一种高浓度甲醛生产线的分布式控制系统的制作方法

本发明涉及一种高浓度甲醛生产线的分布式控制系统。

背景技术：

原控制系统存在着流量、温度、液位、氧含量等参数控制不稳定，存在着甲醇投料量波动，氧含量波动等安全隐患，产品含量不稳定，开停车次数多，自动化程度低，影响生产效率。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种安全环保、提高燃烧效率的高浓度甲醛生产线的分布式控制系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高浓度甲醛生产线的分布式控制系统，新鲜空气通过加压风机与循环气体的混合物由二台风机进入系统，用甲醇泵将甲醇送入生产装置，通过环状喷头注入空气流中，位于预蒸发器的顶部，甲醇的流量由一质量流量计进行计量，甲醇流量由一调节阀门联锁控制，甲醇浓度由工艺气流量和甲醇流量计算生成，空气与甲醇混合物进入甲醇蒸发器，甲醇在蒸发器和预蒸发器内蒸发，气体混合物被加热至160-180℃；甲醇的氧化发生在反应器管程中的催化剂床层上，管中装有1.4米的金属氧化物催化剂，在所有的催化剂管中，均匀抽取7根催化剂管中加入热电偶，对其不同区域、不同反应高度的反应温度进行测量，当温度出现异常时，甲醇安全系统联锁，反应器壳程充满导热油，以移去反应产生的部分反应热，反应器中的7根多管热电偶，每根上由高到低有9个点，共63个输入点，通过多路发送器接入分布式的i/o系统，多路发送器与接收器配对使用，反应器各层的温度能显示出来，能及时掌握催化剂的使用情况，反应器壳程充满了沸腾的导热油，以得到最大的传热效率，导热油通过虹吸循环从反应器壳程进入导热油冷凝器，导热油蒸汽在导热油冷凝器中冷凝变成液体，并循环进入反应器，反应后气体进入反应器底部，如果温度过高，甲醇系统和风机系统同时联锁跳停，工艺气体进入蒸发器壳程中，气体被冷却至130-150℃，然后反应后气体进入第一吸收塔，最后再进入第二吸收塔，第一吸收塔由两个填料区和两块阀板组成，第二吸收塔由17块泡罩板组成，进入第一吸收塔的热反应后气体混合冷却后，塔釜的甲醛浓度为50-60%，一部分甲醛进行循环吸收，另一部分的福尔马林从第一吸收塔的底部排出，通过生产线调节阀与第一吸收塔液位联锁，从而保证了液位的平衡，控制第一吸收塔的塔釜液位，以及最终产品的流量，第二吸收塔底部的福尔马林用泵循环经过换热器，并且经第二吸收塔内每个塔板上的冷却水盘管的循环冷却水冷却，即可转移走热量，工艺水由第二吸收塔顶部加入，与气流逆流接触，通过一流量计与工艺水调节阀联锁控制工艺水的加入量，二者的流量比决定最终产品的甲醛的浓度，经第二吸收塔吸收后的贫气分为两部分，一部分由调节阀控制进入排放控制系统的量，另一部分则进入两台风机，进入排放控制系统的贫气量由氧气分析阀控制，氧气分析阀控制循环气体和新鲜空气的比例，以保持风机出口工艺气体中氧气浓度保持恒定在10.5-11%；进入排放控制系统的贫气与预热器中的尾气换热，在贵重金属催化剂床层上进行氧化，由于贫气在排放控制系统反应器中完全氧化，放出大量的反应热，尾气的温度升高，当尾气温度过高时，为了保护设备装置及运行的平稳，甲醇系统联锁跳停，排放的尾气在蒸汽发生器中与锅炉给水换热，然后进入预热器，经与贫气换热后，排入大气。

本发明的进一步改进在于：系统中通过控制加压风机变频的开度，来控制新鲜空气的加入量，通过氧气分析阀开度控制到风机系统和排放控制系统的贫气比例达到控制氧含量的目的，系统氧含量通过两台在线检测仪进行在线检测，并将检测结果调节氧气分析阀的开度。

本发明的进一步改进在于：导热油冷凝器亦用作蒸汽锅炉，所产生的大量蒸汽供应氯甲烷车间、多聚车间和公用工程冷冻机组制冷使用，蒸汽的管道上装有控制观察设备，所述控制观察设备包括调节阀、流量计、压力变送器，蒸汽调节阀控制蒸汽的压力。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明通过控制甲醇与空气的加入配比，通过不完全氧化生成甲醛，在吸收过程中控制水的加入量，从而达到生产高浓度甲醛的目的。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图中标号：1－加压风机、2－风机、3－风机、4－甲醇泵、5－预蒸发器、6-反应器、7-导热油冷凝器、8-第一吸收塔、9-第二吸收塔、10-预热器、11-排放控制系统反应器、12-蒸汽发生器、13-甲醛蒸发器、14-换热器、15-氧气分析阀、16-福尔马林用泵。

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。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的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。

如图1示出了本发明一种高浓度甲醛生产线的分布式控制系统的一种实施方式，新鲜空气通过加压风机1与循环气体的混合物由二台风机2、3进入系统，本发明中通过控制加压风机1变频的开度，来控制新鲜空气的加入量，通过氧气分析阀开度控制到风机系统和排放控制系统的贫气比例达到控制氧含量的目的，系统氧含量通过两台再线检测仪进行再线检测，并将检测结果调节氧气分析阀的开度。

