一種有機相和水體系自動重力分離裝置製造方法
2023-07-20 12:07:51 1
一種有機相和水體系自動重力分離裝置製造方法
【專利摘要】一種有機相和水體系自動重力分離裝置，涉及一種水系分離裝置，所述裝置包括機械部分和控制系統二部分，機械部分包括調節閥（3)、電磁流量計（4)和快速切斷閥（5);其控制系統部分電器元件通過如下依次連接：反應釜出料口通過法蘭連接方式連接管路，反應釜的出料管路上依次連接調節閥、電磁流量計、快速切斷閥，管路和調節閥（3)通過法蘭連接；電磁流量計（4)和管路通過法蘭連接；快速切斷閥（5)和管路通過法蘭連接，電器元件的電源線和信號線都連接到控制系統。本實用新型通過預測分離終點，在分離過程後期控制分離水相的體積流量進而控制管路內水相的流速，防止兩相返混，適用於化工生產中需要進行液-液兩種介質的分離。
【專利說明】—種有機相和水體系自動重力分離裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種水系分離裝置，特別是涉及一種有機相和水體系自動重力分離裝置。
【背景技術】
[0002]化工生產過程中，常常需要進行液-液兩種介質的分離。重力分離是通過兩種介質的密度不同的分離方法，因其操作方便，設備簡單，可以直接在反應釜或儲槽中實現兩種液相介質的分離，在化工生產過程中廣泛應用。在傳統手工分離操作過程中，一般是操作者通過觀察釜或儲槽放料管路中的視鏡，來判斷分離終點，人為因素影響較大，提前或延遲關閥，會造成水沒有完全分離而影響產品的純度，或將部分產物排出，降低產品的收率造成的浪費。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在於提供一種有機相和水體系自動重力分離裝置，該裝置通過預測分離終點，在分離過程後期控制分離水相的體積流量進而控制管路內水相的流速，防止兩相返混進行分離，滿足工程實際應用的要求。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的:
[0005]一種有機相和水體系自動重力分離裝置，所述裝置包括機械部分和控制系統二部分，機械部分包括調節閥、電磁流量計和快速切斷閥；其控制系統部分電器元件通過如下依次連接:反應釜出料口通過法蘭連接方式連接管路，反應釜的出料管路上依次連接調節閥、電磁流量計、快速切斷閥，管路和調節閥通過法蘭連接；電磁流量計和管路通過法蘭連接；快速切斷閥和管路通過法蘭連接，電器元件的電源線和信號線都連接到控制系統。
[0006]所述的一種有機相和水體系自動重力分離裝置，所述電磁流量計為分離終點檢測的傳感器。
[0007]本實用新型的優點與效果是:
[0008]本實用新型通過預測分離終點，在分離過程後期控制分離水相的體積流量進而控制管路內水相的流速，克服由於關閥延時引起的水相存留或有機物流失問題，同時控制管路內水相處於層流流動狀態，防止兩相返混，達到較為理想的分離效果，滿足工程實際應用的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0010]圖2是控制系統網絡拓撲結構示意圖；
[0011]圖3是分離水相控制流程圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖所示實施例，對本實用新型作進一步詳述。
[0013]本實用新型自動重力分離控制裝置，反應釜的出料管路上依次連接調節閥、電磁流量計、快速切斷閥。控制級是基於西門子PLC S7-300的系統，監控級的人機界面WinCC監控程序與S7-300通過乙太網通訊，實現對現場閥門等執行元件的控制。根據水與有機相二者電導率差異大的特點，利用電磁流量計檢測分離終點，電磁流量計對分離終點響應速度快且可靠；根據流體的流量預測分離終點，分離過程先快後慢提高分離效率，通過控制分離後期流體的流量來控制流體的流型，使分離後期兩種流體均處於層流狀態；根據分離界面由檢測點到達切斷閥門的時間及切斷閥的關閥動作延時，計算了控制指令發出的延時時間並根據實際現場調整，保證了分離精度。
[0014]實施例:
[0015]圖1重力分層系統結構圖:1-有機相；2_水相；3_調節閥；4-電磁流量計；5_快速切斷閥。
[0016]圖2是控制系統網絡拓撲結構示意圖。
[0017]圖3是分離水相控制流程圖。
[0018]1.硬體選型:水和有機相分離控制的關鍵技術是分離終點的檢測，分離終點檢測的準確性直接影響分離精度和產品的收率。本設計採用電磁流量計作為分離終點檢測的傳感器，同時可以預測分離終點。調節閥的作用是在分離過程中控制水相的瞬時流量，從而控制流速。快速切斷閥的作用是在到達分離終點時，閥門快速關閉。由於調節閥動作時間滯後大，不能作為切斷閥使用，否則當電磁流量計檢測到有機物時，由於關閥滯後可能導致有機相流失。
[0019]2.流速控制:水相分離初期調節閥開度調至最大(開度為100%)，快速分離出水相提高生產效率。水相分離後期需控制流體的流速。控制流速，使分離後期管路的流動狀態為層流，管路的雷諾準數應滿足:
[0020]Re = ^<2000.0根據操作條件下的物理參數P、μ，求出分離後期水相流速控
μ
制給定值It沒，繼而求出β!、.。
[0021]3.延時關閥時間:電磁流量計檢測到有機物分離終點至分離終點到達切斷閥入口側時間為θ =
[0022]0為分離終點由電磁流量計檢測點到達切斷閥門入口的時間為電磁流量計檢測點到切斷閥的距離。
[0023]由於閥門自身存在動作延時(即閥門開始關閉到完全關閉時間)?檢測到分離終點後延時龜秒發出切斷指令。為保證分離精度，必須控制分離終點到達到閥門入口側時，恰好閥門完全關閉。貝IJ
[0024]O = O0 I O1
[0025]β?為閥門動作延時；0k為檢測到分離終點後延時發出指令時間。
[0026]4.分離終點預測:反應釜中水相的總量可以根據前期投料量和化學反應過程估算得到，在分離過程中通過電磁流量計檢測到的分離出水相的累計流量可以預測分離終點。當電磁流量計檢測到分離出水相累計流量值到達到釜內水相總量的80%時，系統自動切換到PID控制模式控制流量，計算出的流量作為PID給定值。
[0027]5.有機相分離控制:由於有機相和水臨界面流經釜出口時的擾動等因素，分離過程不可避免地出現少量返混合，因此，第一次分離完成之後，將釜中水和有機物靜置2分鐘，調節閥保持當前開度，靜置結束後開啟快速切斷閥進行細分，當流量計再次檢測到分離終點時，延時龜秒後關閉切斷閥，分離出返混的少量水，分離完成。
【權利要求】
1.一種有機相和水體系自動重力分離裝置，其特徵在於，所述裝置包括機械部分和控制系統二部分，機械部分包括調節閥(3)、電磁流量計(4)和快速切斷閥(5);其控制系統部分電器元件通過如下依次連接:反應釜出料口通過法蘭連接方式連接管路，反應釜的出料管路上依次連接調節閥、電磁流量計、快速切斷閥，管路和調節閥(3)通過法蘭連接；電磁流量計(4)和管路通過法蘭連接；快速切斷閥(5)和管路通過法蘭連接，電器元件的電源線和信號線都連接到控制系統。
2.根據權利要求1所述的一種有機相和水體系自動重力分離裝置，其特徵在於，所述電磁流量計為分離終點檢測的傳感器。
【文檔編號】B01D17/025GK204017447SQ201420413658
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】李紅斌, 馮殿義, 婁玲玉, 陳躍華 申請人:遼寧工業大學