公布日：2023.11.17
申請日：2023.09.04
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F1/66(2023.01)I;C02F1/26(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種疊氮廢水管式快速淬滅裝置及其工作方法，包括水浴箱、淬滅盤管反應(yīng)器、中和盤管反應(yīng)器、盤管換熱器、PLC控制器和多條管路，所述管路包括進(jìn)料管路組、堿液管路、出料管路、換熱管路和循環(huán)管路。本發(fā)明提供的疊氮廢水管式快速淬滅裝置，基于管式反應(yīng)盤的裝置，可使整個淬滅過程的速度提升，僅需5-50min即可完成淬滅，且整體可耐壓至1-2MPa，遠(yuǎn)超常規(guī)反應(yīng)釜，淬滅過程全在管道中進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)淬滅的零泄漏，既有利于降低成本，還能大大降低工業(yè)生產(chǎn)安全問題發(fā)生的概率。
權(quán)利要求書
1.一種疊氮廢水管式快速淬滅裝置，其特征在于，包括水浴箱、淬滅盤管反應(yīng)器、中和盤管反應(yīng)器、盤管換熱器、PLC控制器和多條管路，所述管路包括進(jìn)料管路組、堿液管路、出料管路、換熱管路和循環(huán)管路；所述水浴箱的內(nèi)部盛裝有換熱工藝水，所述水浴箱的底部設(shè)置有出水口，所述循環(huán)管路的一端與出水口固定連接，所述循環(huán)管路的另一端插入水浴箱的內(nèi)部，所述循環(huán)管路上設(shè)置有循環(huán)泵；所述淬滅盤管反應(yīng)器、中和盤管反應(yīng)器和盤管換熱器均固定安裝于水浴箱的內(nèi)部，所述淬滅盤管反應(yīng)器固定安裝在中和盤管反應(yīng)器的下端，且所述淬滅盤管反應(yīng)器的出料口和中和盤管反應(yīng)器的進(jìn)料口通過管路連通，所述盤管換熱器的兩端與換熱管路連通，所述換熱管路用于向盤管換熱器內(nèi)輸入和輸出換熱介質(zhì)；所述進(jìn)料管路組設(shè)置在水浴箱的一側(cè)并延伸至水浴箱內(nèi)，且所述進(jìn)料管路組與淬滅盤管反應(yīng)器的進(jìn)料口固定連接；所述堿液管路的一端與堿液料液源連通，所述堿液管路的另一端與中和盤管反應(yīng)器的進(jìn)料端連通；所述出料管路的一端與中和盤管反應(yīng)器的出料口固定連接，所述出料管路的另一端連接有廢水收集裝置，所述出料管路上設(shè)置有在線離子色譜檢測儀；所述PLC控制器與水浴箱、進(jìn)料管路組、出料管路、換熱管路和循環(huán)管路均電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊氮廢水管式快速淬滅裝置，其特征在于，所述淬滅盤管反應(yīng)器的盤管為由下向上纏繞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊氮廢水管式快速淬滅裝置，其特征在于，所述中和盤管反應(yīng)器的盤管為由下向上纏繞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊氮廢水管式快速淬滅裝置，其特征在于，所述進(jìn)料管路組包括主管路、第一支路和第二支路，所述主管路的一端通過三通連接有第一支路和第二支路，所述主管路的另一端和淬滅盤管反應(yīng)器的底端連通，所述主管路上設(shè)置有第一靜態(tài)混合器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的疊氮廢水管式快速淬滅裝置，其特征在于，所述第一支路由亞硝酸鈉管路和疊氮廢水管路組成，所述亞硝酸鈉管路的一端連接有亞硝酸鈉溶液源，所述亞硝酸鈉管路的另一端與所述疊氮廢水管路連通，所述疊氮廢水管路的一端連接有疊氮廢水源，所述疊氮廢水管路的另一端與亞硝酸鈉管路連通，所述亞硝酸鈉管路和疊氮廢水管路的連接端設(shè)置有第二靜態(tài)混合器，所述第二支路為硫酸管路，所述硫酸管路的一端連接有硫酸溶液源，所述硫酸管路的另一端和主管路連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的疊氮廢水管式快速淬滅裝置，其特征在于，所述亞硝酸鈉管路上固定安裝有第一計(jì)量泵和第一流量計(jì)，所述第一計(jì)量泵和第一流量計(jì)均與PLC控制器電性連接，所述硫酸管路上固定安裝有第二計(jì)量泵和第二流量計(jì)，所述第二計(jì)量泵和第二流量計(jì)均