专利名称：乙炔发生设备、乙炔发生设备的控制方法以及乙炔气体的制造方法
技术领域：
本发明涉及乙炔发生设备、乙炔发生设备的控制方法以及乙炔气体的制造方法。
背景技术：
作为工业化生产乙炔的方法，使电石(CaC2)与水反应的方法已经使用了很长一段时间，湿式法和干式法是众所周知的。由于湿式法相对于电石需要使用10当量以上的水来进行反应，副产品熟石灰和水的混合物的处理较为繁杂，因此如今干式法已成为主流。作为传统的干式乙炔发生设备，例如人们已知的有日本特公昭31-7838号公报所记载的乙炔设备。该设备是在乙炔发生器中将电石与反应理论用量的1.9 3倍量的水进行混合，一边搅拌混合物一边使其依次落在设置于乙炔发生器内部的棚板上。在乙炔发生器内产生的乙炔气体，从设置于乙炔发生器上部的排出管中被取出。在日本特公昭31-7838号公报中记载有:在操作运转时供应给乙炔发生器的水的供水量，相对于原料电石的品位测定值进行控制，电石供应量按照产生乙炔的流量和电石品位测定值进行控制，同时也记载有:通过使这两个要素间拥有比例关系，也可以使双方进行相互控制的自动控制。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特公昭31-7838号公报。
发明内容
发明想要解决的问题但是，按照专利文献I所记载的发明，基于原料电石的品位测定值来控制供水量的方法，其控制的稳定性不够。即，在供应的水有急剧的温度变化，或者在供应了品位不同的原料时反应发生急变等情况下，会出现无法应对的情形。为此，本发明提供一种能够对乙炔发生器进行更高精度的供水控制的乙炔发生设备、乙炔发生设备的控制方法以及乙炔气体的制造方法。用于解决问题的方法为了解决上述问题，本发明首先提供了一种乙炔发生设备，具有:使电石与水反应来产生乙炔气体的乙炔发生器；将电石供应给乙炔发生器的供应罐；将水供应给乙炔发生器的水供应单元；检测从乙炔发生器排出的乙炔气体产生量的气体流量检测器；检测从乙炔发生器排出的乙炔气体温度的气体温度检测器；以及基于乙炔气体的产生量和乙炔气体的温度，来控制供应给乙炔发生器的水的流量的控制装置。按照本发明的乙炔发生设备，在另一个实施形态中，进一步具有检测从水供应单元供应的水的温度的水温检测器，控制装置基于乙炔气体的产生量、乙炔气体的温度以及水的温度，来控制供应给乙炔发生器的水的流量。按照本发明的乙炔发生设备，在再一个实施形态中，控制装置具有:使用气体温度检测器检测到的乙炔气体的温度来校正气体流量检测器检测到的乙炔气体的产生量测定值的校正单元；使用校正后的乙炔气体的产生量来计算供应给乙炔发生器的水的必要供应流量的计算单元；比较必要供应流量与基准值的比较单元；以及当必要供应流量不符合上述基准值时，来增加或者减少供应给乙炔发生器的水的流量的调整单元。本发明还提供了一种乙炔发生设备，具有:使电石与水反应来产生乙炔气体的乙炔发生器；将电石供应给乙炔发生器的供应罐；将水供应给乙炔发生器的水供应单元；检测水供应单元供应的水的温度的水温检测器；检测从乙炔发生器排出的乙炔气体的产生量的气体流量检测器；以及基于乙炔气体的产生量和水的温度，来控制供应给乙炔发生器的水的流量的控制装置。按照本发明的乙炔发生设备，在一个实施形态中，控制装置具有:基于水温检测器检测到的水的温度，来校正供应给乙炔发生器的水的供应倍率的校正单元；基于校正后的水的供应倍率和乙炔气体的产生量，来计算供应给乙炔发生器的水的必要供应流量的计算单元；比较必要供应流量与基准值的比较单元；以及当必要供应流量不符合基准值时，来增加或者减少供应给乙炔发生器的水的流量的调整单元。按照本发明的乙炔发生设备，在另一个实施形态中，乙炔发生器具有:设置于乙炔发生器上部的电石的投入口 ；设置于乙炔发生器内部，连接于投入口的反应段；连接于反应段，向反应段供应水的多个喷嘴；以及设置于反应段的下段，混合由电石与水反应所获得的副产品熟石灰的混合段，控制装置控制从多个喷嘴供应的水的流量比。