反應釜的上方，容積與反應釜相同，液氯通過壓力和重力流經緩衝罐，緩衝罐外部採用可靠的保冷措施和保冷材料進行保冷,以防止液氯汽化。

進一步地，所述裝置還配套設置監控單元，包括用於安全監控的壓力變送器、氯氣洩漏自動檢測報警儀、管線全程洩漏檢測報警、管線視頻監控、傳感器、數據顯示與處理及相應的安全聯鎖。

本發明的有益效果為：提供一種操作方便、穩定、安全、可靠、運行成本低的液氯直接使用的裝置。增加液氯使用的安全、可靠性，同時可使操作更加方便和可控。

附圖說明

圖1是本裝置的結構示意圖。

圖中：1鋼瓶；2液氯稱量秤；3瓶閥；4針型閥；5閥門b；6緊急切斷閥；7氣動切斷閥；8閥門c；9流量計；10防爆膜；11壓力開關；12安全閥a；13緩衝罐；14單向閥；15反應釜；16溫度表；17壓力表b；18壓力表a；19壓力表c；20氣動切斷閥；21安全閥b；22爆破片；23旁通閥a；24旁通閥b；25常開閥a；26常開閥b。

具體實施方式

如圖1所述，液氯鋼瓶1的出料口通過輸送主管道依次連接緩衝罐13和反應釜15，出料口設置瓶閥3，所述液氯鋼瓶1的下方有液氯稱量秤2，緩衝罐13前端的輸送主管道上依次設置針型閥4、氣動切斷閥7、流量計9，所述緩衝罐13上設有壓力表a18，所述緩衝罐13和反應釜15之間設有單向閥14、氣動切斷閥b20，所述反應釜15上設有壓力表b17和溫度計16。

在輸送主管道安裝垂直向上的自動洩壓系統，通過管線連接到去氯氣應急處理系統，且管線上設置帶有爆破片10的常開閥a25和連有壓力開關11、壓力表c19的安全閥a12。

針型閥4和氣動切斷閥7之間支管道一連接真空系統並設置閥門b5。當氯化反應跟蹤分析合格，無需再補加液氯後，人工擰緊液氯鋼瓶瓶閥，打開連接真空系統的閥門b，將鋼瓶與氣動切斷閥7之間的管線內的液氯吸入氯氣尾氣吸收系統，至此液氯輸送管道內不存液氯。

氣動閥切斷7和流量計9之間支管道二連接氮氣系統並設置閥門c8。當鋼瓶重量降低到設定預置值時，自動控制氣動閥門迅速關閉，操作人員得到報警信號，在確認氣動閥已經關閉後，人工開啟管線上的氮氣閥門c，利用氮氣將氣動閥與反應系統連接的管線內的液氯壓入反應系統內，保證足夠量的氯氣使氯化反應能夠順利進行。

為防止氣動閥自動控制失效，在氣動閥前輸送主管道上安裝有手動緊急切斷閥6和旁通閥a23。

反應釜上設有管線連接到去氯氣應急處理系統，且該管線上設有帶有爆破片22的常開閥b26和安全閥b21，當輸送管道中液氯受熱壓力過高時爆破片破裂，壓力由安全閥緩衝釋放到氯氣洩漏事故應急處理系統，可以通過壓力表觀測管道內的壓力，同時有壓力開關信號傳輸到dcs中控室。爆破片在壓力超過2.5mpa會破裂，液氯從安全閥至氯氣洩漏事故應急處理系統，避免管道內壓力過高帶來的風險。

