一种酸溶剂在线流加装置的制作方法

本实用新型涉及酸溶剂添加领域，尤其涉及一种酸溶剂在线流加装置。

背景技术：

在生物化工生产过程中，一些含水物料在进行反应或分离操作前，需要在线流加浓硫酸等酸溶剂调整物料的pH值。浓硫酸等一些酸溶剂在高浓度、低温度的条件下，腐蚀性较弱，可以采用碳钢或普通的不锈钢储存或输送，但在实际生产过程中，一些含水物料需要流加少量的硫酸溶剂调节酸度，即pH值，当温度较高时，在酸浓度由高向低混合进入含水物料过程中，即浓酸溶剂在含水物料中的扩散和稀释过程，会产生较强的腐蚀性，腐蚀酸溶剂在线流加设备及进料口附近的物料输送管线，特别是当物料溶液中还含有微量的有机酸时，物料的混合过程的腐蚀性会更大，甚至不能采用钛材，通常需要采用非金属材料的设备进行酸溶剂在线流加操作。虽然采用非金属材料，如聚四氟乙烯、聚乙烯等材料，可以解决流加过程的腐蚀问题，但聚四氟乙烯、聚乙烯等非金属材料多为挤压或粉末挤压成型，强度差，特别是当温度较高时，不能使用，或材料强度下降，容易损坏。因此，有必要开发一种耐温、强度大、耐腐蚀的酸溶剂在线流加装置。

为此，设计一种酸溶剂在线流加装置，解决以上问题。

技术实现要素：

本实用新型为克服以上不足，提供一种酸溶剂在线流加装置，包括壳体、酸溶剂流加管及填料组件，壳体为卧式筒体，壳体两端分别设置物料进料口及加酸物料出料口；壳体上部设有酸溶剂流加口，酸溶剂流加管插入酸溶剂流加口内，酸溶剂流加管顶部设置酸溶剂进料口，酸溶剂流加管下部侧面设置酸溶剂出料口；填料组件设置于所述酸溶剂流加口和物料出料口之间；物料依次通过物料进料口、酸溶剂流加管及填料组件，混合均匀的加酸物料从物料出料口流出。

填料组件包括填料段、压栅衬网和填料压栅，填料段通过设置在左右两侧的压栅衬网和填料压栅固定；填料段、压栅衬网及填料压栅的材质不会与溶剂酸稀释过程的物料21及加酸物料22发生化学反应；填料段的填料为规整填料或颗粒填料，压栅衬网的网格尺寸小于填料尺寸。

酸溶剂流加管通过设置流加管安装法兰与酸溶剂流加口连接。

酸溶剂流加管包括外管和内衬管，内衬管置于外管内部；内衬管设置内衬管流道33，底部设置底孔32，用于停车检修放料，底孔配有底塞31；

酸溶剂流加管的外管顶部设有流加管进料法兰；外管的长度不超过的酸溶剂出料口39，即酸溶剂出料口至底孔段不设置外管，为单一的内衬管38。

酸溶剂出料口设置在酸溶剂流加管下部且靠近填料组件的一侧。

酸溶剂流加管的外管的材质为金属，优选不锈钢或钛材；内衬管材质为非金属，优选聚四氟乙烯、聚乙烯和聚丙烯；内衬管底塞的材质为非金属，优选聚四氟乙烯、聚乙烯和聚丙烯；压栅衬网、填料压栅及填料段的材质为不锈钢或钛材。

一种酸溶剂在线流加装置还包括在线流加控制系统，在线流加控制系统包括物料流量计F1、酸溶剂流量计F2、开关阀HV、酸度计pH、调节阀FV、控制器；物料流量计F1设置在物料的入口管线上，可实时监测物料的流量，物料的入口管线通过进料口法兰2连接物料进料口8，酸溶剂流量计F2设置在酸溶剂的入口管线上，可实时监测酸溶剂的流量，酸溶剂的入口管线，通过流加管进料法兰36连接酸溶剂流加管的酸溶剂进料口37；调节阀FV和开关阀HV均设置在酸溶剂的入口管线上，调节控制酸溶剂的添加量；酸度计pH设置在加酸物料出口管线上，加酸后物料出口管线通过出料口法兰10接加酸物料出料口9。