按照本发明的乙炔发生设备，在再一个实施形态中，供应罐内通过惰性气体被加压到比乙炔发生器内压力更高的压力。按照本发明的乙炔发生设备，在再一个实施形态中，气体温度检测器以及气体流量检测器，检测流经连接于乙炔发生器后段的水封器出口的乙炔气体的温度以及流量。本发明接着提供 了一种乙炔发生设备的控制方法，包含:向乙炔发生器内供应电石和水，使电石和水反应来产生乙炔气体的工序；检测从乙炔发生器排出的乙炔气体的产生量的工序；检测从乙炔发生器排出的乙炔气体的温度的工序；以及基于乙炔气体的产生量和乙炔气体的温度来控制供应给乙炔发生器的水的流量的工序。按照本发明的乙炔发生设备的控制方法，在一个实施形态中，基于乙炔气体的产生量和乙炔气体的温度来控制供应给乙炔发生器的水的流量的工序包含:通过检测到的乙炔气体的温度，将检测到的乙炔气体的产生量测定值校正为干燥气体的体积，基于校正后的乙炔气体的产生量，来增加或者减少供应给乙炔发生器的水的流量的工序。按照本发明的乙炔发生设备的控制方法，在另一个实施形态中，控制供应给乙炔发生器的水的流量的工序包含:使用检测到的乙炔气体的温度，来校正检测到的乙炔气体的产生量测定值，使用校正后的乙炔气体的产生量来计算供应给乙炔发生器的水的必要供应流量的工序；比较必要供应流量与基准值的工序；以及当必要供应流量不符合基准值时，来增加或者减少供应给乙炔发生器的水的流量的工序。按照本发明的乙炔发生设备的控制方法，在再一个实施形态中，进一步具有检测水供应单元供应的水的温度的工序，控制供应给上述乙炔发生器的水的流量的工序包含:通过检测到的水的温度来进行水的蒸发量校正，基于水的蒸发量校正结果来增加或者减少供应给乙炔发生器的水的流量的工序。
本发明还接着提供了一种乙炔发生设备的控制方法，包含:向乙炔发生器内供应电石和水，使电石和水反应来产生乙炔气体的工序；检测供应给乙炔发生器内的水的温度的工序；检测从乙炔发生器排出的乙炔气体的产生量的工序；以及基于乙炔气体的产生量和水的温度，来控制供应给乙炔发生器的水的流量的工序。本发明进一步提供了一种乙炔气体的制造方法，其采用了上述乙炔发生设备的控制方法。发明效果根据本发明，能够提供可对乙炔发生器进行更高精度的供水控制的乙炔发生设备、乙炔发生设备的控制方法以及乙炔气体的制造方法。
图1表示根据本发明第一实施形态的乙炔发生设备的概要图。图2表示根据本发明 第一实施形态的乙炔发生设备的供水控制方法的例子的流程图。图3表示根据本发明第二实施形态的乙炔发生设备的概要图。图4表示根据本发明第二实施形态的乙炔发生设备的供水控制方法的例子的流程图。符号说明I…乙炔发生器2…供应罐3…水供应单元4…气体流量检测器5…气体温度检测器6…控制装置7…乙炔纯化单元8…副产品熟石灰排出单元9…水温检测器lla、llb …投入口12a、12b …反应段13…混合段l5a、l5b…供水喷淋器61…条件存储单元62…校正单元63…计算单元64…比较单元65…调整单元
具体实施例方式接着，参照附图对本发明的实施形态加以说明。需要注意的是，以下的附图为原理性的，厚度和平均尺寸之间的关系、每一层的厚度的比例等，与现实设备是不同的。另外，在附图的相互之间，当然包含有相互的尺寸关系或者比例等不同的部分。以下所示的实施形态，仅是为了将本发明的技术性思想加以具体化而例示的装置和方法，本发明的技术性思想的构成部件的材料、形状、结构、配置等并不受以下说明的限定。