專利名稱：一種精確控制碳酸鈷合成反應(yīng)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種精細(xì)化工設(shè)備，特別是一種精確控制碳酸鈷合成反應(yīng)的裝置。
背景技術(shù)：
碳酸鈷作為一種重要的前驅(qū)體，可廣泛用于制備鈷類產(chǎn)品，如四氧化三鈷、氧化鈷、 氧化亞鈷、鈷粉等。
工業(yè)生產(chǎn)上制備碳酸鈷的方法，主要是采用液相沉淀法，即將碳酸鹽沉淀劑(如
NaHC03、 Na2C03、 NH4HC03或(NH4) 2C03)與可溶性鈷鹽發(fā)生合成反應(yīng)得到碳酸鈷。其 明顯的特點是合成反應(yīng)過程中反應(yīng)溫度、pH值、反應(yīng)時間、攪拌速度、加料速度等工藝參 數(shù)多。 一般生產(chǎn)上采用一次儀表加人工調(diào)節(jié)的操作控制合成反應(yīng)過程，其可控性、重現(xiàn)性差， 制取的碳酸鈷粉體的粒徑分布寬，同批次的均勻性及不同批次的一致性不能有效保證。
另外，四氧化三鈷、氧化鈷、氧化亞鈷、鈷粉等鈷產(chǎn)品的粒度、粒度分布和形貌等粉末 性能與其前軀體一碳酸鈷的粉末性能有很大的繼承性。因此，為保證鈷產(chǎn)品粉末性能的均一 性和一致性，在制備碳酸鈷的合成反應(yīng)過程中各種工藝參數(shù)的精確控制對產(chǎn)物的形貌、粒度 以及均勻性都非常重要。但是在現(xiàn)有技術(shù)中涉及很少。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是為了解決上述技術(shù)的不足而提供一種改善現(xiàn)有技術(shù)中合成過程采 用人工控制的不精確性，從而得到粒度均勻、分布集中，粒度和形貌可控，同批次的均勻性 及不同批次的一致性好的前軀體的精確控制碳酸鈷合成反應(yīng)的裝置。
為了達(dá)到上述目的，本實用新型所設(shè)計的一種精確控制碳酸鈷合成反應(yīng)的裝置，它包括 反應(yīng)釜、沉淀劑溶液導(dǎo)流管、調(diào)速攪拌器、沉淀劑溶液的流量計、攪拌器的電機、鈷液的流 量計、鈷液的導(dǎo)流管、工業(yè)溫度計、反應(yīng)釜加熱用外套、工業(yè)pH計和DCS集散控制單元， 沉淀劑溶液的流量計、鈷液的流量計、調(diào)速攪拌器、工業(yè)溫度計、工業(yè)pH計均通過通訊線 路與DCS集散控制單元相連接并實施控制，反應(yīng)釜加熱用外套為蒸汽加熱盤管，沉淀劑溶 液由導(dǎo)流管導(dǎo)入反應(yīng)釜內(nèi)部。利用集散控制單元(DCS)中管理級計算機輸出的控制信號分 別通過下位控制站傳送到各連接的控制點，來實施對碳酸鈷合成工藝過程控制，使合成反應(yīng) 過程中各種工藝條件得到精確的控制。所述的反應(yīng)釜為圓柱型筒體帶封頭，鈷液的導(dǎo)流管分布置于反應(yīng)釜內(nèi)中上部。反應(yīng)釜加熱用套為蒸汽加熱盤管。沉淀劑溶液由導(dǎo)流管導(dǎo)入反應(yīng)釜 內(nèi)底部，鈷液的導(dǎo)流管分布置于反應(yīng)釜內(nèi)中上部，這樣可使溶液的混合更加均勻。
所述的DCS集散控制單元，包括工業(yè)以太網(wǎng)、管理級計算機、大屏幕顯示器，工業(yè)以 太網(wǎng)的采樣信號與管理級計算機連接，管理級計算機的輸出控制信號分別通過下位控制站傳 送到各控制點連接，DCS集散控制單元為分布式結(jié)構(gòu)，采用開放系統(tǒng)和分層控制。通過工業(yè) 以太網(wǎng)將采樣信號、設(shè)備動作信號、故障信號及現(xiàn)場狀況實時傳遞給管理級計算機，管理級 計算機將工業(yè)現(xiàn)場的各種狀況，在大屏幕顯示器上用現(xiàn)場流程模擬圖、設(shè)備位置模擬圖、開 關(guān)量表、模擬數(shù)據(jù)表、實時趨勢圖、實時棒圖等形式真實反映，并對需要控制的工藝參數(shù)(如 溫度、流量、pH值等)實時進(jìn)行模擬連續(xù)自動調(diào)整，實時監(jiān)測設(shè)備工況報警。DCS系統(tǒng)為 分布式結(jié)構(gòu)，采用開放系統(tǒng)和分層控制，充分體現(xiàn)集中管理，分散控制的功能。
本實用新型所得到的一種精確控制碳酸鈷合成反應(yīng)的裝置，具有以下優(yōu)點
1. 采用本實用新型制得的產(chǎn)品碳酸鈷粉末粒度均勻、分布集中，并且形貌和粒度可控， 具有同批次的均勻性及不同批次的一致性好等優(yōu)點；