物料流量计F1、酸溶剂流量计F2和酸度计pH通过仪表信号线连接控制器，控制器仪表信号线连接开关阀和调节阀。

优选的，所述一种酸溶剂在线流加装置还包括显示器和报警器，控制器通过信号线连接显示器和报警器；控制器采用PLC控制器，或DCS控制器，或单片机。

控制器中预设有目标酸度范围；当酸度计检测到加酸后物料出口管线上的酸度高于目标酸度范围的最大值时，控制器发送信号到调节阀和开关阀，开关阀关闭，使酸溶剂不再从酸溶剂的入口管线加入酸溶剂流加管；调节阀调节酸溶剂流量减少；当酸度计检测到加酸后物料出口管线上的酸度低于目标酸度范围的最小值时，控制器发送信号到调节阀和开关阀，开关阀打开，使酸溶剂从酸溶剂的入口管线加入酸溶剂流加管；调节阀调节酸溶剂流量增加。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所述的一种酸溶剂在线流加装置，使用方便，可长周期稳定操作；

酸溶剂流加管具有金属及非金属的双层复合结构，解决耐腐蚀的非金属材料强度差、不耐温的问题；

流加设备内设置填料段可以强化酸的分散，避免酸溶剂混合过程对设备壳体的腐蚀；

物料流量计、酸溶剂流量计、酸度计、调节阀、开关阀的设置，解决了一旦出现物料量降低或停料时，进料管附近酸溶剂富集、滞留及返混，腐蚀酸溶剂流加设备等问题；

从根本上解决了酸溶剂腐蚀在线流加管附近管线，以及腐蚀下游输送设备等问题，具有积极的使用效果。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种酸溶剂在线流加装置的结构示意图；

图2为本实用新型所述的酸溶剂流加套管的结构示意图；

图3为本实用新型所述的流加管内衬管的结构示意图；

图4为本实用新型所述的填料压栅的侧视结构示意图；

图5为本实用新型所述的压栅衬网的侧视结构示意图；

图6为本实用新型所述的在线流加控制系统实施示意图；

图7为本实用新型所述的在线流加控制系统框图；

其中1-壳体；2-进料口法兰；3-酸溶剂流加口；4-酸溶剂流加管； 5-压栅衬网；6-填料压栅；7-填料段；8-物料进料口；9-加酸物料出料口；10-出料口法兰；21-物料；22-加酸物料；23-酸溶剂；31-内衬管底塞；32-内衬管底孔；33-内衬管流道；34-流加管安装法兰；35- 外管；36-流加管进料法兰；37-酸溶剂进料口；38-内衬管；39-酸溶剂出料口；

F1-物料流量计；F2-酸溶剂流量计；pH-酸度计；FV-调节阀；HV- 开关阀。

具体实施方式

以下将结合本实用新型的实施例参照附图进行详细叙述。

一种酸溶剂在线流加装置，包括壳体1、酸溶剂流加管4及填料组件，壳体1为卧式筒体，壳体1两端分别设置物料进料口8及物料出料口9；壳体1上部设有酸溶剂流加口3，酸溶剂流加管4插入酸溶剂流加口3内，酸溶剂流加管4顶部设置酸溶剂进料口37，酸溶剂流加管4下部侧面设置酸溶剂出料口39；填料组件设置于所述酸溶剂流加口3和物料出料口9之间；物料21依次通过物料进料口8、酸溶剂流加管4及填料组件，混合均匀的加酸物料22从物料出料口 9流出。

填料组件包括填料段7、压栅衬网5和填料压栅6，填料段7通过设置在左右两侧的压栅衬网5和填料压栅6固定；填料段7、压栅衬网5及填料压栅6的材质不会与溶剂酸稀释过程的物料及含酸物料发生化学反应；填料段7的填料为规整填料或颗粒填料，压栅衬网5 的网格尺寸小于填料尺寸。

酸溶剂流加管4通过设置流加管安装法兰34与酸溶剂流加口3 连接。

酸溶剂流加管4包括外管35和内衬管38，内衬管38置于外管 35内部；内衬管38设置内衬管流道33，底部设置底孔32，用于停车检修放料，底孔32配有底塞31；

酸溶剂流加管4的外管35顶部设有流加管进料法兰36；外管35 的长度不超过的酸溶剂出料口39，即酸溶剂出料口39至底孔32段不设置外管35，为单一的内衬管38。

酸溶剂出料口39设置在酸溶剂流加管4下部且靠近填料组件的一侧。

酸溶剂流加管4的外管35的材质为金属，优选不锈钢或钛材；内衬管38材质为非金属，优选聚四氟乙烯、聚乙烯和聚丙烯；内衬管底塞31的材质为非金属，优选聚四氟乙烯、聚乙烯和聚丙烯；压栅衬网5、填料压栅6及填料段7的材质为不锈钢或钛材。