(第一实施形态)<乙炔发牛设各>根据本发明第一实施形态的乙炔发生设备，如图1所示的那样，具有:使电石与水反应来产生乙炔气体的乙炔发生器1、将电石供应给乙炔发生器I的供应罐2、将水供应给乙炔发生器I的水供应单元3、检测从乙炔发生器I排出的乙炔气体的产生量的气体流量检测器4、检测从乙炔发生器I排出的乙炔气体的温度的气体温度检测器5、以及基于乙炔气体的产生量和乙炔气体的温度来控制供应给乙炔发生器I的水的流量的控制装置6。乙炔发生器I进一步与乙炔纯化单元7和副产品熟石灰排出单元8相连接，该乙炔纯化单元7用于纯化由乙炔发生器I产生的乙炔气体，而该副产品熟石灰排出单元8用于排出由乙炔发生器I产生的副产品熟石灰。乙炔纯化单元7具有除尘冷却塔7a、脱硫塔7b、和水封安全器7c，用于纯化由乙炔发生器I产生的乙炔气体。副产品熟石灰排出单元8具有熟成器8a、密封罐8b、和梯度型螺旋输送机8c,用于使包含于由乙炔发生器I生成的副产品熟石灰中未反应电石进一步反应，并使副产品熟石灰向系统外排出。如图1所示的那样，乙炔发生器I形成为多段搅拌方式，通常为圆筒状。乙炔发生器I在上段完成大部分的反应，在下段搅拌混合，通过使未反应电石进一步反应而提高转换效率。例如图1所示的乙炔发生器I由十段构成，第一段以及第二段为反应段12a、12b，而第三段 第十段为混合段13。在反应段12a、12 b上连接有电石的投入口 lla、llb。在投入口 11a、Ilb上连接有螺杆装置21a、21b，电石通过螺杆装置21a、21b从供应罐2被供应到反应段12a、12b内。在反应段12a、12b上连接有用于供应水的多个供水喷淋器15a、15b。在供水喷淋器15a、15b上各有6个喷嘴，共使用了 12个喷嘴。图1所示的圆筒状的乙炔发生器1，喷嘴以两个为一组从投入口 IlaUlb沿着圆周方向并列地配置。从各喷嘴喷出的水被喷成雾状，水与电石形成接触。从喷嘴喷雾出的水的流量，能够按照各供水喷淋器独立控制。由此，例如可以进行如下控制，即:提高靠近原料投入口 IlaUlb的喷嘴的流量，随着距离的远离逐步降低流量，或者在启动乙炔发生器I过程中的原料投入时，等待原料到达供水喷淋器15a、15b下部以后再启动洒水。作为水供应单元3，例如可以利用水泵等。水供应单元3可以连接于切换装置(图未示)，该切换装置根据需要将例如河水、井水、工业用水或者在乙炔设备内被回收的回收水等供应给乙炔发生器I。水供应单元3电连接于控制装置6，通过控制装置6来控制水供应单元3的流量(从供水喷淋器15a、15b供应的水的流量)。气体流量检测器4以及气体温度检测器5连接于乙炔发生器I的出口侧。在图1中，气体流量检测器4以及气体温度检测器5连接于乙炔纯化单元7的水封器7c的出口处，用于检测流经水封器7c的出口配管内的乙炔气体的流量。气体流量检测器4以及气体温度检测器5的位置只要是在除尘冷却塔7a之后即可，并无特别限定。在连接乙炔发生器I与乙炔纯化单元7的通路18上，由于为粉尘和水蒸气较多的环境，因此存在不适合测定的情形。气体流量检测器4以及气体温度检测器5电连接于控制装置6，通过控制装置6，来记录所有时间或者每隔一段时间由气体流量检测器4以及气体温度检测器5检测到的流量以及温度。在供应罐2内，储存有由粉碎设备预先粉碎的电石。电石的粒度过小的话温度上升过大，往往会出现不良反应的情形，相反粒度过大的话会出现反应不能够充分进行的情形。为此，电石的平均粒径最好在4mm以下，优选粉碎成平均粒径为0.8 1.3mm范围的粒度。供应罐2由原料填满，由氮气等惰性气体来密封。供应罐2内的压力优选通过充填氮气等惰性气体被加压到比乙炔发生器I高出0.3 0.5kPa程度的压力。由此，能够抑制在乙炔发生器I产生的乙炔气体向供应罐2回流，从而提高乙炔发生设备的安全性。控制装置6用于控制乙炔发生器1、供应罐2、水供应单元3、气体流量检测器4以及气体温度检测器5。控制装置6具有条件存储单元61、校正单元62、计算单元63、比较单元64以及调整单元65。