用甲醇泵4将甲醇送入生产装置，通过环状喷头注入空气流中，位于预蒸发器5的顶部，甲醇的流量由一质量流量计进行计量，甲醇流量由一调节阀门联锁控制，甲醇浓度由工艺气流量和甲醇流量计算生成，如出现甲醇流量、甲醇浓度、反应温度等的异常、风机跳停等情况出现，所有的甲醇系统包括泵机，流量调节阀门，开关阀门均与甲醇安全系统联锁跳停和关闭，空气与甲醇混合物进入甲醇蒸发器13，甲醇在蒸发器和预蒸发器5内蒸发，气体混合物被加热至160-180℃。

甲醇的氧化发生在反应器6管程中的催化剂床层上，管中装有1.4米的金属氧化物催化剂，在所有的催化剂管中，均匀抽取7根催化剂管中加入热电偶，对其不同区域、不同反应高度的反应温度进行测量，当温度出现异常时，甲醇安全系统联锁，反应器壳程充满导热油，以移去反应产生的部分反应热，反应器6中的7根多管热电偶，每根上由高到低有9个点，共63个输入点，通过多路发送器接入分布式的i/o系统，多路发送器与接收器配对使用，反应器6各层的温度能显示出来，能及时掌握催化剂的使用情况。

反应器壳程充满了沸腾的导热油，以得到最大的传热效率，导热油通过虹吸循环从反应器壳程进入导热油冷凝器7，导热油蒸汽在导热油冷凝器7中冷凝变成液体，并循环进入反应器6，导热油冷凝器7亦用作蒸汽锅炉，所产生的大量蒸汽，供应氯甲烷车间、多聚车间和公用工程冷冻机组制冷使用，蒸汽的管道上装有调节阀、流量计、压力变送等控制观察设备，蒸汽调节阀控制蒸汽的压力。

反应后气体进入反应器6底部，如底部温度过高，可能会导致着火的风险，因此设置了联锁，如果温度过高，甲醇系统和风机系统同时联锁跳停工艺气体进入蒸发器13壳程中，气体被冷却至130-150℃，然后反应后气体进入第一吸收塔8，最后再进入第二吸收塔9。

第一吸收塔8由两个填料区和两块阀板组成，第二吸收塔9由17块泡罩板组成，进入第一吸收塔8的热反应后气体混合冷却后，塔釜的甲醛浓度为50-60%，一部分甲醛进行循环吸收，另一部分的福尔马林从第一吸收塔8的底部排出，通过生产线调节阀与第一吸收塔8液位联锁，从而保证了液位的平衡，控制第一吸收塔8的塔釜液位，以及最终产品的流量。

第二吸收塔9底部的福尔马林用泵10循环经过预蒸发器5和换热器14，并且经第二吸收塔9内每个塔板上的冷却水盘管的循环冷却水冷却，即可转移走热量，工艺水由第二吸收塔9顶部加入，与气流逆流接触，通过一流量计与工艺水调节阀联锁控制工艺水的加入量，二者的流量比决定最终产品的甲醛的浓度。

经第二吸收塔9吸收后的贫气分为两部分，一部分由调节阀控制进入排放控制系统的量，另一部分则进入风机2、3，进入排放控制系统的贫气量由氧气分析阀15控制，氧气分析阀15控制循环气体和新鲜空气的比例，以保持风机出口工艺气体中氧气浓度保持恒定在10.5-11%。

进入排放控制系统的贫气与预热器10中的尾气换热，在贵重金属催化剂床层上进行氧化，由于贫气在放控制系统反应器10中完全氧化，放出大量的反应热，尾气的温度升高，当尾气温度过高时，为了保护设备装置及运行的平稳，甲醇系统联锁跳停，排放的尾气在蒸汽发生器12中与锅炉给水换热，然后进入预热器10，经与贫气换热后，排入大气。

导热油冷凝器7亦用作蒸汽锅炉，所产生的大量蒸汽供应氯甲烷车间、多聚车间和公用工程冷冻机组制冷使用，蒸汽的管道上装有控制观察设备，所述控制观察设备包括调节阀、流量计、压力变送器，蒸汽调节阀控制蒸汽的压力。

高浓度甲醛的生产是采用固定床气相氧化反应器在金属氧化催化剂上发生，反应方程式为：

ch3oh+1/202→ch2o+h2odh=159kj/mol

空气中的甲醇含量大约维持在4-10vol%之间,如甲醇含量高于10%，系统甲醇联锁，保证系统的安全，气量反应后经过吸收塔吸收后的部分工艺气反应贫气，再进入工艺气循环体系，降低了工艺气中的氧含量，能避免爆炸性混合物的形成，另一部分进入排放控制系统，催化燃烧后达标排放。甲醛主反应器通过汽化吸热传热介质（导热油），从反应器中移走反应热，导热油所带走的热量用于生产蒸汽。

本系统的压力、液位等仪表均采用高精度的变送器，能对现场压力及液位等精准检测，再通过相关联的调节回路进行控制，使整个系统运行平稳，可靠。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相通的功能或者获得与其基本相通的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。