與PLC控制器電性連接，所述堿液管路上固定安裝有第三計(jì)量泵和第三流量計(jì)，所述第三計(jì)量泵和第三流量計(jì)均與PLC控制器電性連接，所述疊氮廢水管路上固定安裝有第四計(jì)量泵和第四流量計(jì)，所述第四計(jì)量泵和第四流量計(jì)均與PLC控制器電性連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊氮廢水管式快速淬滅裝置，其特征在于，所述水浴箱中固定安裝有熱電阻溫度計(jì)，所述熱電阻溫度計(jì)與PLC控制器電性連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊氮廢水管式快速淬滅裝置，其特征在于，所述淬滅盤管反應(yīng)器和中和盤管反應(yīng)器均為PFA材質(zhì)，所述盤管換熱器為金屬材質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊氮廢水管式快速淬滅裝置，其特征在于，所述PLC控制器設(shè)置有人機(jī)交互界面，所述人機(jī)交互界面用于顯示裝置運(yùn)行參數(shù)和報(bào)警提示。
10.一種基于如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的疊氮廢水管式快速淬滅裝置的淬滅方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：S1、開機(jī)：向淬滅盤管反應(yīng)器和中和盤管反應(yīng)器內(nèi)吹掃輸送氮?dú)�，使裝置惰性化，開啟換熱管路，向水浴箱內(nèi)加入換熱工藝水，使換熱工藝水淹沒淬滅盤管反應(yīng)器和中和盤管反應(yīng)器，開啟循環(huán)泵和在線離子色譜檢測儀；S2、連續(xù)淬滅：開啟第三計(jì)量泵，向中和盤管反應(yīng)器內(nèi)通入液堿，液堿流速穩(wěn)定后，開啟第二計(jì)量泵，向淬滅盤管反應(yīng)器中通入硫酸溶液，硫酸溶液流速穩(wěn)定后，開啟第一計(jì)量泵，向淬滅盤管反應(yīng)器中通入亞硝酸鈉溶液，亞硝酸鈉溶液流速穩(wěn)定后，開啟第四計(jì)量泵，將疊氮廢水與亞硝酸鈉溶液混合并送入淬滅盤管反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行連續(xù)在線淬滅；S3、調(diào)節(jié)pH：在淬滅盤管反應(yīng)器中的混合液的完成淬滅后進(jìn)入中和盤管反應(yīng)器，與中和盤管反應(yīng)器中的堿液混合以調(diào)節(jié)pH，pH調(diào)節(jié)完成后通過出料管路排出，出料管路上的在線離子色譜檢測儀對料液中的疊氮根離子含量進(jìn)行在線檢測并將結(jié)果傳輸至PLC控制箱。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的淬滅方法，其特征在于，步驟S2和S3中設(shè)置溫度報(bào)警聯(lián)鎖、流量報(bào)警聯(lián)鎖和出料疊氮根離子報(bào)警聯(lián)鎖；所述溫度報(bào)警聯(lián)鎖為：熱電阻溫度計(jì)將淬滅盤管反應(yīng)器的料液溫度轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至PLC控制器，當(dāng)淬滅盤管反應(yīng)器的溫度超出30℃或低于20℃時，PLC控制器關(guān)閉第一計(jì)量泵、第二計(jì)量泵、第三計(jì)量泵和第四計(jì)量泵并報(bào)警；所述流量報(bào)警聯(lián)鎖為：第一流量計(jì)將亞硝酸鈉管路的流量轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至PLC控制器，第二流量計(jì)將硫酸管路的流量轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至PLC控制器，第三流量計(jì)將堿液管路的流量轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至PLC控制器，第四流量計(jì)將疊氮廢水管路的流量轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至PLC控制器，當(dāng)任意一個流量計(jì)高于或低于設(shè)定值時，PLC控制器關(guān)閉第一計(jì)量泵、第二計(jì)量泵、第三計(jì)量泵和第四計(jì)量泵并報(bào)警；所述出料疊氮根離子報(bào)警聯(lián)鎖為：在線離子色譜檢測儀將出料的料液中的疊氮根離子濃度轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至PLC控制器，當(dāng)出料的料液中的疊氮根離子濃度超過3ppm時，PLC控制器關(guān)閉第一計(jì)量泵、第二計(jì)量泵、第三計(jì)量泵和第四計(jì)量泵并報(bào)警。