条件存储单元61存储有控制乙炔发生设备的必要条件，例如:各设备的操作运转条件、基准值、用于计算乙炔发生器I所必要的水的供应流量(以下称:必要供应流量)的计算式以及各种测定参数间的关系数据、必要供应流量的计算过程中所必要的供水倍率等信息。校正单元62使用气体温度检测器5检测到的乙炔气体的温度测定值，来校正气体流量检测器4检测到的乙炔气体的产生量(流量)测定值。具体来讲，校正单元62基于例如(1)-(3)式，通过检测到的乙炔气体的温度，将气体温度检测器5的测定值校正成作为乙炔气体的干燥气体的体积值的校正气体体积(15°C、101.325kPa、干燥气体换算)。校正气体体积[m3/h]=测定值[m3/h]X (P0+PDG) +PtlX (T0+15) + (T0+t) XVc2h2 (t)…⑴Vc2h2 (t) [-] = {P0+PDG_E (t)} / (P0+PDG) …(2)E(t) [kPa(abs)] = 0.611 X 10~ {7.5t/(t+237.3)} …(3)这里，P0[kPa(abs)]为标准压力(=101.325kPa)、T0[K]为标准温度(=273.15°C )、t[°C ]为气体温度检测器5检测到的乙炔气体的温度、VC2H2(t)为t[°C ]时的乙炔的体积分数[_]、PDC[kPa(G)]为水封安全器7c内的压力、E (t) [kPa(abs)]表示t[°C ]时的饱和蒸气压的近似式(Tetens (1930)之式)。乙炔气体温度t、饱和蒸气压E (t)以及乙炔的体积分数Vc2h2⑴的关系数据的例子示于表I中。再有，表I示出了将水封器7c的压力PDe设定为2.0kPa(G)时的例子。校正单元62也可以从乙炔气体的温度测定值(t[°C])与表I的关系数据，来决定乙炔的体积分数Ve2112，基于决定了的乙炔的体积分数Ve2112通过(I)式来计算校正气体体积。表I
权利要求
1.一种乙炔发生设备，其具有: 使电石与水反应来产生乙炔气体的乙炔发生器； 将电石供应给上述乙炔发生器的供应罐； 将水供应给上述乙炔发生器的水供应单元； 检测从上述乙炔发生器排出的乙炔气体产生量的气体流量检测器； 检测从上述乙炔发生器排出的上述乙炔气体温度的气体温度检测器；以及基于上述乙炔气体的产生量和上述乙炔气体的温度，来控制供应给上述乙炔发生器的水的流量的控制装置。
2.如权利要求1所述的乙炔发生设备，其进一步具有检测从上述水供应单元供应的水的温度的水温检测器， 上述控制装置基于上述乙炔气体的产生量、上述乙炔气体的温度以及上述水的温度，控制供应给上述乙炔发生器的水的流量。
3.如权利要求1所述的乙炔发生设备，其中所述控制装置具有: 使用上述气体温度检测器检测到的上述乙炔气体的温度来校正上述气体流量检测器检测到的上述乙炔气体的产生量测定值的校正单元； 使用校正后的上述乙炔气体的产生量来计算供应给上述乙炔发生器的上述水的必要供应流量的计算单元； 比较上述必要供应流量与基准值的比较单元；以及 当上述必要供应流量不符合上述基准值时，来增加或者减少供应给上述乙炔发生器的水的流量的调整单元。
4.一种乙炔发生设备，其具有: 使电石与水反应来产生乙炔气体的乙炔发生器； 将电石供应给上述乙炔发生器的供应罐； 将水供应给上述乙炔发生器的水供应单元； 检测上述水供应单元供应的水的温度的水温检测器； 检测从上述乙炔发生器排出的乙炔气体的产生量的气体流量检测器；以及基于上述乙炔气体的产生量和上述水的温度，来控制供应给上述乙炔发生器的水的流量的控制装置。
5.如权利要求4所述的乙炔发生设备，其中所述控制装置具有: 基于上述水温检测器检测到的上述水的温度，来校正供应给上述乙炔发生器的水的供应倍率的校正单元； 基于校正后的上述水的供应倍率和上述乙炔气体的产生量，来计算供应给上述乙炔发生器的上述水的必要供应流量的计算单元； 比较上述必要供应流量与基准值的比较单元；以及 当上述必要供应流量不符合上述基准值时，来增加或者减少供应给上述乙炔发生器的水的流量的调整单元。
