抗結(jié)劑溶液配制系統(tǒng)設(shè)計(jì)淺析

尹寅政 劉 偉

化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院 長(zhǎng)沙 410116 大連里瓦泵業(yè)有限公司 大連 116000

抗結(jié)劑溶液配制系統(tǒng)設(shè)計(jì)淺析

尹寅政*劉 偉

化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院 長(zhǎng)沙 410116 大連里瓦泵業(yè)有限公司 大連 116000

國(guó)外某鉀肥廠設(shè)計(jì)采用抗結(jié)劑溶液配制系統(tǒng)，對(duì)其流程、布置進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

抗結(jié)劑 流程 布置

抗結(jié)劑是防止顆粒或粉狀物料聚集結(jié)塊、保持其松散或自由流動(dòng)的物質(zhì)，常被應(yīng)用于顆粒、粉末狀化工產(chǎn)品或食品中。國(guó)外某鉀肥廠采用亞鐵氰化鉀、碳酸鈉兩種物質(zhì)作為抗結(jié)劑添加到氯化鉀產(chǎn)品中。本文對(duì)該項(xiàng)目抗結(jié)劑溶液配制系統(tǒng)流程、布置進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1 工藝流程簡(jiǎn)述

整個(gè)配制系統(tǒng)分為大袋卸料站、溶解輸送系統(tǒng)兩個(gè)部分。其工藝流程見圖1。

圖1 溶液配制系統(tǒng)流程

1.1 大袋卸料站

抗結(jié)塊劑給藥裝置的第一部分是大袋卸料站。這個(gè)設(shè)施包括亞鐵氰化鉀、碳酸鈉兩個(gè)卸料站，設(shè)在氯化鉀干燥車間的+17.000m平臺(tái)上。

袋裝抗結(jié)塊劑物質(zhì)經(jīng)車間內(nèi)的橋式吊車放置于+17.000平臺(tái)。亞鐵氰化鉀、碳酸鈉大袋容量均超過300kg。

儲(chǔ)存量按兩個(gè)星期的需求量考慮。每種物質(zhì)約每?jī)芍苄?個(gè)大袋，必須將其轉(zhuǎn)至+17.000m平臺(tái)。

兩個(gè)卸料站中間共用一個(gè)電動(dòng)葫蘆。卸料站內(nèi)設(shè)自動(dòng)切割裝置，可將物料包裝袋切割，倒入指定的緩沖容器內(nèi)。此外還設(shè)有氣壓轉(zhuǎn)動(dòng)裝置對(duì)物料進(jìn)行疏松防其堵料。

為防止破袋時(shí)粉塵四逸，兩個(gè)大袋卸料站各設(shè)抽吸系統(tǒng)(帶消音器)進(jìn)行除塵。

1.2 溶解輸送系統(tǒng)

抗結(jié)劑進(jìn)緩沖容器后，經(jīng)螺旋輸送機(jī)加入混合槽進(jìn)行溶解。溶解后自流至緩沖罐。緩沖罐中溶液經(jīng)計(jì)量泵送至混合器與氯化鉀產(chǎn)品定量混合。

2 控制原理

2.1 大袋卸料站

盛放粉體溶質(zhì)的料倉經(jīng)氣動(dòng)插板閥與上端的投料倉相連。當(dāng)料倉中溶質(zhì)處于低料位時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)控制柜聲光報(bào)警提示人工手動(dòng)破袋加藥，信號(hào)遠(yuǎn)傳DCS同時(shí)進(jìn)行缺料報(bào)警。計(jì)量螺桿停止，氣動(dòng)插板閥打開，溶質(zhì)經(jīng)投料倉落入料倉中，到高料位時(shí)，氣動(dòng)插板閥關(guān)閉，此時(shí)如有加藥請(qǐng)求，計(jì)量螺桿開啟。當(dāng)處于低料位后，超過設(shè)定時(shí)間(可調(diào)整)后，仍未到高料位，則發(fā)出聲光報(bào)警，以提示人工加料到投料倉。

