CN111924349A - 一种防止丙烯腈液体自聚的装置和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防止丙烯腈液体自聚的装置和控制方法，防止丙烯腈液体自聚的装置包括：丙烯腈储罐(1)，用于储存丙烯腈；所述装置还包括第一管路(101)，所述第一管路(101)的一端与所述丙烯腈储罐(1)连通、以能够对所述丙烯腈储罐(1)中通入阻聚性气体。根据本发明能够有效地防止丙烯腈液体在储存和输送过程中发生自聚而生成聚丙烯腈，并且有效地避免了使用阻聚剂，使得不会影响丙烯腈的聚合反应，而不会影响最终产品聚合物的质量，在丙烯腈的使用前和使用过程中也不需要除去阻聚剂，无需增加额外的设备和操作，使得工艺控制简单方便。

Description

一种防止丙烯腈液体自聚的装置和控制方法
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，具体涉及一种防止丙烯腈液体自聚的装置和控制方法。
背景技术
丙烯腈是常用的化工原材料，常用来制备聚丙烯腈高分子材料，在合成聚丙烯腈纤维(腈纶、聚丙烯腈基碳纤维)领域广泛应用。丙烯腈分子结构上含有活性双键，在高温、光照、辐射、氧、微波等作用下容易发生自聚，形成高分子聚合物。丙烯腈自聚能够放出大量的热，使得管道、设备内压力升高，同时形成的高分子量的聚丙烯腈在丙烯腈液体内析出，堵塞过滤器，严重时堵塞管道、损坏设备，如果自聚物未被除去，还会影响最终产品质量。一般在丙烯腈液体中加入阻聚剂(酚类、醌类、芳烃类、无机盐类等)防止丙烯腈在储存和输送过程中的自聚现象。而阻聚剂的存在会影响丙烯腈的聚合反应，影响最终产品聚合物的质量，因此需要在丙烯腈使用前或使用过程中将阻聚剂除去，这样就需要增加设备和操作，也带来工艺控制的困难。
由于现有技术中的丙烯腈自聚会使得管道、设备内压力升高，同时会形成高分子量的聚丙烯腈、堵塞过滤器，严重时堵塞管道、损坏设备，影响最终产品质量；若采取阻聚剂则会影响丙烯腈的聚合反应，影响最终产品聚合物的质量，并且需要在丙烯腈使用前或使用过程中将阻聚剂除去，需要增加设备和操作，带来工艺控制的困难等技术问题，因此本发明研究设计出一种防止丙烯腈液体自聚的装置和控制方法。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的丙烯腈的储存或运输设备中易发生自聚反应，而采取阻聚剂会影响丙烯腈的聚合反应，影响最终产品聚合物的质量的缺陷，从而提供一种防止丙烯腈液体自聚的装置和控制方法。
为了解决上述问题，本发明提供一种防止丙烯腈液体自聚的装置，其包括：
丙烯腈储罐，用于储存丙烯腈；所述装置还包括第一管路，所述第一管路的一端与所述丙烯腈储罐连通、以能够对所述丙烯腈储罐中通入阻聚性气体。
优选地，所述第一管路上还设置有第一控制阀。
优选地，还包括第二管路，所述第二管路的一端也与所述丙烯腈储罐连通，以能够将所述丙烯腈储罐中的阻聚性气体导出。
优选地，所述第二管路上或所述第二管路与所述丙烯腈储罐连通的位置处设置有第二控制阀。
优选地，当包括第一控制阀时，所述第一控制阀为调节阀，开启压力为2-4Kpa；和/或，所述第二控制阀为单向阀，开启压力为3-5Kpa。
优选地，所述第一管路与所述丙烯腈储罐连通的位置位于所述丙烯腈储罐的顶部；和/或所述第二管路与所述丙烯腈储罐连通的位置位于所述丙烯腈储罐的顶部。
