一种用于连续运转化工生产装置的在线分析取样器及装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种化工生产设备，具体涉及一种连续运行的化工生产线上用到的在线分析取样器。


背景技术：

2.顺酐全名为顺丁烯二酸酐(maleic anhydride)，又称为马来酸酐，是一种有强烈刺激气味的无色结晶粉末，于1834年首次由苹果酸得到。顺酐由苯经催化氧化或由丁烯或丁烷用空气氧化而制得，溶于乙醇、乙醚和丙酮，难溶于石油醚和四氯化碳，与热水作用而成马来酸；用于双烯合成、制药物、农药、染料中间体及制聚酯树脂、醇酸树脂、马来酸等有机酸，也用作脂肪和油防腐剂等。
3.马来酸(maleic acid)，即顺丁烯二酸，化学式为ho2cchchco2h，是一种二羧酸，即一个含有两个羧酸官能基的有机化合物。因为马来酸属于羧酸，故而水溶解度较高(25℃时为 78g/100ml)。顺丁烯二酸的主要工业用途使其转化为反丁烯二酸，这种异构化转换借由各种试剂的催化，如无机酸和硫脲。其次，在水中的溶解度大使得反丁烯二酸纯化轻松。马来酸做为顺酐装置水吸收的中间产品，其稳定性较好可直接给下游车间做为原料生产天门冬氨酸，直接省略由顺酐溶解到水中这一程序，减少人工劳动强度及废水的增加。
4.马来酸做为有机强酸，在顺酐生产过程中需要定期对马来酸的含量做取样分析，以保证中间过程控制稳定运行。在生产车间中，因装置连续运行，需要固定时间对装置运行情况进行取样分析，以便对装置进行评估以及调整。
5.现有技术中，顺酐的生产线上设有输送反应物料的机泵，在连续运行的顺酐生产过程中，常规的在线取样分析是在靠近机泵出口位置的物料管道上设置采样阀门，定时通过打开该阀门采出样本装入取样瓶后再送去分析。这种采样方式存在诸多弊端。首先，经过一段时间的采样后，采样阀门处及附近管道内容易因一部分物料的滞留形成物料死角，导致采出样本与实时运行的物料存在差异，样本不具有代表性，进而使分析得到的结果不准确；如果要提高样本的代表性则需在取样时丢弃先排出的物料，会造成一定程度的浪费。此外，取样瓶中积累的样本物料最终也会作为废弃物被清理丢弃，不仅造成了浪费，而且这类废弃物处理难度大，还会带来环保风险。再有，顺酐生产中间产物属于常温下易凝固的物料，单纯使用采样瓶采样无法为采出样本提供与生产线内部接近的恒温环境，导致样本很容易发生凝固，不利于分析。还有，取样点经长期取样后往往存在物料堵塞点，取样需要蒸汽吹扫，增加了操作人员烫伤的风险，而且样本本身的刺激性气味也会给操作人员带来健康风险。
6.鉴于上述背景，有必要研发一种用于包括顺酐生产线在内的连续运行的化工生产装置的在线分析取样器，克服上述弊端，通过安全有效的定期取样实现对连续生产过程的精准评估和调整。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于：提供一种连续运行的化工生产装置用的在线分析取样器，用于对装置中的物料进行定期取样分析，不仅能取到具有代表性的样本，而且兼具安全、环保和节约资源等诸多优势。
8.本实用新型的目的还在于：提供一种可进行随时采样评估的化工连续生产装置。
9.本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：
10.首先，本实用新型提供一种用于连续运转化工生产装置的在线分析取样器，它包括可开闭的保温箱；所述的保温箱设有刚性材料内胆，所述刚性材料内胆外包裹有复合保温层；所述的保温箱侧壁开有贯穿内胆和复合保温层的物料进口和物料出口；所述的保温箱内部设有两端开口的取样瓶，所述的取样瓶两端分别通过管道与所述的物料进口和物料出口连接。
11.本实用新型的在线分析取样器可通过简单改造加载于包括顺酐生产线在内的连续运行的化工生产装置上，具体是可以将所述物料出口和物料进口分别通过管线连接所述生产线上机泵的入口端和出口端，由此形成与生产线连通的基于差压的物料闭路循环支路。连续运行中，小部分物料经机泵出口端进入所述支路后，在压力推动下流经所述保温箱内的取样瓶，再经保温箱物料出口和相应管线回流至所述机泵入口端，返回运行中的生产线。如此持续循环可在正式取样分析前完成物料的置换，使采样瓶采集到与运行中生产线内部物料一致的、具有代表性的样本。同时，不论是运行中的生产线管路还是循环支路中都不容易产生物料滞留死角，不仅不用定期清理，而且绝大部分物料都可以经循环回到生产线被利用，所以几乎不产生物料的浪费。
