CN112007373A - 一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置 - Google Patents

Abstract

一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，本发明属于芳烃化工生产设备领域，包括顶部开口的第一筒体，第一筒体的筒壁顶面开设有第一环槽，第一环槽的内腔内侧壁上开设有第二环槽，第二环槽内部缠绕有螺旋换热管，螺旋换热管下端穿过第一筒体侧壁并与外部冷却液容器管路连接，螺旋换热管上端则与第一筒体顶面相通，电磁阀的两端接头分别连通第一筒体内腔和第一环槽，第二筒体顶面固定安装有配重块。本装置相比将塔内溶液直接排出在避免了有毒物质泄漏的同时降低了经济损失，本发明快速排净塔板上溶液的功能也解决了制约板式蒸馏塔排液效率的一大难题，尤其适合作为多种类芳烃生产化工企业的新式蒸馏塔进行推广。

Description

一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置

技术领域

本发明属于芳烃化工生产设备领域，具体地说是一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置。

背景技术

板式蒸馏塔是芳烃生产用的重要化工设备，蒸馏塔在工作时若内部蒸汽压力超过安全压力，需要进行紧急降压，对于高温高压蒸汽，降压方式主要有降温和泄压两种，由于蒸馏塔为了节约能耗，其外部包裹有保温材料，且加热装置在切断能源后仍然有余热，会继续对底部液体进行加热，实现快速降温较为困难，所以只能将蒸馏塔内的液体和气体直接排出进行泄压，芳烃溶液中的苯具有一定毒性，泄压过程会对环境和人员造成伤害，同时泄压后排出的芳烃溶液和蒸汽全部报废，经济损失也较大；另外，板式蒸馏塔内部的塔板为了提高气体与液体的热交换效率，需在每层塔板上保持一定液面高度，因此在塔板的开口一侧边缘会设有溢流堰，这一结构会将部分溶液拦阻在每层塔板上，当出现险情或更换其他溶液时，都需要尽快排空蒸馏塔内部的溶液以停止热交换，而溢流堰的存在使得用户只能等待塔板上的液体慢慢从浮阀中滴下，若此时塔底还在产生向上升腾的蒸汽则会进一步减慢这一过程，给排除险情或更换溶液带来很大困难。

发明内容

本发明提供一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，包括顶部开口的第一筒体，第一筒体的筒壁顶面开设有第一环槽，第一环槽的内腔内侧壁上开设有第二环槽，第二环槽内部缠绕有螺旋换热管，螺旋换热管下端穿过第一筒体侧壁并与外部冷却液容器管路连接，螺旋换热管上端则与第一筒体顶面相通，第一筒体上方设有开口向下的第二筒体，第二筒体的筒壁底面开设有第三环槽，第一筒体的筒壁被第一环槽分为第一外筒壁和第一内筒壁，第二筒体的筒壁则被第三环槽分为第二外筒壁和第二内筒壁，第一内筒壁向上插入第三环槽中并与其滑动密封配合，第二外筒壁则向下插入第一环槽中并与其滑动密封配合，第二筒体内壁两侧分别横向固定安装有数块塔板，塔板上分别固定设有数个浮阀，两侧的塔板分别交错层叠排列，每块塔板两侧分别纵向开设有透槽，透槽前后两端均与对应塔板前后两侧边缘相通，第一筒体内腔底面两侧分别固定安装有两根竖杆，前侧的竖杆前面均与第二筒体前侧内壁相接触，后侧的竖杆后面均与第二筒体后侧内壁相接触，同侧两根竖杆分别纵向对齐，同侧两根竖杆分别向上穿过同侧的所有透槽，同侧两根竖杆之间均固定安装有数个挡块和挡板，挡块分别位于对应塔板靠近与第二筒体连接处一侧的透槽中，挡板下部分别位于对应塔板远离第二筒体连接处一侧的透槽中，第二筒体内腔下部设有加热装置，第一筒体底面固定连接有排液管，排液管上固定安装有阀门，第二筒体顶面固定连接有注液管，第二筒体顶面固定安装有冷凝装置，冷凝装置的进气管向下穿过第二筒体顶面并与其内腔相通，冷凝装置的出液管则与外部冷凝液收集装置管路连接，第一筒体内腔侧壁底部设有数个电磁阀，电磁阀的两端接头分别连通第一筒体内腔和第一环槽，第二筒体顶面固定安装有配重块。

如上所述的一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，所述的加热装置为电加热管，第二筒体中设有数根电加热管，电加热管外观均呈蛇形，电加热管的前后两端分别与第二筒体内腔侧壁固定连接。