优选地，所述阻聚性气体包括氮气和氧气的混合物，其中氧气的浓度占比为0.0005％～6.5％。
优选地，所述丙烯腈储罐的底部连通设置有输送管道，所述输送管道能够将所述丙烯腈储罐内部的丙烯腈导出并输送；并且在所述输送管道的外部还套设有外夹套管，所述外夹套管内通入有冷却液。
本发明还提供一种适用于前任一项所述的防止丙烯腈液体自聚的装置的控制方法，其当所述装置包括第一控制阀时，所述控制方法包括：检测步骤，用于检测所述丙烯腈储罐中的压力；判断步骤，判断所述丙烯腈储罐中的压力与第一预设压力值的关系；控制步骤，若丙烯腈储罐中的压力小于所述第一预设压力值，控制所述第一控制阀打开、向所述丙烯腈储罐中通入阻聚性气体；若丙烯腈储罐中的压力大于等于所述第一预设压力值，控制所述第一控制阀关闭。
优选地，当所述装置包括第二控制阀时，所述控制方法包括：检测步骤，用于检测所述丙烯腈储罐中的压力；判断步骤，判断所述丙烯腈储罐中的压力与第二预设压力值的关系；控制步骤，若丙烯腈储罐中的压力大于等于所述第二预设压力值，控制所述第二控制阀打开、将所述丙烯腈储罐中的阻聚性气体导出；若丙烯腈储罐中的压力小于所述第二预设压力值，控制所述第二控制阀关闭。
优选地，所述第一预设压力值为2-4Kpa；和/或，所述第二预设压力值为3-5Kpa。
本发明提供的一种防止丙烯腈液体自聚的装置和控制方法具有如下有益效果：
1.本发明通过与丙烯腈储罐连通设置的第一管路，且第一管路通入阻聚性气体，能够有效地防止丙烯腈液体在储存和输送过程中发生自聚而生成聚丙烯腈，并且有效地避免了使用阻聚剂，使得不会影响丙烯腈的聚合反应，而不会影响最终产品聚合物的质量，在丙烯腈的使用前和使用过程中也不需要除去阻聚剂，无需增加额外的设备和操作，使得工艺控制简单方便；
2.本发明通过第一和第二控制阀的使用，使得气体导入方式为正压而非负压，达到罐内压力为微正压，优选通过调压阀和呼吸阀联合，结合经济性对压力取值范围进行了限定，能够形成智能自动的控制；本发明还通过在输送管道外部设置冷却水夹套，能够进一步防止罐内液体和管道内液体的自聚。
附图说明
图1为本发明的防止丙烯腈液体自聚的装置的结构示意图。
附图标记表示为：
1、丙烯腈储罐；2、第一控制阀；3、第二控制阀；4、输送管道；5、外夹套管；101、第一管路；102、第二管路。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种防止丙烯腈液体自聚的装置，其包括：
丙烯腈储罐1，用于储存丙烯腈；所述装置还包括第一管路101，所述第一管路101的一端与所述丙烯腈储罐1连通、以能够对所述丙烯腈储罐1中通入阻聚性气体。
本发明通过与丙烯腈储罐连通设置的第一管路，且第一管路通入阻聚性气体，能够有效地防止丙烯腈液体在储存和输送过程中发生自聚而生成聚丙烯腈，并且有效地避免了使用阻聚剂，使得不会影响丙烯腈的聚合反应，而不会影响最终产品聚合物的质量，在丙烯腈的使用前和使用过程中也不需要除去阻聚剂，无需增加额外的设备和操作，使得工艺控制简单方便。本发明采取在设备内通入阻聚性气体的方法防止设备内丙烯腈液体储存时发生自聚现象，同时采取管道降温措施，防止丙烯腈输送过程中自聚。不仅能有效防止丙烯腈液体在储存和输送过程中的自聚现象，而且工艺简单，不需要后续除去阻聚剂，操作方便。