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種疊氮廢水管式快速淬滅裝置，包括水浴箱、淬滅盤管反應(yīng)器、中和盤管反應(yīng)器、盤管換熱器、PLC控制器和多條管路，所述管路包括進(jìn)料管路組、堿液管路、出料管路、換熱管路和循環(huán)管路；
所述水浴箱的內(nèi)部盛裝有換熱工藝水，所述水浴箱的底部設(shè)置有出水口，所述循環(huán)管路的一端與出水口固定連接，所述循環(huán)管路的另一端插入水浴箱的內(nèi)部，所述循環(huán)管路上設(shè)置有循環(huán)泵；
所述淬滅盤管反應(yīng)器、中和盤管反應(yīng)器和盤管換熱器均固定安裝于水浴箱的內(nèi)部，所述淬滅盤管反應(yīng)器固定安裝在中和盤管反應(yīng)器的下端，且所述淬滅盤管反應(yīng)器的出料口和中和盤管反應(yīng)器的進(jìn)料口通過管路連通，所述盤管換熱器的兩端與換熱管路連通，所述換熱管路用于向盤管換熱器內(nèi)輸入和輸出換熱介質(zhì)；
所述進(jìn)料管路組設(shè)置在水浴箱的一側(cè)并延伸至水浴箱內(nèi)，且所述進(jìn)料管路組與淬滅盤管反應(yīng)器的進(jìn)料口固定連接；
所述堿液管路的一端與堿液料液源連通，所述堿液管路的另一端與中和盤管反應(yīng)器的進(jìn)料端連通；
所述出料管路的一端與中和盤管反應(yīng)器的出料口固定連接，所述出料管路的另一端連接有廢水收集裝置，所述出料管路上設(shè)置有在線離子色譜檢測儀；
所述PLC控制器與水浴箱、進(jìn)料管路組、出料管路、換熱管路和循環(huán)管路均電性連接。
具體地，所述淬滅盤管反應(yīng)器的盤管為由下向上纏繞。
具體地，所述中和盤管反應(yīng)器的盤管為由下向上纏繞。
具體地，所述進(jìn)料管路組包括主管路、第一支路和第二支路，所述主管路的一端通過三通連接有第一支路和第二支路，所述主管路的另一端和淬滅盤管反應(yīng)器的底端連通，所述主管路上設(shè)置有第一靜態(tài)混合器。
具體地，所述第一支路由亞硝酸鈉管路和疊氮廢水管路組成，所述亞硝酸鈉管路的一端連接有亞硝酸鈉溶液源，所述亞硝酸鈉管路的另一端與所述疊氮廢水管路連通，所述疊氮廢水管路的一端連接有疊氮廢水源，所述疊氮廢水管路的另一端與亞硝酸鈉管路連通，所述亞硝酸鈉管路和疊氮廢水管路的連接端設(shè)置有第二靜態(tài)混合器，所述第二支路為硫酸管路，所述硫酸管路的一端連接有硫酸溶液源，所述硫酸管路的另一端和主管路連通。
具體地，所述亞硝酸鈉管路上固定安裝有第一計(jì)量泵和第一流量計(jì)，所述第一計(jì)量泵和第一流量計(jì)均與PLC控制器電性連接，所述硫酸管路上固定安裝有第二計(jì)量泵和第二流量計(jì)，所述第二計(jì)量泵和第二流量計(jì)均與PLC控制器電性連接，所述堿液管路上固定安裝有第三計(jì)量泵和第三流量計(jì)，所述第三計(jì)量泵和第三流量計(jì)均與PLC控制器電性連接，所述疊氮廢水管路上固定安裝有第四計(jì)量泵和第四流量計(jì)，所述第四計(jì)量泵和第四流量計(jì)均與PLC控制器電性連接。
具體地，所述水浴箱中固定安裝有熱電阻溫度計(jì)，所述熱電阻溫度計(jì)與PLC控制器電性連接。
具體地，所述淬滅盤管反應(yīng)器和中和盤管反應(yīng)器均為PFA材質(zhì)，所述盤管換熱器為金屬材質(zhì)。
具體地，所述PLC控制器設(shè)置有人機(jī)交互界面，所述人機(jī)交互界面用于顯示裝置運(yùn)行參數(shù)和報(bào)警提示。
本發(fā)明的另一方面還提供一種基于前述的疊氮廢水管式快速淬滅裝置的淬滅方法，所述方法包括如下步驟：
S1、開機(jī)：向淬滅盤管反應(yīng)器和中和盤管反應(yīng)器內(nèi)吹掃輸送氮?dú)�，使裝置惰性化，開啟換熱管路，向水浴箱內(nèi)加入換熱工藝水，使換熱工藝水淹沒淬滅盤管反應(yīng)器和中和盤管反應(yīng)器，開啟循環(huán)泵和在線離子色譜檢測儀；