2.2 溶解輸送系統(tǒng)

2.2.1 溶解

溶解流程為間歇操作。分為首次使用和連續(xù)使用兩種控制流程。

首次使用時(shí)，混合罐和緩沖罐均無液位，混合罐低液位報(bào)警，緩沖罐低低液位報(bào)警，此時(shí)由DCS根據(jù)配比關(guān)系設(shè)定水投加量以及亞鐵氰化鉀和碳酸鈉的投加量。如設(shè)定水投加量為1000L/h,亞鐵氰化鉀投加量為50kg/h,碳酸鈉投加量為30kg/h。當(dāng)混合槽出口氣動(dòng)球閥關(guān)閉時(shí)，如果混合槽處于低液位，自動(dòng)打開進(jìn)水氣動(dòng)閥和計(jì)量螺桿。此時(shí)配料過程正式啟動(dòng)，三種物料分別執(zhí)行PID閉環(huán)控制：根據(jù)水的投加量設(shè)定值1000L/h以及流量計(jì)反饋的實(shí)際值閉環(huán)調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，使進(jìn)水量始終保持在設(shè)定值1000L/h。同時(shí)根據(jù)水的進(jìn)出口溫度、換熱比、換熱量、流量等參數(shù)合理設(shè)定電加熱器溫度，以保證加水溫度正常。亞鐵氰化鉀根據(jù)設(shè)定值50kg/h以及稱重模塊的反饋值(單位時(shí)間重量的差值即為投加量)閉環(huán)調(diào)節(jié)螺桿泵頻率，使進(jìn)料量始終保持在設(shè)定值50kg/h；碳酸鈉根據(jù)設(shè)定值30kg/h以及稱重模塊的反饋值(單位時(shí)間重量的差值即為投加量)閉環(huán)調(diào)節(jié)螺桿泵頻率，使進(jìn)料量始終保持在設(shè)定30kg/h；如果混合槽處于高液位時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水氣動(dòng)閥和計(jì)量螺桿，開啟混合槽攪拌器。攪拌一段時(shí)間(可設(shè)定)后，輸出配料完成信號(hào)。當(dāng)緩沖罐低液位報(bào)警時(shí)，開啟混合罐出口氣動(dòng)閥，混合罐溶液自流至緩沖罐。

首次配料結(jié)束后，混合槽處于低液位報(bào)警，緩沖罐處于滿罐狀態(tài)，開始計(jì)量泵輸送后緩沖罐液位逐漸降低，當(dāng)緩沖罐達(dá)到中間設(shè)定液位時(shí)，混合罐此時(shí)仍處于低液位，自動(dòng)開啟循環(huán)式加熱器，關(guān)閉混合槽出口氣動(dòng)球閥并自動(dòng)打開進(jìn)水氣動(dòng)閥和計(jì)量螺桿啟動(dòng)配料過程，配料過程同上。(注意：中間液位設(shè)定值應(yīng)根據(jù)計(jì)量泵輸出速度合理計(jì)算，即當(dāng)緩沖罐達(dá)到低液位時(shí)，混合罐配料及攪拌結(jié)束，間隔時(shí)間不宜過長(zhǎng)。)緩沖罐達(dá)到低液位時(shí)開啟混合槽出口氣動(dòng)球閥，使混合完成的介質(zhì)自動(dòng)流入緩沖罐，等待計(jì)量泵輸出。此時(shí)混合槽又處于低液位，緩沖罐處于滿罐狀態(tài)，循環(huán)此過程。