本发明的防止丙烯腈液体自聚装置包括丙烯腈液体储存设备(丙烯腈储罐1)，设备顶部设有氮气入口和气体出口，氮气入口连接有氮气调压阀(第一控制阀2)，气体出口安装有呼吸阀(第二控制阀3)，设备底部设有丙烯腈液体的输送管道4，输送管道外设置冷却水的外夹套管5，外夹套管5内通入冷却水。阻聚性气体通过氮气调压阀后进入丙烯腈液体储存设备内，当设备内气体压力大于呼吸阀的开启压力时，呼吸阀打开释放压力，当设备内气体压力小于氮气调节阀开启压力时，氮气调节阀开启，往设备内供应阻聚性气体，达到设备内维持一定压力。
所述的氮气调节阀出口压力小于呼吸阀3开启压力，呼吸阀为单向阀。所述的阻聚性气体为含0.0005％～6.5％氧气的氮气。将氧气浓度比设定为上述范围值内的氮气和氧气混合物能够起到最优的阻聚效果。所述的冷却水温度为5～12℃。冷却水温度在5～12℃时能够起到最优的对丙烯腈的冷却效果，进一步起到阻聚的作用。
优选地，所述第一管路101上还设置有第一控制阀2。通过第一控制阀的设置能够有效地控制该第一管路的通断，以及能够根据通入压力的大小而控制该管路的通断，能够有效避免由于进气管路中压力过低而导致无法补气的情况发生。
优选地，还包括第二管路102，所述第二管路102的一端也与所述丙烯腈储罐1连通，以能够将所述丙烯腈储罐1中的阻聚性气体导出。本发明还通过第二管路的设置能够在丙烯腈储罐中压力过高时将内部的气体放出，避免因为气体压力过高而发生安全事故，并且能够在丙烯腈内部阻聚性气体足量的情况下将高压的多余气体排出，不影响丙烯腈储罐内部的防止丙烯腈的自聚反应发生。
优选地，所述第二管路102上或所述第二管路102与所述丙烯腈储罐1连通的位置处设置有第二控制阀3。通过第二控制阀的设置能够有效地控制该第二管路的通断，以及能够根据排出压力的大小而控制该管路的通断，能够有效避免由于排气管路中压力过低而导致排气的情况发生。
优选地，当包括第一控制阀2时，所述第一控制阀2为调节阀，开启压力为2-4Kpa；和/或，所述第二控制阀3为单向阀，开启压力为3-5Kpa。第一控制阀优选为调节阀，可以根据设定的开启压力进行控制调节，第二控制阀优选单向阀，能够根据设定的开启压力而自动开启排气。
优选地，所述第一管路101与所述丙烯腈储罐1连通的位置位于所述丙烯腈储罐1的顶部；和/或所述第二管路102与所述丙烯腈储罐1连通的位置位于所述丙烯腈储罐1的顶部。这是本发明的第一管路和第二管路的优选连接位置，由于第一管路和第二管路中流通的均为阻聚性气体，因此从丙烯腈储罐的顶部通入和排出阻聚性气体能够保证正常的阻聚性气体的通入和排出，还能防止将丙烯腈从储罐中误导出。
优选地，所述丙烯腈储罐1的底部连通设置有输送管道4，所述输送管道4能够将所述丙烯腈储罐1内部的丙烯腈导出并输送；并且在所述输送管道4的外部还套设有外夹套管5，所述外夹套管5内通入有冷却液；和/或，所述阻聚性气体包括氮气。所述的阻聚性气体为含0.0005％～6.5％氧气的氮气。将氧气浓度比设定为上述范围值内的氮气和氧气混合物能够起到最优的阻聚效果。通过在输送管道外部设置冷却水夹套，能够进一步防止罐内液体和管道内液体的自聚，并对冷却水温度进行了限定。冷却水温度在5～12℃时能够起到最优的对丙烯腈的冷却效果，进一步起到阻聚的作用。