S2、連續(xù)淬滅：開啟第三計(jì)量泵，向中和盤管反應(yīng)器內(nèi)通入液堿，液堿流速穩(wěn)定后，開啟第二計(jì)量泵，向淬滅盤管反應(yīng)器中通入硫酸溶液，硫酸溶液流速穩(wěn)定后，開啟第一計(jì)量泵，向淬滅盤管反應(yīng)器中通入亞硝酸鈉溶液，亞硝酸鈉溶液流速穩(wěn)定后，開啟第四計(jì)量泵，將疊氮廢水與亞硝酸鈉溶液混合并送入淬滅盤管反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)行連續(xù)在線淬滅；
S3、調(diào)節(jié)pH：在淬滅盤管反應(yīng)器中的混合液的完成淬滅后進(jìn)入中和盤管反應(yīng)器，與中和盤管反應(yīng)器中的堿液混合以調(diào)節(jié)pH，pH調(diào)節(jié)完成后通過出料管路排出，出料管路上的在線離子色譜檢測儀對料液中的疊氮根離子含量進(jìn)行在線檢測并將結(jié)果傳輸至PLC控制箱。
具體地，步驟S2和S3中設(shè)置溫度報(bào)警聯(lián)鎖、流量報(bào)警聯(lián)鎖和出料疊氮根離子報(bào)警聯(lián)鎖；
所述溫度報(bào)警聯(lián)鎖為：熱電阻溫度計(jì)將淬滅盤管反應(yīng)器的料液溫度轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至PLC控制器，當(dāng)淬滅盤管反應(yīng)器的溫度超出30℃或低于20℃時，PLC控制器關(guān)閉第一計(jì)量泵、第二計(jì)量泵、第三計(jì)量泵和第四計(jì)量泵并報(bào)警；
所述流量報(bào)警聯(lián)鎖為：第一流量計(jì)將亞硝酸鈉管路的流量轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至PLC控制器，第二流量計(jì)將硫酸管路的流量轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至PLC控制器，第三流量計(jì)將堿液管路的流量轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至PLC控制器，第四流量計(jì)將疊氮廢水管路的流量轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至PLC控制器，當(dāng)任意一個流量計(jì)高于或低于設(shè)定值時，PLC控制器關(guān)閉第一計(jì)量泵、第二計(jì)量泵、第三計(jì)量泵和第四計(jì)量泵并報(bào)警；
所述出料疊氮根離子報(bào)警聯(lián)鎖為：在線離子色譜檢測儀將出料的料液中的疊氮根離子濃度轉(zhuǎn)化為電信號傳輸至PLC控制器，當(dāng)出料的料液中的疊氮根離子濃度超過3ppm時，PLC控制器關(guān)閉第一計(jì)量泵、第二計(jì)量泵、第三計(jì)量泵和第四計(jì)量泵并報(bào)警。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
1.本發(fā)明提供的疊氮廢水管式快速淬滅裝置，基于管式反應(yīng)盤的裝置，可使整個淬滅過程的速度提升，僅需5-50min即可完成淬滅，且整體可耐壓至1-2MPa，遠(yuǎn)超常規(guī)反應(yīng)釜，淬滅過程全在管道中進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)淬滅的零泄漏，既有利于降低成本，還能大大降低工業(yè)生產(chǎn)安全問題發(fā)生的概率。
2.本發(fā)明提供的疊氮廢水管式快速淬滅裝置，PLC控制器可對裝置的進(jìn)料流速、壓力、淬滅和中和反應(yīng)的溫度以及出料料液的疊氮根離子濃度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控并調(diào)節(jié)，自動化程度高，結(jié)果反饋及時且精準(zhǔn)。
3.本發(fā)明提供的疊氮廢水管式快速淬滅裝置，疊氮廢水管路可直接與前端反應(yīng)單元或分離萃取單元嵌套無縫連接，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)車間疊氮試劑廢水的在線連續(xù)淬滅，無需大量暫存，持液量小，大大提升了廢水的處理效率。
4.使用本發(fā)明提供的連續(xù)淬滅疊氮試劑廢水的方法，自動化程度高，監(jiān)測結(jié)果反饋及時準(zhǔn)確，操作簡單且適用性廣泛，可以靈活的與上游或下游生產(chǎn)單元嵌套安裝使用，大大擴(kuò)展了使用空間和場景。
（發(fā)明人：惠勝國;朱程;張華;蔡興懷;張峰）