一种酸溶剂在线流加装置还包括在线流加控制系统，在线流加控制系统包括物料流量计F1、酸溶剂流量计F2、开关阀HV、酸度计 pH、调节阀FV、控制器；物料流量计F1设置在物料21的入口管线上，可实时监测物料21的流量，物料21的入口管线通过进料口法兰 2连接物料进料口8，酸溶剂流量计F2设置在酸溶剂23的入口管线上，可实时监测酸溶剂23的流量，酸溶剂23的入口管线，通过流加管进料法兰36连接酸溶剂流加管4的酸溶剂进料口37；调节阀FV 和开关阀HV均设置在酸溶剂23的入口管线上，调节控制酸溶剂23 的添加量；酸度计pH设置在加酸物料22出口管线上，加酸后物料出口管线通过出料口法兰10连接加酸物料出料口9。

物料流量计F1、酸溶剂流量计F2和酸度计pH通过仪表信号线连接控制器，控制器仪表信号线连接开关阀和调节阀。

优选的，所述一种酸溶剂在线流加装置还包括显示器和报警器，控制器通过信号线连接显示器和报警器；控制器采用PLC控制器，或DCS控制器，或单片机。

优选的PLC控制器为西门子S7-300。

优选的DCC控制器为浙大中控JX-300XP。

优选的单片机的型号为89C52。

控制过程：

控制器中预设有目标酸度范围；当酸度计检测到加酸后物料出口管线上的酸度高于目标酸度范围的最大值时，控制器发送信号到调节阀和开关阀，开关阀关闭，使酸溶剂不再从酸溶剂的入口管线加入酸溶剂流加管；调节阀调节酸溶剂流量减少；当酸度计检测到加酸后物料出口管线上的酸度低于目标酸度范围的最小值时，控制器发送信号到调节阀和开关阀，开关阀打开，使酸溶剂从酸溶剂的入口管线加入酸溶剂流加管；调节阀调节酸溶剂流量增加。

实施例1：

在以玉米为原料生产酒精的过程中，拌料是一个重要生产单元，是一个按一定料水比例制备玉米粉浆的过程，为后续采用液化酶将玉米原料中的淀粉变为短链糊精的液化操作提供粉浆原料。按照液化酶的使用要求，在这个过程中需要向拌料水中流加浓硫酸，控制拌料水的pH值，使拌料得到的玉米粉浆的pH值满足液化酶的工作要求，拌料水温度为50～90℃。在一种酸溶剂在线流加装置中，除酸溶剂流加管4的内衬管38以外，与物料接触的管线及设备的材质均为钛材。

在年产10万吨酒精生产装置的玉米粉浆拌料单元，采用本实用新型公开的一种酸溶剂在线流加装置，通过进料口法兰2与粉浆输送管线连接，通过流加管进料法兰36与浓硫酸溶剂入口管线连接。

酸溶剂流加管4的直径为200mm，长度为2000mm，填料段7 的长度为500mm，酸溶剂流加口3的直径为DN50mm。

酸溶剂流加管4由外管35和内衬管38组成，出料口39的开孔方向与物料21的流动方向一致。酸溶剂流加管4的外管35的材质为钛材，内衬管38材质为聚四氟乙烯。

外管35为DN20，内衬管底孔32直径为12mm、内衬管流道33 直径为8mm，酸溶剂出料口39开孔直径为8mm，外管35的材质为钛材，内衬管38内衬管及底塞31的材质均为聚四氟乙烯。

酸溶剂流加设备设置填料段7，填料为颗粒填料38#矩鞍环，填料段通过压栅衬网5、填料压栅6固定压实，压栅衬网5的丝径为 1mm，目数为18目，且压栅衬网5的网孔尺寸小于颗粒填料38#矩鞍环的尺寸，填料段7、压栅衬网5及填料压栅6的材质不会与溶剂酸稀释过程中的物料及含酸物料发生反应，填料段7填料、压栅衬网 5及填料压栅6的材质为钛材。参见图1、图4及图5。

酸溶剂流加设备操作：酸溶剂23浓硫酸进料管线通过酸溶剂流加管进料法兰36与酸溶剂流加设备连接，物料21即拌料水送入壳体 1，在壳体1中进行混合操作。壳体1右侧送出的加酸物料22，即加酸后的拌料水通过酸度计pH测定pH值，并通过酸溶剂调节阀FV 与酸溶剂流量计F2串级控制设置，使加酸物料加酸后的拌料水的pH 值控制范围为5.5～6.5，当物料流量计F1的流速低于0.5m/s时，关闭浓酸溶剂流加管线上的开关阀HV。