如上所述的一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，所述电磁阀均为自动泄压电磁阀，另外还设有PLC控制器和报警器，PLC控制器和报警器均安装于第一筒体外壁上，PLC控制器与电磁阀、报警器和电加热管电路连接。

如上所述的一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，所述注液管和冷凝装置的出液管均采用软管材质。

如上所述的一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，所述第二筒体顶面和第二外筒壁以及第一筒体底面均为中空结构且填充有保温材料。

如上所述的一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，所述第一筒体外侧壁上部固定安装有溢流管，溢流管一端穿过第一外筒壁并与第一环槽内腔相通，溢流管另一端则与外部废液池管路连通。

如上所述的一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，所述第二筒体外侧壁设有警示颜色和图案。

本发明的优点是：在正常使用时用户通过注液管向塔内注入待蒸馏液体，液体会向下流过各层的塔板最终汇集到塔底，用户此时启动加热装置将塔底液体煮沸，升腾的蒸汽会向上穿过塔板进行热交换，并最终从进气管进入冷凝设备降温形成冷凝溶液，完成整个蒸馏工艺（蒸馏塔的具体反应原理为公知技术，在此不再详细赘述），用户只需定时向塔内补充溶液，使塔底溶液淹没加热装置即可，在使用一段时间后用户需定期打开排液管排出底部残渣；若在生产过程中由于各种原因，塔内蒸汽压力超出安全值，这时电磁阀会打开，塔底的溶液会在压力作用下穿过电磁阀被压入第一环槽中，进入第一环槽中的溶液会通过第一外筒壁与外界进行热交换进行降温（第一外筒壁可选用导热性良好的金属材料制成），第二筒体会被向上顶起，在第二筒体向上移动的过程中第一内筒壁会退出第三环槽，第三环槽内的负压会将外部冷却液容器中的冷却液通过螺旋换热管吸入第三环槽中，冷却液在穿过螺旋换热管时会先对第一环槽中的溶液进行换热降温，随后在进入第三环槽后与塔内上部的高温蒸汽进行换热降温，从而快速降低塔内液体和气体的温度，在蒸馏塔的内部，向上移动的第二筒体一方面会增大塔内容积，立即降低塔内蒸汽压力，同时位于第二筒体下部的加热装置随着上移也会与塔底溶液脱开接触，避免加热装置的余热继续煮沸溶液，由于塔板会随着第二筒体一起上移，挡块和挡板将无法再封堵住对应的透槽，塔板上的溶液会通过透槽快速下落到塔底，停止与塔内蒸汽的热交换反应，并随着第二筒体的上升被压入第一环槽中进行降温；本装置利用让溶液压入外壳中和注入冷却液实现快速降温，利用上升的第二筒体在扩大塔内容积快速降压的同时使加热装置与塔底溶液脱开接触中断直接加热，利用挡板、挡块与透槽的配合作用快速排出塔板上的溶液，从降温、降压、中断反应三方面着手快速解决塔内压力过高的问题，且整个过程的动力完全依靠塔内蒸汽压力，无需外接其他动力装置，在塔内压力下降到正常值以内后，第二筒体会在重力作用下向下移动，将第一环槽中的溶液重新压回第一筒体内部，用户在第二筒体下落回原位后关闭电磁阀即可继续启动加热装置恢复生产，不会造成塔内溶液浪费和污染，用户可以通过调整配重块的重量来控制第二筒体的上移高度；另外，若用户需要快速排空塔板上的溶液，用户只需暂时关闭冷凝装置停止进气，打开电磁阀和加热装置，在塔底液体沸腾后塔内气压升高，会将第二筒体向上顶起（用户需控制加热装置的功率，使第二筒体向上移动的距离略大于挡块的竖向高度即可），此时塔板上的溶液便会从透槽流下，用户在切断加热装置后打开底部的排液管将全部溶液排出，本发明便可实现塔板的快速排液功能；本装置相比将塔内溶液直接排出在避免了有毒物质泄漏的同时降低了经济损失，提高了蒸馏塔的使用安全性，本发明快速排净塔板上溶液的功能也解决了制约板式蒸馏塔排液效率的一大难题，尤其适合作为多种类芳烃生产化工企业的新式蒸馏塔进行推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；图2是本发明降压状态示意图；图3是图2的Ⅰ局部放大图；图4是图2的Ⅱ局部放大图。