6.如权利要求1 5中任意一项所述的乙炔发生设备，其中所述乙炔发生器具有: 设置于上述乙炔发生器上部的上述电石的投入口； 设置于上述乙炔发生器内部，连接于上述投入口的反应段；连接于上述反应段，向上述反应段供应水的多个喷嘴；以及 设置于上述反应段的下段，混合由上述电石与上述水反应所获得的副产品熟石灰的混合段， 上述控制装置控制从上述多个喷嘴供应的水的流量比。
7.如权利要求1 6中任意一项所述的乙炔发生设备,其中所述供应罐内，通过惰性气体被加压到比上述乙炔发生器内压力更高的压力。
8.如权利要求1 3中任意一项所述的乙炔发生设备，其中所述气体温度检测器以及上述气体流量检测器，检测流经连接于上述乙炔发生器后段的水封器出口的乙炔气体的温度以及流量。
9.一种乙炔发生设备的控制方法，其包含: 向乙炔发生器内供应电石和水，使上述电石和上述水反应来产生乙炔气体的工序； 检测从上述乙炔发生器排出的乙炔气体的产生量的工序； 检测从上述乙炔发生器排出的乙炔气体的温度的工序；以及 基于上述乙炔气体的产生量和上述乙炔气体的温度来控制供应给上述乙炔发生器的水的流量的工序。
10.如权利要求9所述的乙炔发生设备的控制方法，其中基于上述乙炔气体的产生量和上述乙炔气体的温度来控制供应给上述乙炔发生器的水的流量的工序包含: 通过检测到的乙炔气体的温度，将检测到的乙炔气体的产生量测定值校正为干燥气体的体积，基于校正后的上述乙炔气体的产生量，来增加或者减少供应给上述乙炔发生器的水的流量的工序。
11.如权利要求9所述的乙炔发生设备的控制方法，其中控制供应给上述乙炔发生器的水的流量的工序包含: 使用检测到的上述乙炔气体的温度，来校正检测到的上述乙炔气体的产生量测定值，使用校正后的上述乙炔气体的产生量来计算供应给上述乙炔发生器的水的必要供应流量的工序； 比较上述必要供应流量与基准值的工序；以及 当上述必要供应流量不符合上述基准值时，来增加或者减少供应给上述乙炔发生器的水的流量的工序。
12.如权利要求9所述的乙炔发生设备的控制方法，其进一步具有检测上述水供应单元供应的水的温度的工序， 控制供应给上述乙炔发生器的水的流量的工序包含:通过检测到的水的温度来进行水的蒸发量校正，基于水的蒸发量校正结果来增加或者减少供应给上述乙炔发生器的水的流量的工序。
13.—种乙炔发生设备的控制方法，其包含: 向乙炔发生器内供应电石和水，使上述电石和上述水反应来产生乙炔气体的工序； 检测供应给上述乙炔发生器内的水的温度的工序； 检测从上述乙炔发生器排出的乙炔气体的产生量的工序；以及 基于上述乙炔气体的产生量和上述水的温度，来控制供应给上述乙炔发生器的水的流量的工序。
14.一种乙炔气体的制造方法，其采用了如权利要求9 13中任意一项所述的乙炔发生设备的控制方法 。
全文摘要
本发明提供一种能够更高精度地对乙炔发生器进行供水控制的乙炔发生设备、乙炔发生设备的控制方法以及乙炔气体的制造方法。具有使电石与水反应来产生乙炔气体的乙炔发生器1、向乙炔发生器1供应电石的供应罐2、向乙炔发生器1供应水的水供应单元3、检测从乙炔发生器1排出的乙炔气体的产生量的气体流量检测器4、检测从乙炔发生器1排出的乙炔气体的温度的气体温度检测器5、以及基于乙炔气体的产生量和乙炔气体的温度来控制供应给乙炔发生器1的水的流量的控制装置6。
文档编号C10H3/00GK103189477SQ20108004830
公开日2013年7月3日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者大森博昭 申请人:电气化学工业株式会社