液氯稱量秤2連接稱重傳感器和智能化稱重儀表組成稱量系統，儀表設計下限值設定，當鋼瓶重量達到下限設定值時會自動報警，合理控制液體的量。

所述緩衝罐13採用保冷措施進行保冷，輸送管道使用低溫管道用無縫鋼管，管道採用可靠的保冷措施進行保冷，防止液氯氣化。

緩衝罐放在氯化反應釜的上方，容積與反應釜相同，液氯通過壓力和重力流經緩衝罐，緩衝罐外部採用可靠的保冷措施和保冷材料進行保冷,以防止液氯汽化。

所述裝置還配套設置監控單元，包括用於安全監控的壓力變送器、氯氣洩漏自動檢測報警儀、管線全程洩漏檢測報警、管線視頻監控、傳感器、數據顯示與處理及相應的安全聯鎖。

應用該裝置進行氯化反應的操作方法為：

人工吊裝鋼瓶1到鋼瓶秤2秤臺，人工連接液氯鋼瓶接頭，與液氯液相出料口的瓶閥3，依次打開快接頭的針型閥4、緊急切斷閥6，啟動控制箱開關；控制器自動控制液氯管道中的氣動切斷閥7，自動打開閥門輸送液氯；液氯的流量通過針型閥4和流量計9進行控制；液氯稱量秤2稱重儀表採樣，當鋼瓶重量到設定預置值時，儀表發出聲音報警信號；當輸送重量到設定額定值時，儀表再次發出聲音報警信號；同時控制器控制氣動切斷閥a7迅速關閉。

操作人員得到報警信號，在確認氣動切斷閥7已經關閉後，人工開啟管線上的氮氣閥門b8，利用氮氣將氣動切斷閥7與反應系統連接的管線內的液氯壓入反應釜15內，保證足夠量的氯氣使氯化反應能夠順利進行。

當氯化反應跟蹤分析合格，無需再補加液氯後，人工擰緊液氯鋼瓶瓶閥3，打開連接真空系統的閥門b5，將鋼瓶1與氣動切斷閥7之間的管線內的液氯吸入氯氣尾氣吸收系統，至此液氯輸送管道內不存液氯。

為防止氣動切斷閥7出現故障，氣動切斷閥7前端安有旁通閥a23，一旦氣動切斷閥7無法正常輸送液氯，人工打開旁通閥a23，使液氯輸送正常進行。爆破片在壓力超過2.5mpa會破裂，液氯從安全閥a12自動洩壓至氯氣洩漏事故應急處理系統，避免管道內壓力過高帶來的風險。

緩衝罐13放在氯化反應釜15的上方，容積與反應釜相同，液氯通過壓力和重力流經緩衝罐，緩衝罐外部採用可靠的保冷措施和保冷材料進行保冷,以防止液氯汽化。

緩衝罐13與反應釜15之間設有雙級單向閥14，可以有效地避免反應物料在異常情況下倒流進入液氯輸送管道內引發事故。

液氯在反應釜內的安全使用是通過液氯使用控制單元實現的，液氯使用控制單元包括氯化反應釜15、溫度表16、壓力表b17、帶有爆破片22的常開閥b26和安全閥b21；

氯化反應設備上的溫度表16和壓力表b17與液氯輸送管線上的氣動切斷閥7和氣動切斷閥20連鎖，一旦反應異常，反應釜內的溫度和壓力值超過設定值，體系進行報警，自動切斷液氯的輸送。

為防止氣動切斷閥20出現故障，在單向閥14和反應釜15之間的管道上安有旁通閥b24，一旦氣動切斷閥20無法正常工作，人工打開旁通閥b24，使液氯輸送正常進行。

液氯是低壓液化氣體，屬於危險品；液氯具有很高的膨脹係數，液氯氣化時，體積膨脹很大，如將1體積的10℃的液氯氣化為1大氣壓的0℃氯氣時，體積增大到約465倍。因此如何確保液氯在使用中的安全，是廣大液氯用戶非常關注的問題。為了保護液氯使用單位作業人員的安全和健康，防範液氯事故的發生，國家制定了相關的標準和使用安全技術要求，本發明的一種工業液氯直接使用液體進行氯化反應的方法，技術上完全符合上述的標準和安全技術要求。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。