本发明还提供一种适用于前任一项所述的防止丙烯腈液体自聚的装置的控制方法，其当所述装置包括第一控制阀2时，所述控制方法包括：检测步骤，用于检测所述丙烯腈储罐1中的压力；判断步骤，判断所述丙烯腈储罐1中的压力与第一预设压力值的关系；控制步骤，若丙烯腈储罐1中的压力小于所述第一预设压力值，控制所述第一控制阀2打开、向所述丙烯腈储罐1中通入阻聚性气体；若丙烯腈储罐1中的压力大于等于所述第一预设压力值，控制所述第一控制阀2关闭。
这是本发明的丙烯腈储罐1和第一控制阀在根据进气压力大小不同的情况下的优选控制手段，能够实现在丙烯腈储罐1未达到第一预设压力值的情况下自动开启第一控制阀而完成阻聚性气体的进气过程、以及在丙烯腈储罐1超过第一预设压力值的情况下关闭该第一控制阀而防止储罐中的气体回流等不利情况的发生，完成进气过程的智能自动控制。
优选地，当所述装置包括第二控制阀3时，所述控制方法包括：检测步骤，用于检测所述丙烯腈储罐1中的阻聚性气体的压力；判断步骤，判断所述丙烯腈储罐1中的压力与第二预设压力值的关系；控制步骤，若丙烯腈储罐1中的压力大于等于所述第二预设压力值，控制所述第二控制阀3打开、将所述丙烯腈储罐1中的阻聚性气体导出；若丙烯腈储罐1中的压力小于所述第二预设压力值，控制所述第二控制阀3关闭。
这是本发明的丙烯腈储罐1和第二控制阀在根据排气压力大小不同的情况下的优选控制手段，能够实现在排气压力达到预设压力值的情况下自动开启第二控制阀而完成阻聚性气体的排气过程、以及在排气压力未达到预设压力值的情况下关闭该第二控制阀而防止外部的气体倒流进入储罐中等不利情况的发生，完成排气过程的智能自动控制。
优选地，所述第一预设压力值为2-4Kpa；和/或，所述第二预设压力值为3-5Kpa。这是本发明的进气预设压力值和排气预设压力值的优选范围。
本发明的防止丙烯腈液体自聚装置包括丙烯腈液体储存设备(丙烯腈储罐1)，设备顶部设有氮气入口和气体出口，氮气入口连接有氮气调压阀(第一控制阀2)，气体出口安装有呼吸阀(第二控制阀3)，设备底部设有丙烯腈液体的输送管道4，输送管道外设置冷却水的外夹套管5，外夹套管5内通入冷却水。阻聚性气体通过氮气调压阀后进入丙烯腈液体储存设备内，当设备内气体压力大于呼吸阀的开启压力时，呼吸阀打开释放压力，当设备内气体压力小于氮气调节阀开启压力时，氮气调节阀开启，往设备内供应阻聚性气体，达到设备内维持一定压力。当设备往外输送丙烯腈液体时，设备内压力减小，达到氮气调节阀开启压力时，氮气调节阀开启，往设备内供应阻聚气体，最终达到设备内保持一定微正压2～5KPaA。所述的氮气调节阀2开启压力小于呼吸阀3开启压力。从经济性考虑，呼吸阀3为单向呼吸阀，呼吸阀开启压力为3～5KPaA，氮气调节阀2开启压力为2～4KPaA。所述的阻聚性气体为含0.0005％～6.5％氧气的氮气。所述的冷却水温度为5～12℃。
本发明涉及聚丙烯腈纤维生产领域，一种防止丙烯腈液体在储存和输送过程中自聚的方法及装置。丙烯腈储罐顶部设有氮气入口和气体出口，氮气入口连接氮气调节阀，气体出口安装有呼吸阀，设备底部设有输送管道，输送管道外部设置夹套管，外夹套管内通入冷却水。阻聚性气体通过氮气调压阀进入丙烯腈液体储存设备内。其特征在于所述的呼吸阀为单向阀，开启压力为3～5KPaA；氮气调节阀开启压力为2～4KPaA；阻聚性气体为含0.0005％～6.5％氧气的氮气；冷却水温度为5～12℃。本发明能有效防止丙烯腈液体在储存和输送过程中自聚现象的发生，丙烯腈使用时不用去除阻聚剂，保证产品质量，操作简单方便，节能降耗，具有一定经济性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种防止丙烯腈液体自聚的装置，其特征在于：包括：
