真空旋流交换装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及的是一种提取乙醇、丙酮的装置和方法。


背景技术：

2.在原料药提取浓缩使用乙醇(或丙酮)为溶媒的生产过程中，目前使用的减压浓缩生产工艺，在真空波动时，部分未完全冷凝下来的乙醇(或丙酮)气相伴随着真空气体一起被抽入真空泵排入大气，造成物料的浪费和环境污染。因此，有必要提供一种新的从真空气中回收乙醇(或丙酮)的系统及方法解决上述技术问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种能提高乙醇或丙酮回收效率、减少向大气中排放的真空旋流交换装置及其控制方法。
4.本发明的目的是这样实现的：
5.本发明真空旋流交换装置，其特征是：包括壳体，壳体内部被隔成上方的冷凝室和下方的回收室，冷凝室顶部设置气体出口，冷凝室侧方分别设置汽体进口、冷媒入口、冷媒出口，回收室的底部设置回收液出口，回收室的侧方分别设置第一气连通口、第二气连通口、第一液连通口、第二液连通口，气体出口设置真空出气自动阀，汽体进口设置真空进汽自动阀，冷媒出口设置冷媒出液自动阀，冷媒入口设置冷媒进液自动调节阀，第一气连通口设置真空连通自动阀，第二连通口设置破空自动阀，第一液连通口和第二液连通口安装冷凝连通自动阀，回收室里设置回收室液位变送器。
6.真空旋流交换控制方法，其特征是：采用上述所述的真空旋流交换装置；真空汽经过冷凝室冷凝后，首先关闭排液自动阀，关闭破空自动阀，延时5秒后首先打开真空连通自动阀，再打开冷凝连通自动阀，使冷凝液依靠自流进入回收室，实时检测回收室中的回收室液位变送器，在达到设定的液位高限后，启动冷凝液回收。
7.本发明真空旋流交换控制方法还可以包括：
8.1、启动冷凝液集液后，关闭冷凝连通自动阀，再关闭真空连通自动阀，打开破空自动阀，延时30秒后打开排液自动阀，将冷凝液转移至指定的回收设备，实时检测回收室中的回收室液位变送器，在达到设定的液位低限后，启动冷凝液排液。
9.本发明的优势在于：
10.1、整个冷凝液罐的冷凝室和回收室设有真空联通和冷凝联通管道，实现了冷凝液的全自动收集和转移。
11.2、在冷凝室的顶部设有高液位保护开关，在自动排液失效或者冷凝装置的冷凝腔严重起泡时，提示物料逃逸报警并紧急停机保护。
12.3、在冷凝室的顶部真空出口与真空泵的链接管道设有可燃气体检测装置，在冷凝效果不佳时，提示可燃气体逃逸报警并紧急停机保护。
附图说明
13.图1为本发明的结构示意图；
14.图2为本发明的控制系统结构框图；
15.图3为冷凝控制算法模块逻辑框图；
16.图4为冷凝液回收方法流程图；
17.图5为冷凝液转移方法流程图；
18.图6为基于卡尔曼滤波的模型参数更新算法框图；
19.图7为hmi终端功能模块框图。
具体实施方式
20.下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
21.结合图1-7，本发明真空旋流缓滞装置的基本工艺流程如图1所示，接口a为气体出口、接口b为汽体进口、接口c为冷媒出口、接口d为冷媒入口、接口e1、e2为气连通口、接口f1、f2为液连通口、接口g为回收液出口、h为冷凝室、i为回收室。现场带回收的真空汽进入接口a，经过h冷凝室冷凝后，真空汽从接口b抽至真空机组。冷媒从接口d流入，从接口c流出。接口e1、e2用阀门与管道连接，实现真空联通。接口f1、f2用阀门与管道连接，实现冷凝联通。回收的冷凝液存储在i回收室，达到一定液位后，由接口g将冷凝液转移至指定位置。
22.本发明的控制系统结构框图如图2所示，整个系统的控制点配置如下：真空进汽自动阀v1、真空出气自动阀v2、冷媒进液自动调节阀v3、冷媒出液自动阀v4、真空连通自动阀v5、破空自动阀v6、冷凝连通自动阀v7、排液自动阀v8、冷媒入口温度变送器te01、冷媒出口温度变送器te02、冷凝室温度变送器te03、冷媒入口压力变送器pt01、冷媒出口压力变送器pt02、冷凝室压力变送器pt03、回收室液位变送器lt01、冷凝室高位保护ls01、可燃气体探测器ait01。所有控制点接至plc集中控制，中控室设有hmi人机交换接口进行操作。
23.本发明提供一种回收乙醇(或丙酮)的真空旋流缓滞装置，现场回收的原料药提取浓缩真空气通过真空旋流缓滞装置冷凝室进行冷凝，回收的乙醇(或丙酮)回收，其他不凝汽被抽至真空机组。系统启动后开启冷媒供液和回液程序，系统调用基于智能评估的增益调度控制算法，结合系统的测量点，智能调节冷媒的供液和回液从而控制装置内的温度。空回收乙醇(或丙酮)通过冷凝室h冷凝后自流至回收室i，液位达到高点后，自动启动冷凝液回收程序；回收完毕后，自动启动冷凝液转移程序。系统自动运行智能预警模块，结合系统的真空度、压力、温度、物位、乙醇(或丙酮)浓度，使用了基于自回归模型和卡尔曼滤波的故障预测算法，对可燃气体浓度、集液的液位等关键的特征信号进行实时预测，在此基础上实现可燃气体逃逸报警、系统超限报警、物料逃逸报警等功能，对潜在风险进行预警，对突发情况进行紧急保护动作。通过hmi终端，实现系统的运行操作、状态预警、报警提示、数据归档、权限管理的功能。
24.系统启动后，v1和v2同时开启，现场待回收真空汽经过v1进入冷凝室h，冷凝后从v2排至真空系统。同时开启v3将冷媒注入交换芯，开启v4将冷媒回收，系统自动启动智能冷凝控制模块，调节v3的开度。以pt01、pt02、pt03、te01、te02、te03作为智能冷凝控制模块的输入，设立了智能评估模型并预先设计好一组的控制器，经过智能评估模型中的数学变换后得到一个能够反映冷却器内的真空气体积和特性的变量，以该变量为依据，从预先设计
好的一组控制器中选一个最合理的控制器计算v3的开度。
25.真空汽经过换热芯冷凝于冷凝室冷凝后，系统启动冷凝液自动集液模块，首先自动关闭排液自动阀v8，关闭破空自动阀v6，延时5秒后首先打开真空连通自动阀v5，再打开冷凝连通自动阀v7，使冷凝液依靠自流进入回收室。时时检测回收室中的冷凝液液位值lt01，在达到设定的液位高限后，自动启动冷凝液回收模块，自动关闭冷凝液集液模块。
26.冷凝液自动集液模块启动后，首先自动关闭冷凝连通自动阀v7，再关闭真空连通自动阀v5，自动打开破空自动阀v6，延时30秒后自动打开排液自动阀v8，将冷凝液转移至指定的回收设备。时时检测回收室中的冷凝液液位值lt01，在达到设定的液位低限后，自动启动冷凝液集液模块，自动关闭冷凝液回收模块。
27.智能预警模块在系统启动后立即上线运行，实时采集监测系统内的物位、温度、压力、真空度和可燃气体浓度，采用基于自回归模型和卡尔曼滤波的预测算法对这些关键的特征信号进行预测，算法原理如图6所示。该算法采用自回归模型来描述特征信号的动态变化，由于特征信号是不断变化的，所以自回归模型中的参数也需要进行动态更新，因此，该算法利用卡尔曼滤波实现对自回归模型参数的实时更新。将更新后的模型参数代入到自回归模型，即可得到用于信号预测的预测模型。采用预测模型可以得到未来一段时间内的信号预测值，结合事先设置的报警阈值可以实现对可燃气体逃逸、系统超限、物料逃逸等异常事件的自动预警。
28.hmi人机交换接口模块，采用设备阀门管道的三维数字模型构建系统，使用西门子tia portal v16开发，具有运行操作、工艺配方、状态预警、报警提示、数据归档、权限管理六类功能模块，满足人机界面友好的特点，便于维护和操作。