附图标记：1、第一筒体，11、第一环槽，12、第二环槽，13、螺旋换热管，2、第二筒体，21、第三环槽，3、塔板，31、浮阀，32、透槽，4、竖杆，41、挡块，42、挡板，14、排液管，22、注液管，23、冷凝装置，5、电磁阀，6、配重块，24、电加热管，25、保温材料，7、溢流管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，如图所示，包括顶部开口的第一筒体1，第一筒体1的筒壁顶面开设有第一环槽11，第一环槽11的槽内底面与第一筒体1内腔底面齐平，第一环槽11的内腔内侧壁上开设有第二环槽12，第二环槽12内部缠绕有螺旋换热管13，螺旋换热管13下端穿过第一筒体1侧壁并与外部冷却液容器管路连接，螺旋换热管13上端则与第一筒体1顶面相通，连接点位于第一环槽11内侧，第一筒体1上方设有开口向下的第二筒体2，第二筒体2的筒壁底面开设有第三环槽21，第三环槽21的竖向深度等于第一环槽11的竖向深度，第一筒体1的筒壁被第一环槽11分为第一外筒壁和第一内筒壁，第二筒体2的筒壁则被第三环槽21分为第二外筒壁和第二内筒壁，第一内筒壁向上插入第三环槽21中并与其滑动密封配合，第二外筒壁则向下插入第一环槽11中并与其滑动密封配合，第二筒体2内壁两侧分别横向固定安装有数块塔板3，塔板3上分别固定设有数个浮阀31，浮阀式塔板为板式蒸馏塔中的现有成熟技术，用于加强塔内气体和液体的热交换效果，塔板3的前后两侧同样与第二筒体2内壁固定连接，仅在一侧留有供液体下落的缺口，其具体结构在此不再赘述，两侧的塔板3分别交错层叠排列，每块塔板3两侧分别纵向开设有透槽32，塔板3上同侧的透槽32均竖向对齐，透槽32前后两端均与对应塔板3前后两侧边缘相通，第一筒体1内腔底面两侧分别固定安装有两根竖杆4，前侧的竖杆4前面均与第二筒体2前侧内壁相接触，后侧的竖杆4后面均与第二筒体2后侧内壁相接触，同侧两根竖杆4分别纵向对齐，同侧两根竖杆4分别向上穿过同侧的所有透槽32，同侧两根竖杆4分别位于同侧透槽32的前后两端，同侧两根竖杆4之间均固定安装有数个挡块41和挡板42，挡块41分别位于对应塔板3靠近与第二筒体2连接处一侧的透槽32中，挡块41和前后两侧的竖杆4能够共同封闭住对应透槽32，挡板42下部分别位于对应塔板3远离第二筒体2连接处一侧的透槽32中，挡板42下部与前后两侧的竖杆4也能够共同封闭住对应透槽32，挡板42上部分别高出对应塔板3上的浮阀31顶端，挡板42此时起到溢流堰的功能，用于保持塔板3上一定的液面高度，第二筒体2内腔下部设有加热装置，第一筒体1底面固定连接有排液管14，排液管14上固定安装有阀门，第二筒体2顶面固定连接有注液管22，第二筒体2顶面固定安装有冷凝装置23，冷凝装置23的进气管向下穿过第二筒体2顶面并与其内腔相通，冷凝装置23的出液管则与外部冷凝液收集装置管路连接，外部冷凝液收集装置图中未示出，第一筒体1内腔侧壁底部设有数个电磁阀5，电磁阀5的两端接头分别连通第一筒体1内腔和第一环槽11，第二筒体2顶面固定安装有配重块6。在正常使用时用户通过注液管22向塔内注入待蒸馏液体，液体会向下流过各层的塔板3最终汇集到塔底，用户此时启动加热装置将塔底液体煮沸，升腾的蒸汽会向上穿过塔板3进行热交换，并最终从进气管进入冷凝设备23降温形成冷凝溶液，完成整个蒸馏工艺（蒸馏塔的具体反应原理为公知技术，在此不再详细赘述），用户只需定时向塔内补充溶液，使塔底溶液淹没加热装置即可，在使用一段时间后用户需定期打开排液管14排出底部残渣；若在生产过程中由于各种原因，塔内蒸汽压力超出安全值，这时电磁阀5会打开，塔底的溶液会在压力作用下穿过电磁阀5被压入第一环槽11中，进入第一环槽11中的溶液会通过第一外筒壁与外界进行热交换进行降温（第一外筒壁可选用导热性良好的金属材料制成），第二筒体2会被向上顶起，在第二筒体2向上移动的过程中第一内筒壁会退出第三环槽21，第三环槽21内的负压会将外部冷却液容器中的冷却液通过螺旋换热管13吸入第三环槽21中，冷却液在穿过螺旋换热管13时会先对第一环槽11中的溶液进行换热降温，随后在进入第三环槽21后与塔内上部的高温蒸汽进行换热降温，从而快速降低塔内液体和气体的温度，在蒸馏塔的内部，向上移动的第二筒体2一方面会增大塔内容积，立即降低塔内蒸汽压力，同时位于第二筒体2下部的加热装置随着上移也会与塔底溶液脱开接触，避免加热装置的余热继续煮沸溶液，由于塔板3会随着第二筒体2一起上移，挡块41和挡板42将无法再封堵住对应的透槽32，塔板3上的溶液会通过透槽32快速下落到塔底，停止与塔内蒸汽的热交换反应，并随着第二筒体2的上升被压入第一环槽11中进行降温；本装置利用让溶液压入外壳中和注入冷却液实现快速降温，利用上升的第二筒体2在扩大塔内容积快速降压的同时使加热装置与塔底溶液脱开接触中断直接加热，利用挡板42、挡块41与透槽32的配合作用快速排出塔板3上的溶液，从降温、降压、中断反应三方面着手快速解决塔内压力过高的问题，且整个过程的动力完全依靠塔内蒸汽压力，无需外接其他动力装置，在塔内压力下降到正常值以内后，第二筒体2会在重力作用下向下移动，将第一环槽11中的溶液重新压回第一筒体1内部，用户在第二筒体2下落回原位后关闭电磁阀5即可继续启动加热装置恢复生产，不会造成塔内溶液浪费和污染，用户可以通过调整配重块6的重量来控制第二筒体2的上移高度；另外，若用户需要快速排空塔板3上的溶液，用户只需暂时关闭冷凝装置23停止进气，打开电磁阀5和加热装置，在塔底液体沸腾后塔内气压升高，会将第二筒体2向上顶起（用户需控制加热装置的功率，使第二筒体2向上移动的距离略大于挡块41的竖向高度即可），此时塔板3上的溶液便会从透槽32流下，用户在切断加热装置后打开底部的排液管14将全部溶液排出，本发明便可实现塔板3的快速排液功能；本装置相比将塔内溶液直接排出在避免了有毒物质泄漏的同时降低了经济损失，提高了蒸馏塔的使用安全性，本发明快速排净塔板3上溶液的功能也解决了制约板式蒸馏塔排液效率的一大难题，尤其适合作为多种类芳烃生产化工企业的新式蒸馏塔进行推广。

