一种天然气法二硫化碳反应系统及其安全仪表系统的制作方法

1.本实用新型涉及化工生产工艺技术领域，特别是涉及一种天然气法二硫化碳反应系统及其安全仪表系统。


背景技术：

2.天然气法低压非催化工艺，是以天然气和硫磺为原料，在温度为620～680℃、压力为0.35～0.45mpa(g)的条件下，天然气中的甲烷与过热的硫磺蒸气反应生成二硫化碳。
3.现有反应系统生产时，由于加热炉天然气原料来源不同，可能出现反应温度升高现象。当反应器内的温度过高时，在加热炉管内壁上会发生积碳结焦现象，增加系统阻力，并加速炉管材料腐蚀。管式加热炉内的炉管材料腐蚀一方面增加了生产设备投入，另一方面还会因壁厚腐蚀减薄造成炉管强度不够发生炉管爆裂则会引发重大安全事故。
4.现有反应系统中，仅在反应器内设置一支温度计，对反应器内的温度进行监控，远不能满足对反应温度的实时监测和快速响应控制。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对现有技术中对反应温度的监测不能满足安全生产需求的缺陷，而提供一种用于天然气法二硫化碳反应系统的安全仪表系统，该安全仪表系统包括逻辑控制器、第一紧急切断阀、第二紧急切断阀、远传温度计和液硫液下泵。当远传温度计监测到反应温度高于设定值时逻辑控制器控制第一紧急切断阀和第二紧急切断阀切断，同时关闭液硫液下泵，停止液硫和天然气的供应。可有效防止反应温度过高引起的炉管材料腐蚀，延长设备、管道的使用寿命，提高系统生产运行时的安全可靠性。
6.本实用新型的另一个目的，是提供一种天然气法二硫化碳反应系统，包括反应工艺设备系统和上述安全仪表系统。
7.为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：
8.一种用于天然气法二硫化碳反应系统的安全仪表系统，包括逻辑控制器、设置在反应器内用于检测反应温度的远传温度计、设置在液硫进料管上的第一紧急切断阀、设置在天然气进料管上的第二紧急切断阀和设置在液硫计量槽顶部的液硫液下泵；
9.所述远传温度计与所述逻辑控制器的输入端通过线缆连接，将检测到的反应温度信号传输至所述逻辑控制器；所述逻辑控制器接收反应温度信号并进行判断；
10.所述第一紧急切断阀、第二紧急切断阀和液硫液下泵分别与所述逻辑控制器的输出端通过线缆连接；
11.当所述逻辑控制器接收到的反应温度高于设定值时，所述逻辑控制器控制所述第一紧急切断阀和所述第二紧急切断阀关闭，同时控制所述液硫液下泵关闭。
12.在上述技术方案中，所述安全仪表系统与集散控制系统采用通讯连接，当所述远传温度计检测到反应温度高于正常工艺值时，所述集散控制系统会进行报警。
13.本实用新型的另一方面，一种天然气法二硫化碳反应系统，包括反应工艺设备系
统和安全仪表系统；
14.所述反应工艺设备系统包括用于存储液硫的液硫计量槽、液硫进料管、天然气进料管、管式加热炉和反应器；所述液硫计量槽内的液硫在液硫液下泵的驱动下经所述液硫进料管进入所述管式加热炉；天然气原料经所述天然气进料管进入所述管式加热炉；所述液硫进料管上设置有液硫流量控制回路通过集散控制系统控制液硫进入所述管式加热炉的流量大小；所述天然气进料管上设置有天然气流量计量阀组以控制天然气进入所述管式加热炉的流量大小；
15.所述安全仪表系统包括逻辑控制器、设置在反应器内用于检测反应温度的远传温度计、设置在液硫进料管上的第一紧急切断阀、设置在天然气进料管上的第二紧急切断阀和设置在液硫槽顶部的液硫液下泵；所述远传温度计与所述逻辑控制器的输入端通过线缆连接，将检测到的反应温度信号传输至所述逻辑控制器；所述逻辑控制器接收反应温度信号并进行判断；所述第一紧急切断阀、第二紧急切断阀和液硫液下泵分别与所述逻辑控制器的输出端通过线缆连接；当所述逻辑控制器接收到的反应温度高于设定值时，所述逻辑控制器控制所述第一紧急切断阀和所述第二紧急切断阀关闭，同时控制所述液硫液下泵关闭。
16.在上述技术方案中，所述天然气进料管包括一个天然气进料总管和三个天然气进料支管，天然气原料经所述天然气进料总管后通过所述天然气进料支管分流后分别在不同高度进入所述管式加热炉；所述第二紧急切断阀安装在所述天然气进料总管上；每一所述天然气进料支管上安装有一个天然气流量计量阀，多个所述天然气流量计量阀组成所述天然气流量计量阀组。
17.在上述技术方案中，所述液硫流量控制回路包括一个气动调节阀和一个远传流量计。
18.在上述技术方案中，所述液硫液下泵的数量为两个。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
20.1.本实用新型提供的安全仪表系统，包括逻辑控制器、第一紧急切断阀、第二紧急切断阀、远传温度计和液硫液下泵。当远传温度计监测到反应温度高于设定值时，逻辑控制器控制第一紧急切断阀和第二紧急切断阀切断，同时关闭液硫液下泵，停止液硫和天然气的供应。该安全仪表系统实现了对反应器内反应温度的实时监测和快速反应，可有效提高系统安全性。
21.2.本实用新型提供的天然气法二硫化碳反应系统，在液硫计量槽、液硫进料管、天然气进料管、管式加热炉和反应器的基础上增设安全仪表系统，可有效防止反应温度过高引起的炉管材料腐蚀，延长设备、管道的使用寿命，提高系统生产运行时的安全可靠性。
附图说明
22.图1所示为天然气法二硫化碳反应系统的结构示意图。
23.图中：1
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液硫计量槽，2
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液硫进料管，3
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天然气进料管，4
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管式加热炉，5
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反应器，6