緩沖罐低低液位報(bào)警停泵，緩沖罐低液位+混合罐配料完成信號(hào)控制混合槽出口氣動(dòng)球閥開啟進(jìn)料。

混合槽與緩沖罐需電伴熱，電伴熱內(nèi)部由機(jī)械式溫控表自動(dòng)控制溫度。

2.2.2 輸送

輸送流程為連續(xù)操作。緩沖罐在間歇的溶解流程和連續(xù)的輸送流程中間起紐帶作用。當(dāng)緩沖罐未處于低液位報(bào)警時(shí)，可開啟計(jì)量泵進(jìn)行加注。計(jì)量泵一開一備，通過啟停計(jì)量泵進(jìn)出口氣動(dòng)閥進(jìn)行切換。出口流量計(jì)流量作為反饋信號(hào)，與氯化鉀溜槽上沖板流量計(jì)流量比值調(diào)節(jié)形成閉環(huán)控制調(diào)節(jié)計(jì)量泵電機(jī)頻率，以達(dá)到按比例向氯化鉀產(chǎn)品添加抗結(jié)劑溶液的功能。手動(dòng)操作時(shí)，各設(shè)備均可單獨(dú)進(jìn)行啟停，互不干涉。

3 設(shè)備布置

本設(shè)計(jì)采用的主要設(shè)備見表1。

表1 主要設(shè)備

其設(shè)備整體布置見圖2，為SP3D橫型示意圖。

圖2 設(shè)備整體布置

在有抗結(jié)劑粉末、溶液分布的作業(yè)場(chǎng)所，即+8.000平臺(tái)、+17.000平臺(tái)距設(shè)備中心半徑10m范圍之內(nèi)各設(shè)置一個(gè)洗眼器，降低化學(xué)物質(zhì)可能造成的傷害。且在洗眼器的1.5m半徑范圍之內(nèi)，不能有電氣開關(guān)，以免發(fā)生電器短路。

4 設(shè)計(jì)中其他注意事項(xiàng)

4.1 危險(xiǎn)化學(xué)品貯存要求

查詢msds得知亞鐵氰化鉀的LD50=1600～3200mg/kg(小鼠經(jīng)口)，碳酸鈉的LD50=4090 mg/kg(小鼠經(jīng)口)根據(jù)GB 5044-85中表1的分級(jí)，亞鐵氰化鉀、碳酸鈉均屬于中度危害介質(zhì)。因此設(shè)計(jì)要求EL+17.000的抗結(jié)劑操作鋼平臺(tái)內(nèi)亞鐵氰化鉀和碳酸鈉貯存量均嚴(yán)禁超過1袋的量。

4.2 危險(xiǎn)化學(xué)品裝卸運(yùn)輸

操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。不應(yīng)用手接觸亞鐵氰化鉀和碳酸鈉，裝卸、拆包時(shí)應(yīng)戴上防護(hù)的橡膠手套及其他防護(hù)用具進(jìn)行操作。

4.3 設(shè)備和管道使用及維護(hù)

泵、風(fēng)機(jī)、攪拌不能在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行維護(hù)、維修。

對(duì)于電動(dòng)葫蘆，要求在醒目處標(biāo)出允許吊裝的極限荷載。

設(shè)備維修時(shí)，必須掛上警示牌，通知控制室、班組長(zhǎng)及現(xiàn)場(chǎng)操作人員。

輸送抗結(jié)劑溶液采用的是螺桿泵，因此泵后管線上設(shè)置了安全閥。安全閥檢驗(yàn)和維修應(yīng)滿足《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程—工業(yè)管道》TSG D0001-2009第五節(jié)的要求。

5 結(jié)語

本抗結(jié)劑溶液配制系統(tǒng)設(shè)備布置緊湊，盡可能少使用人工操作，自動(dòng)化程度較高，有效的減少操作人員接觸抗結(jié)劑等化學(xué)物質(zhì)的幾率并可實(shí)現(xiàn)精確添加抗結(jié)劑的目的。但目前在鉀肥等行業(yè)應(yīng)用較少，具有推廣的意義。

1 TSG D0001-2009，壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程——工業(yè)管道[S].

2 GB 5044-85，職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)[S].

2016-10-31)

*尹寅政：工程師，注冊(cè)化工工程師，注冊(cè)咨詢工程師(投資)，注冊(cè)環(huán)保工程師。2010年畢業(yè)于天津大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)獲碩士學(xué)位。一直從事化工設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電話：18684922635，E-mail: yinyinzheng@sina.com。