采用PLC控制器，PLC控制器选用西门子S7-300。

装置实际运行结果表明：采用本实用新型公开的一种酸溶剂在线流加装置，向拌料水中流加硫酸溶剂，控制拌料水的pH值在5.5～6.5，保证配制的粉浆的pH值达到液化酶的工作要求。在一年的生产周期内，一种酸溶剂在线流加装置的在线流加设备、酸溶剂流加口、物料输送管线没有腐蚀，保持了生产的连续稳定，解决了在温度较高的条件下，向拌料水流加酸溶剂，酸浓度由高向低混合进入粉浆物料过程中，即浓酸溶剂在拌料水中扩散和稀释过程，腐蚀在线流加设备及酸溶剂进料口输送管线的行业难题。

实施例2：

在以玉米为原料生产酒精的过程中，发酵是一个重要生产单元，是以玉米液化醪为原料，通过糖化酶分解葡萄糖，再通过酒母的代谢生产酒精。首先需要向液化醪原料中流加浓硫酸溶剂，控制液化醪的 pH值，满足酒母的工作要求，其中液化醪温度为45～60℃。

在年产10万吨酒精生产装置的玉米发酵单元，采用本实用新型公开的一种酸溶剂在线流加装置，通过进料口法兰2与液化醪原料输送管线连接，再通过流加管进料法兰36与浓硫酸溶剂管线连接。在一种酸溶剂在线流加装置中，除酸溶剂流加管4的内衬管38材质选型外，与物料接触的管线及设备的材质均为不锈钢304。

酸溶剂流加设备的直径为200mm，长度为2500mm，填料段7 的长度为500mm，酸溶剂流加口3的直径为DN50。

酸溶剂出料口39开孔方向与物料21的流动方向一致。酸溶剂流加管4的内衬管38的材质为聚乙烯。酸溶剂流加管4通过设置流加管安装法兰34与酸溶剂流加口3连接，内衬管38底部设置底孔32，检修时用于放料，操作过程中采用底塞31封闭。参见图2及图3。

外管35为DN20，内衬管底孔32直径为12mm、内衬管流道33 直径为8mm，酸溶剂出料口39的直径为8mm，外管35的材质为304，内衬管38及内衬管底塞31的材质为聚乙烯。

酸溶剂流加设备设置填料段7，填料形式为规整填料，填料段通过压栅衬网5、填料压栅6固定压实，压栅衬网的丝径为1mm，目数为10目，填料段、压栅衬网及填料压栅的材质不会与溶剂酸稀释过程的物料及含酸物料发生反应，填料段填料、压栅衬网及填料压栅的材质为不锈钢304。参见图1、图4及图5。

酸溶剂流加设备操作：酸溶剂23浓硫酸溶剂进料管线通过流加管进料法兰36与酸溶剂流加设备连接，物料21液化醪送入壳体1，与浓硫酸进行混合操作，壳体1右侧送出的加酸物料22，即加酸后的液化醪通过加酸物料输送管线的酸度计pH测定pH值，并通过酸溶剂调节阀FV与酸溶剂流量计F2控制，pH值控制范围为3.5～5.5，当物料流量计F1的流速低于0.5m/s时，关闭酸溶剂流加管线上的开关阀HV。

采用DCS控制器，DCS控制器选用浙大中控JX-300XP。

装置实际运行结果表明：采用本实用新型公开的一种酸溶剂在线流加装置，向液化醪中流加硫酸溶剂，控制液化醪的pH值在3.5～5.5，保证液化醪的pH值达到糖化酶及酵母的工作要求。在一年的生产周期内，一种酸溶剂在线流加装置的在线流加设备、酸溶剂流加口、物料输送管线没有腐蚀，保持了生产的连续稳定，解决了向液化醪中流加浓硫酸溶剂，硫酸浓度由高向低混合进入液化醪过程中，即浓硫酸在液化醪中扩散和稀释过程，腐蚀在线流加设备及液化醪输送管线的行业难题。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，坐标中的“X”、“Y”、“Z”指的是其在空间内的相互位置或方位关系，仅为了便于对本实用新型的运动或位置关系的描述，而不能理解为是对其作出的限定。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。