12.本实用新型所述的方案中，为了提高所述保温箱的保温性和恒温效果，同时充分利用连续运行生产系统内部的余热资源，优选在所述的保温箱侧壁增设伴热管，所述的伴热管可以设置在所述内胆与所述复合保温层之间，也可以设置在所述复合保温层内部，还可以设置在所述内胆内部；所述的伴热管用于将连续运行的生产装置内部经换热升温后的气态或液态热介质输送流经所述保温箱侧壁，为保温箱提供保持恒温的热量，再将换热后的介质送回连续运行的生产装置内部用于热交换。
13.本实用新型更优选的方案中，所述的伴热管为不同输送方向的多路伴热管。
14.本实用新型优选的方案中，所述的复合保温层由内到外依次包括岩棉层和低热导率金属层。
15.本实用新型优选的方案中，为了方便拆装取样瓶，在所述的保温箱内部，所述的取样瓶两端与所述管道之间分别设置一处快速接头。
16.本实用新型进一步优选的方案中，为了在整个循环支路内为常温下易凝固的物料提供稳定的恒温环境，在所述保温箱的物料进口和物料出口以外分别设置复合保温管线，所述的复合保温管线包括一根耐腐蚀金属导管和若干围绕所述耐腐蚀金属导管设置的金属伴热管，所述的耐腐蚀金属导管和所有金属伴热管外包裹有金属衬板；所述的耐腐蚀金属导管用于连接所述连续运行生产装置的机泵入口端或出口端，若干所述的金属伴热管用于连接所述连续运行生产装置内的换热装置。
17.本实用新型更优选的方案中，在所述的复合保温管线内，所述金属衬板内的空隙中还填充有导热胶泥。
18.在此基础上，本实用新型还提供一种可进行在线采样评估的化工连续生产装置，所述装置可以是所有化工生产中需要连续运行且物料为液态的装置，例如顺酐的连续生产装置、苯酐的连续生产装置、异辛烷的连续生产装置、mtbe的连续生产装置、bdo的连续生产装置或芳构化装置等。
19.本实用新型的所述连续生产装置，至少包括反应单元、换热单元、机泵和在线取样单元；所述的在线取样单元为本实用新型所述的在线分析取样器，与所述机泵两端通过管线连接形成物料闭路循环支路；围绕所述管线和/或在线分析取样器的保温箱设有若干伴热管，所述的若干伴热管连接所述换热单元，以利用换热单元的余热为所述在线取样单元供热。
20.与现有技术相比，本实用新型的在线分析取样器通过物料的支路循环能够采集到具有代表性的物料样本，使分析结果精准可靠；同时取样过程不会产生物料的浪费和外排，大大降低了物料消耗成本和处理成本，更加节约资源，对环境更加友好；而且取样过程可以实现全程恒温、密闭，更利于常温下易凝固物料送检时保持液态，也避免了取样过程给操作人员带来的风险。
21.总之，本实用新型的在线分析取样器及设有该在线分析取样器的连续运行的化工生产装置，都更加适用于工业化生产。
附图说明
22.图1是本实用新型实施例1所述的取样器剖面结构示意图。
23.图2是本实用新型实施例2所述的取样器的剖面结构示意图。
24.图3是本实用新型实施例2所述取样器复合保温管线的横截面结构示意图。
25.图4是本实用新型实施例3所述的连续运行的顺酐生产装置整体流程示意图。
具体实施方式
26.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
27.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
28.其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
29.本实用新型提供一种用于连续运转化工生产装置的在线分析取样器，所述的连续运转化工生产装置可以是所有化工生产中需要连续运行且物料为液态的装置，例如顺酐的连续生产装置、苯酐的连续生产装置、异辛烷的连续生产装置、mtbe的连续生产装置、bdo的连续生产装置或芳构化装置等。本实用新型的所述在线分析取样器可以通过局部线路改造加载在现有的常规装置内。
30.所述的在线分析取样器包括可开闭的保温箱；所述的保温箱设有刚性材料内胆，
所述刚性材料内胆外包裹有复合保温层；所述的保温箱侧壁开有贯穿内胆和复合保温层的物料进口和物料出口；所述的保温箱内部设有两端开口的取样瓶，所述的取样瓶两端分别通过管道与所述的物料进口和物料出口连接。物料进口和物料出口分别用于通过管道连接连续运转化工生产装置。
31.所述的保温箱的可开闭是指保温箱内部空间与外部环境之间的连通和隔断由可开闭的门或窗等机构控制。例如可以在所述保温箱侧壁设置手动或电动开闭的窗口，在线取样时该窗口封闭以隔绝外部空气进入有利于保持箱体内部恒温，取样结束后打开该窗口以取出取样瓶送去分析样本。
32.所述保温箱的内胆可以是多种不同的刚性材料制成，优选的内胆材料是不锈钢。
33.所述保温箱的复合保温层用于减少保温箱内外的换热，可以有多层保温材料层依次包裹组成，优选的方案中，所述的复合保温层由内到外依次包括岩棉层和低热导率金属层，所述的低热导率金属层优选保温铝皮层。
