抗結(jié)劑溶液配制系統(tǒng)設(shè)計淺析

尹寅政 劉 偉

化工部長沙設(shè)計研究院 長沙 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)計淺析

尹寅政*劉 偉

化工部長沙設(shè)計研究院 長沙 410116 大連里瓦泵業(yè)有限公司 大連 116000

國外某鉀肥廠設(shè)計采用抗結(jié)劑溶液配制系統(tǒng)，對其流程、布置進行簡要介紹。

抗結(jié)劑 流程 布置

抗結(jié)劑是防止顆?；蚍蹱钗锪暇奂Y(jié)塊、保持其松散或自由流動的物質(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。本文對該項目抗結(jié)劑溶液配制系統(tǒng)流程、布置進行簡要分析。

1 工藝流程簡述

整個配制系統(tǒng)分為大袋卸料站、溶解輸送系統(tǒng)兩個部分。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。這個設(shè)施包括亞鐵氰化鉀、碳酸鈉兩個卸料站，設(shè)在氯化鉀干燥車間的+17.000m平臺上。

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。亞鐵氰化鉀、碳酸鈉大袋容量均超過300kg。

儲存量按兩個星期的需求量考慮。每種物質(zhì)約每兩周需3個大袋，必須將其轉(zhuǎn)至+17.000m平臺。

兩個卸料站中間共用一個電動葫蘆。卸料站內(nèi)設(shè)自動切割裝置，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)動裝置對物料進行疏松防其堵料。

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

1.2 溶解輸送系統(tǒng)

抗結(jié)劑進緩沖容器后，經(jīng)螺旋輸送機加入混合槽進行溶解。溶解后自流至緩沖罐。緩沖罐中溶液經(jīng)計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，現(xiàn)場控制柜聲光報警提示人工手動破袋加藥，信號遠傳DCS同時進行缺料報警。計量螺桿停止，氣動插板閥打開，溶質(zhì)經(jīng)投料倉落入料倉中，到高料位時，氣動插板閥關(guān)閉，此時如有加藥請求，計量螺桿開啟。當(dāng)處于低料位后，超過設(shè)定時間(可調(diào)整)后，仍未到高料位，則發(fā)出聲光報警，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，混合罐和緩沖罐均無液位，混合罐低液位報警，緩沖罐低低液位報警，此時由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)混合槽出口氣動球閥關(guān)閉時，如果混合槽處于低液位，自動打開進水氣動閥和計量螺桿。此時配料過程正式啟動，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以及流量計反饋的實際值閉環(huán)調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥的開度，使進水量始終保持在設(shè)定值1000L/h。同時根據(jù)水的進出口溫度、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，使進料量始終保持在設(shè)定30kg/h；如果混合槽處于高液位時，關(guān)閉進水氣動閥和計量螺桿，開啟混合槽攪拌器。攪拌一段時間(可設(shè)定)后，輸出配料完成信號。當(dāng)緩沖罐低液位報警時，開啟混合罐出口氣動閥，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警，緩沖罐處于滿罐狀態(tài)，開始計量泵輸送后緩沖罐液位逐漸降低，當(dāng)緩沖罐達到中間設(shè)定液位時，混合罐此時仍處于低液位，自動開啟循環(huán)式加熱器，關(guān)閉混合槽出口氣動球閥并自動打開進水氣動閥和計量螺桿啟動配料過程，配料過程同上。(注意：中間液位設(shè)定值應(yīng)根據(jù)計量泵輸出速度合理計算，即當(dāng)緩沖罐達到低液位時，混合罐配料及攪拌結(jié)束，間隔時間不宜過長。)緩沖罐達到低液位時開啟混合槽出口氣動球閥，使混合完成的介質(zhì)自動流入緩沖罐，等待計量泵輸出。此時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。

緩沖罐低低液位報警停泵，緩沖罐低液位+混合罐配料完成信號控制混合槽出口氣動球閥開啟進料。

混合槽與緩沖罐需電伴熱，電伴熱內(nèi)部由機械式溫控表自動控制溫度。

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警時，可開啟計量泵進行加注。計量泵一開一備，通過啟停計量泵進出口氣動閥進行切換。出口流量計流量作為反饋信號，與氯化鉀溜槽上沖板流量計流量比值調(diào)節(jié)形成閉環(huán)控制調(diào)節(jié)計量泵電機頻率，以達到按比例向氯化鉀產(chǎn)品添加抗結(jié)劑溶液的功能。手動操作時，各設(shè)備均可單獨進行啟停，互不干涉。

3 設(shè)備布置

本設(shè)計采用的主要設(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)場所，即+8.000平臺、+17.000平臺距設(shè)備中心半徑10m范圍之內(nèi)各設(shè)置一個洗眼器，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)計中其他注意事項

4.1 危險化學(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，亞鐵氰化鉀、碳酸鈉均屬于中度危害介質(zhì)。因此設(shè)計要求EL+17.000的抗結(jié)劑操作鋼平臺內(nèi)亞鐵氰化鉀和碳酸鈉貯存量均嚴禁超過1袋的量。

4.2 危險化學(xué)品裝卸運輸

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

4.3 設(shè)備和管道使用及維護

泵、風(fēng)機、攪拌不能在運行狀態(tài)下進行維護、維修。

對于電動葫蘆，要求在醒目處標(biāo)出允許吊裝的極限荷載。

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

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[S].

2016-10-31)

*尹寅政：工程師，注冊化工工程師，注冊咨詢工程師(投資)，注冊環(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)計工作。聯(lián)系電話：18684922635，E-mail: yinyinzheng@sina.com。