丙烯腈储罐(1)，用于储存丙烯腈；所述装置还包括第一管路(101)，所述第一管路(101)的一端与所述丙烯腈储罐(1)连通、以能够对所述丙烯腈储罐(1)中通入阻聚性气体。
2.根据权利要求1所述的防止丙烯腈液体自聚的装置，其特征在于：
所述第一管路(101)上还设置有第一控制阀(2)。
3.根据权利要求1或2所述的防止丙烯腈液体自聚的装置，其特征在于：
还包括第二管路(102)，所述第二管路(102)的一端也与所述丙烯腈储罐(1)连通，以能够将所述丙烯腈储罐(1)中的阻聚性气体导出。
4.根据权利要求3所述的防止丙烯腈液体自聚的装置，其特征在于：
所述第二管路(102)上或所述第二管路(102)与所述丙烯腈储罐(1)连通的位置处设置有第二控制阀(3)。
5.根据权利要求4所述的防止丙烯腈液体自聚的装置，其特征在于：
当包括第一控制阀(2)时，所述第一控制阀(2)为调节阀，开启压力为2-4Kpa；和/或，所述第二控制阀(3)为单向阀，开启压力为3-5Kpa。
6.根据权利要求3所述的防止丙烯腈液体自聚的装置，其特征在于：
所述第一管路(101)与所述丙烯腈储罐(1)连通的位置位于所述丙烯腈储罐(1)的顶部；和/或所述第二管路(102)与所述丙烯腈储罐(1)连通的位置位于所述丙烯腈储罐(1)的顶部。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的防止丙烯腈液体自聚的装置，其特征在于：
所述丙烯腈储罐(1)的底部连通设置有输送管道(4)，所述输送管道(4)能够将所述丙烯腈储罐(1)内部的丙烯腈导出并输送；并且在所述输送管道(4)的外部还套设有外夹套管(5)，所述外夹套管(5)内通入有冷却液；和/或，所述阻聚性气体包括氮气和氧气的混合物，其中氧气的浓度占比为0.0005％～6.5％。
8.一种适用于权利要求1-7中任一项所述的防止丙烯腈液体自聚的装置的控制方法，其特征在于：
当所述装置包括第一控制阀(2)时，所述控制方法包括：检测步骤，用于检测所述丙烯腈储罐(1)中的压力；判断步骤，判断所述丙烯腈储罐(1)中的压力与第一预设压力值的关系；控制步骤，若丙烯腈储罐(1)中的压力小于所述第一预设压力值，控制所述第一控制阀(2)打开、向所述丙烯腈储罐(1)中通入阻聚性气体；若丙烯腈储罐(1)中的压力大于等于所述第一预设压力值，控制所述第一控制阀(2)关闭。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：
当所述装置包括第二控制阀(3)时，所述控制方法包括：检测步骤，用于检测所述丙烯腈储罐(1)中的压力；判断步骤，判断所述第丙烯腈储罐(1)中的压力与第二预设压力值的关系；控制步骤，若丙烯腈储罐(1)中的压力大于等于所述第二预设压力值，控制所述第二控制阀(3)打开、将所述丙烯腈储罐(1)中的阻聚性气体导出；若丙烯腈储罐(1)中的压力小于所述第二预设压力值，控制所述第二控制阀(3)关闭。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：
所述第一预设压力值为2-4Kpa；和/或，所述第二预设压力值为3-5Kpa。
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