具体而言，如图1所示，本实施例所述的加热装置为电加热管24，第二筒体2中设有数根电加热管24，电加热管24外观均呈蛇形，电加热管24的前后两端分别与第二筒体2内腔侧壁固定连接，电机热管24均位于两侧竖杆4之间。用户通过接通电加热管24电源即可为蒸馏塔底部的液体进行加热。

具体的，如图1所示，本实施例所述电磁阀5均为自动泄压电磁阀，另外还设有PLC控制器和报警器，PLC控制器和报警器均安装于第一筒体1外壁上，PLC控制器和报警器图中未示出，PLC控制器与电磁阀5、报警器和电加热管24电路连接。用户可通过PLC控制器预先设置好电磁阀5的自动泄压阈值，当蒸馏塔内部压力达到该数值时电磁阀5会自动打开，同时PLC控制器也会立即切断电加热管24的电源以停止继续加热，报警器也会发出警报提醒用户。

进一步的，如图1所示，本实施例所述注液管22和冷凝装置23的出液管均采用软管材质。由于第二筒体2具有上升功能，注液管22和出液管采用软管材质可以避免在第二筒体2上升时被拉断。

更进一步的，如图1所示，本实施例所述第二筒体2顶面和第二外筒壁以及第一筒体1底面均为中空结构且填充有保温材料25。当蒸馏塔正常运行时，保温材料25能够减少蒸馏塔与外界环境的热交换，降低能耗。

更进一步的，如图1所示，本实施例所述第一筒体1外侧壁上部固定安装有溢流管7，溢流管7一端穿过第一外筒壁并与第一环槽11内腔相通，溢流管7另一端则与外部废液池管路连通。当第二筒体2的下沿向上提升到溢流管7的位置时，说明蒸馏塔内部的压力超过了本发明自身处理能力的极限，此时塔内液体会流经电磁阀5、第一环槽11和溢流管7直接排往废液池，避免蒸汽压力直接将第二筒体2掀飞造成更大事故。