34.所述的取样瓶材质可以是现有的多种耐腐蚀金属材料，优选不锈钢。
35.优选的方案中，所述的保温箱侧壁还可增设伴热管，所述的伴热管可以设置在所述内胆与所述复合保温层之间，也可以设置在所述复合保温层内部，还可以设置在所述内胆内部；所述的伴热管用于将连续运行的生产装置内部经换热升温后的气态或液态热介质输送至流经所述保温箱，为保温箱提供保持恒温的热量，再将换热后的介质送回连续运行的生产装置内部用于热交换。所述的伴热管可以是一路、两路或多路，两路以上的伴热管可以将来自连续运行的生产装置内部不同换热装置中的热介质分别导至保温箱同时供热；所述保温箱侧壁上的两路以上伴热管优选分布在保温箱任意相对的侧壁上，更优选每个侧壁上的伴热管平行等间隔分布。所述的伴热管优选是碳钢管或铜管。所述的伴热管还可以设置在保温箱物料出口和物料进口与连续运转化工生产装置连接的管道周围，用于保障被采集的物料样本全程处于恒温环境。
36.优选的方案中，为了方便拆装保温箱内的取样瓶，所述的取样瓶两端与所述管道之间分别设置一处快速接头；快速接头还可以配合其它连接件，例如针型阀等，与管道实现紧密连接。
37.本实用新型还基于上述在线分析取样器提供一种连续运转的化工生产装置，至少包括反应单元、换热单元、机泵和在线取样单元；所述的在线取样单元为本实用新型所述的在线分析取样器，与所述机泵两端通过管线连接形成物料闭路循环支路；围绕所述管线和/或在线分析取样器的保温箱设有若干伴热管，所述的若干伴热管连接所述换热单元，以利用换热单元的余热为所述在线取样单元供热。
38.实施例1.
39.一种用于连续运转化工生产装置的在线分析取样器，如图1所示，包括可开闭的保温箱；所述的保温箱最内层为不锈钢内胆1，不锈钢内胆1外表面依次包裹保温岩棉层2和保温铝皮层3构成复合保温层；不锈钢内胆1侧壁上布设有至少两路贯穿内胆和复合保温层的伴热铜管4；保温箱侧壁开有贯穿内胆和复合保温层的物料进口5和物料出口6；保温箱内部设有两端开口的不锈钢取样瓶7，所述的不锈钢取样瓶7两端分别通过管道0与物料进口5和物料出口6连接；不锈钢取样瓶7两端与管道0之间分别设置一处快速接头8；快速接头8两侧还设有针型阀9与管道0实现紧密连接。保温箱外，物料进口5和物料出口6分别用于通过管
道连接连续运转化工生产装置。
40.实施例2.
41.一种用于连续运转化工生产装置的在线分析取样器，其结构如图2所示，大体与实施例 1相同，区别在于：所述保温箱外，物料进口5和物料出口6分别固定连接复合保温管线10；所述的保温箱内，连接不锈钢取样瓶7和物料进出口的每一段管道0上都设置保温材料，形成复合保温管线10。复合保温管线10，如图3所示，中间为一根耐腐蚀金属导管11(例如不锈钢管)，其周围设有两根流向相反的伴热碳钢管12，它们共同包裹在导热胶泥13内，导热胶泥13的外表面进一步包裹有不锈钢衬板14。所述的耐腐蚀金属导管11用于连接所述连续运行生产装置的机泵入口端或出口端，两路所述的伴热碳钢管12用于连续运转化工生产装置内的换热装置。
42.实施例3.
43.一种可在线分析取样的顺酐连续生产装置，如图4所示，包括反应段100和精制段200；反应段100设有粗酐罐101，精制段200设有精制釜201和精制塔202；反应段100与精制段 200之间设有机泵系统300，机泵系统设有机泵301；精制釜201和精制塔202分别设有换热单元2011和2021；机泵系统300处平行设有在线取样单元400；所述的在线取样单元400 为实施例1或2所述的任意一种结构的在线分析取样器。以实施例1所述的在线分析取样器为例，所述在线分析取样器加载于顺酐连续生产装置的机泵位置，具体可以是：在线分析取样器保温箱401的物料出口与所述机泵系统300入口上游的管线通过dn20不锈钢管及阀门连接，在线分析取样器保温箱401的物料进口与所述机泵系统300出口下游的管线通过dn20 不锈钢管及阀门连接，在两处阀门打开时，基于机泵提供的压力差，物料会在在线取样单元 400和机泵系统300的范围内形成闭路支路循环。所述在线分析取样器保温箱401的伴热铜管包括伴热进管4011和伴热回管4012，伴热进管可分多路分别连接精制釜201换热单元的用于换热升温的介质出口2011和精制塔202换热单元的用于换热升温的介质出口2021，伴热回管可分多路分别连接精制釜201换热单元的用于换热降温的介质入口2012和精制塔202 换热单元的用于换热降温的介质入口2022，由此，多路伴热进管可以将精制釜和精制塔换热升温后的余热导至保温箱供热，以保持保温箱内部的恒温环境；多路伴热回管则将与保温箱换热后降温的介质送回精制釜和精制塔的换热单元循环利用。