技术特征：
1.真空旋流交换装置，其特征是：包括壳体，壳体内部被隔成上方的冷凝室和下方的回收室，冷凝室顶部设置气体出口，冷凝室侧方分别设置汽体进口、冷媒入口、冷媒出口，回收室的底部设置回收液出口，回收室的侧方分别设置第一气连通口、第二气连通口、第一液连通口、第二液连通口，气体出口设置真空出气自动阀，汽体进口设置真空进汽自动阀，冷媒出口设置冷媒出液自动阀，冷媒入口设置冷媒进液自动调节阀，第一气连通口设置真空连通自动阀，第二连通口设置破空自动阀，第一液连通口和第二液连通口安装冷凝连通自动阀，回收室里设置回收室液位变送器。2.真空旋流交换控制方法，其特征是：采用如权利要求1所述的真空旋流交换装置；真空汽经过冷凝室冷凝后，首先关闭排液自动阀，关闭破空自动阀，延时5秒后首先打开真空连通自动阀，再打开冷凝连通自动阀，使冷凝液依靠自流进入回收室，实时检测回收室中的回收室液位变送器，在达到设定的液位高限后，启动冷凝液回收。3.根据权利要求2所述的真空旋流交换控制方法，其特征是：启动冷凝液集液后，关闭冷凝连通自动阀，再关闭真空连通自动阀，打开破空自动阀，延时30秒后打开排液自动阀，将冷凝液转移至指定的回收设备，实时检测回收室中的回收室液位变送器，在达到设定的液位低限后，启动冷凝液排液。

技术总结
本发明的目的在于提供真空旋流交换装置及其控制方法，包括壳体，壳体内部被隔成上方的冷凝室和下方的回收室，冷凝室顶部设置气体出口，冷凝室侧方分别设置汽体进口、冷媒入口、冷媒出口，回收室的底部设置回收液出口，回收室的侧方分别设置第一气连通口、第二气连通口、第一液连通口、第二液连通口，气体出口设置真空出气自动阀，汽体进口设置真空进汽自动阀，冷媒出口设置冷媒出液自动阀，冷媒入口设置冷媒进液自动调节阀，第一气连通口设置真空连通自动阀，第二连通口设置破空自动阀，第一液连通口和第二液连通口安装冷凝连通自动阀，回收室里设置回收室液位变送器。本发明实现了冷凝液的全自动收集和转移。冷凝液的全自动收集和转移。冷凝液的全自动收集和转移。


技术研发人员：孙秀光 冯贵墨 赵旭 王振华 张华庆 王硕 李强 赵佳琪 高斌
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七0三研究所
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2022/3/8