更进一步的，如图1所示，本实施例所述第二筒体2外侧壁设有警示颜色和图案，例如红底黑字的“高压危险”图案。企业内的蒸馏塔为多座联排布置，在出现险情时虽然会有各类安全警报，但是现场人员和赶到的救援人员往往难以在第一时间判断出哪一座蒸馏塔出现险情，此时由于第二筒体2被蒸汽压力向上推出，本发明的外观会发生明显改变，再配以设置于第二筒体2外侧壁上的明显警示色和警示图案可以帮助现场人员和远处救援人员第一时间辨别出现险情的蒸馏塔。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，包括顶部开口的第一筒体（1），其特征在于：第一筒体（1）的筒壁顶面开设有第一环槽（11），第一环槽（11）的内腔内侧壁上开设有第二环槽（12），第二环槽（12）内部缠绕有螺旋换热管（13），螺旋换热管（13）下端穿过第一筒体（1）侧壁并与外部冷却液容器管路连接，螺旋换热管（13）上端则与第一筒体（1）顶面相通，第一筒体（1）上方设有开口向下的第二筒体（2），第二筒体（2）的筒壁底面开设有第三环槽（21），第一筒体（1）的筒壁被第一环槽（11）分为第一外筒壁和第一内筒壁，第二筒体（2）的筒壁则被第三环槽（21）分为第二外筒壁和第二内筒壁，第一内筒壁向上插入第三环槽（21）中并与其滑动密封配合，第二外筒壁则向下插入第一环槽（11）中并与其滑动密封配合，第二筒体（2）内壁两侧分别横向固定安装有数块塔板（3），塔板（3）上分别固定设有数个浮阀（31），两侧的塔板（3）分别交错层叠排列，每块塔板（3）两侧分别纵向开设有透槽（32），透槽（32）前后两端均与对应塔板（3）前后两侧边缘相通，第一筒体（1）内腔底面两侧分别固定安装有两根竖杆（4），前侧的竖杆（4）前面均与第二筒体（2）前侧内壁相接触，后侧的竖杆（4）后面均与第二筒体（2）后侧内壁相接触，同侧两根竖杆（4）分别纵向对齐，同侧两根竖杆（4）分别向上穿过同侧的所有透槽（32），同侧两根竖杆（4）之间均固定安装有数个挡块（41）和挡板（42），挡块（41）分别位于对应塔板（3）靠近与第二筒体（2）连接处一侧的透槽（32）中，挡板（42）下部分别位于对应塔板（3）远离第二筒体（2）连接处一侧的透槽（32）中，第二筒体（2）内腔下部设有加热装置，第一筒体（1）底面固定连接有排液管（14），排液管（14）上固定安装有阀门，第二筒体（2）顶面固定连接有注液管（22），第二筒体（2）顶面固定安装有冷凝装置（23），冷凝装置（23）的进气管向下穿过第二筒体（2）顶面并与其内腔相通，冷凝装置（23）的出液管则与外部冷凝液收集装置管路连接，第一筒体（1）内腔侧壁底部设有数个电磁阀（5），电磁阀（5）的两端接头分别连通第一筒体（1）内腔和第一环槽（11），第二筒体（2）顶面固定安装有配重块（6）。

2.根据权利要求1所述的一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，其特征在于：所述的加热装置为电加热管（24），第二筒体（2）中设有数根电加热管（24），电加热管（24）外观均呈蛇形，电加热管（24）的前后两端分别与第二筒体（2）内腔侧壁固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，其特征在于：所述电磁阀（5）均为自动泄压电磁阀，另外还设有PLC控制器和报警器，PLC控制器和报警器均安装于第一筒体（1）外壁上，PLC控制器与电磁阀（5）、报警器和电加热管（24）电路连接。

4.根据权利要求1所述的一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，其特征在于：所述注液管（22）和冷凝装置（23）的出液管均采用软管材质。

5.根据权利要求1所述的一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，其特征在于：所述第二筒体（2）顶面和第二外筒壁以及第一筒体（1）底面均为中空结构且填充有保温材料（25）。

6.根据权利要求1所述的一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，其特征在于：所述第一筒体（1）外侧壁上部固定安装有溢流管（7），溢流管（7）一端穿过第一外筒壁并与第一环槽（11）内腔相通，溢流管（7）另一端则与外部废液池管路连通。

7.根据权利要求1所述的一种带有预警功能的芳烃生产用蒸馏塔安全装置，其特征在于：所述第二筒体（2）外侧壁设有警示颜色和图案。

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