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液硫液下泵，7
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液硫流量控制回路，8
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第一紧急切断阀，9
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天然气流量计量阀组，10
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第二紧急切断阀，11
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远传温度计。
具体实施方式
24.以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.以下实施例中，各设备型号如下：
26.设备名称型号液硫计量槽v1106液硫液下泵p1102a/b管式加热炉h1101反应器r1101远传温度计tzi
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1133第一紧急切断阀szv
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1120第二紧急切断阀szv
‑
1111
27.实施例1
28.一种用于天然气法二硫化碳反应系统的安全仪表系统(sis)，如图1所示，包括设置在控制室内的逻辑控制器、设置在反应器5内用于探测反应温度的远传温度计11、设置在液硫进料管2上第一紧急切断阀8、设置在天然气进气料管3上第二紧急切断阀10和设置在液硫计量槽顶部的液硫液下泵6；
29.所述远传温度计11与所述逻辑控制器的输入端通过线缆连接，将检测到的反应温度信号传输至所述逻辑控制器；
30.所述第一紧急切断阀8、第二紧急切断阀10和液硫液下泵6分别与所述逻辑控制器的输出端通过线缆连接；
31.所述逻辑控制器接收反应温度信号并进行判断，当判断结果为反应温度高于设定值690℃时，所述逻辑控制器控制所述第一紧急切断阀8和所述第二紧急切断阀10关闭，同时控制所述液硫液下泵6关闭。
32.所述安全仪表系统(sis)与集散控制系统(dcs)采用通讯连接，当所述远传温度计检测到反应温度高于正常工艺值时，所述集散控制系统的操作站会进行报警。
33.实施例2
34.一种天然气法二硫化碳反应系统，如图1所示，包括反应工艺设备系统和实施例1所述的安全仪表系统；
35.所述反应工艺设备系统包括包括用于存储液硫的液硫计量槽1、液硫进料管2、天然气进料管3、管式加热炉4和反应器5；所述液硫计量槽1内的液硫在液硫液下泵6的驱动下经所述液硫进料管2进入所述管式加热炉4；天然气原料经所述天然气进料管3进入所述管式加热炉4；所述液硫进料管2上设置有液硫流量控制回路7以控制液硫进入所述管式加热炉4的流量大小；所述天然气进料管3上设置有天然气流量计量阀组9以控制天然气进入所述管式加热炉4的流量大小；
36.所述天然气进料管3包括一个天然气进料总管3
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1和三个天然气进料支管3
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2，天然气原料经所述天然气进料总管3
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1后通过所述天然气进料支管3
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2分流在不同高度进入进入所述管式加热炉4；所述天然气进料总管3
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1上安装有第二紧急切断阀10，每一所述天然气进料支管上安装有一个天然气流量计量阀，多个所述天然气流量计量阀组成所述天然
气流量计量阀组9。
37.所述液硫流量控制回路7包括一个气动调节阀和一个远传流量计，所示远传流量计与集散控制系统(dcs)通讯连接。
38.所述液硫液下泵6的数量为两个，其中一个开启，另一个作为备用。两个液硫液下泵6可自动切换。
39.上述天然气法二硫化碳反应系统的反应过程如下：
40.液硫计量槽1内存储的140℃的熔融洁净的液硫在液硫液下泵6的驱动下经所述液硫进料管2进入所述管式加热炉4；液硫流量控制回路7控制其输送速度q＝5.5m3/h。液硫进入管式加热炉4内后被加热到444.6℃气化，然后继续加热至过热。
41.天然气原料(甲烷，0.8mpa(g))经所述天然气进料管3进入所述管式加热炉4，与气态过热的硫发生如下反应：
42.ch4+4s＝cs2+2h2s
ꢀꢀ
(1)
43.为了使天然气原料中的甲烷转化完全，需要增加反应时间，反应气从管式加热炉4内输出后进入一台绝热无催化的反应器进一步反应(其转化率可达99％)。反应后的高温气体进入后续工段进行粗制分离。
44.在上述反应过程中，反应器内的反应温度为620
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680℃，当远传温度计11检测到反应器5内的反应温度高于设定值690℃时，所述逻辑控制器控制所述第一紧急切断阀8和第二紧急切断阀10紧急切断，同时关闭液硫液下泵6。
45.由于反应器和管式加热炉内的温度是一致的，而管式加热炉内不方便设置远传温度计，因此通过反应器内的远传温度计控制反应温度，以减少管式加热炉内炉管材料的腐蚀。
46.为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
47.而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
48.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。