2. 沉淀劑的流量計、鈷液的流量計、可調(diào)速攪拌電機、溫度計和工業(yè)pH計等均通過線 路與DCS集散控制單元相連接。釆用DCS集散控制單元對合成反應(yīng)過程進(jìn)行控制，主要是 對合成反應(yīng)的各項重要工藝參數(shù)，根據(jù)工藝要求首先設(shè)定一個參數(shù)值輸入DCS對應(yīng)的操作 項中，每一個參數(shù)的瞬時值經(jīng)通訊系統(tǒng)上傳到管理級計算機，計算機則根據(jù)瞬時值與設(shè)定值 的差異通過下位控制站給出信號到相應(yīng)的執(zhí)行器進(jìn)行調(diào)整，操作過程是自動連續(xù)完成，信號 采集周期可根據(jù)需要調(diào)整， 一般為0.3秒。如通過調(diào)整蒸汽閥門的開度來控制反應(yīng)溫度， 溫度高于設(shè)定值則系統(tǒng)將自動調(diào)整關(guān)小蒸汽閥門，如低于設(shè)定值時，則系統(tǒng)調(diào)整增加閥門開 度以提升溫度；通過對并對pH值、溶液濃度、加料速度和攪拌速度等實現(xiàn)工藝參數(shù)的自動 精確控制，確保了產(chǎn)品各項指標(biāo)的穩(wěn)定性；
3. 本實用新型可以改善工作環(huán)境，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本。

圖l為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為DCS集散控制單元示意圖。
其中1、反應(yīng)釜；2、沉淀劑溶液導(dǎo)流管；3、攪拌器；4、沉淀劑溶液的流量計；5、 攪拌器的電機；6、鈷液的流量計；7、鈷液的導(dǎo)流管；8、工業(yè)溫度計；9、反應(yīng)釜加熱用外套；10、工業(yè)pH計；11、 DCS集散控制單元；12、工業(yè)以太網(wǎng)；13、管理級計算機；14、 大屏幕顯示器；15、下位控制站。
具體實施方式
下面通過實施例結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的描述。
如圖1所示，本實施例描述的一種精確控制碳酸鈷合成反應(yīng)的裝置，它包括反應(yīng)釜l、沉 淀劑溶液導(dǎo)流管2、調(diào)速攪拌器3、沉淀劑溶液的流量計4、攪拌器的電機5、鈷液的流量計6、 鈷液的導(dǎo)流管7、工業(yè)溫度計8、反應(yīng)釜加熱用外套9、工業(yè)pH計10和DCS集散控制單元11，沉 淀劑溶液的流量計4、鈷液的流量計6、調(diào)速攪拌器3、工業(yè)溫度計8、工業(yè)pH計10均通過線路 與DCS集散控制單元11相連接。利用集散控制單元(DCS)控制前驅(qū)體的合成，使合成反應(yīng)過 程中各種條件得到精確的控制，本實施例提供的反應(yīng)釜l為圓柱型筒體，在反應(yīng)釜l筒體外為 反應(yīng)釜加熱用外套(為蒸汽加熱盤管)9。沉淀劑溶液導(dǎo)流管2深入反應(yīng)釜1內(nèi)底部，使沉淀 劑溶液從反應(yīng)釜底部進(jìn)入反應(yīng)釜l內(nèi)，鈷液的導(dǎo)流管7分布置于反應(yīng)釜1內(nèi)中上部，這樣可使 溶液的混合更加均勻。
工作時，沉淀劑溶液通過沉淀劑溶液導(dǎo)流管2從反應(yīng)釜1的底部加入，流量計4將沉淀 劑溶液的流速和加入量通過通訊線路反饋到DCS集散控制單元11，同時，DCS集散控制單 元11可以根據(jù)設(shè)置的參數(shù)(流速和加入量)與瞬時流量的對比，通過模擬PID循環(huán)自動控 制流量計4 (即沉淀劑溶液)的流速，而對加入總量自動積算，當(dāng)積算值達(dá)到設(shè)定量時，DCS 集散控制單元11即會給出信號通過PLC下位控制站將電路斷開以實現(xiàn)停止加入沉淀劑溶液。 同理，鈷液通過導(dǎo)流管7由反應(yīng)釜的中上部加入，流量計6將鈷溶液的流速和加入量通過線 路反饋到DCS集散控制單元11，同時DCS集散控制單元11可以根據(jù)設(shè)置的參數(shù)(流速和 加入量)與瞬時流量的對比，通過模擬PID循環(huán)自動控制流量計6 (即鈷溶液)的流速，而 對加入總量自動積算，當(dāng)積算值達(dá)到設(shè)定量時，DCS集散控制單元11即會給出信號通過PLC 下位控制站將電路斷開以實現(xiàn)停止加入鈷溶液。攪拌器3的轉(zhuǎn)速通過電機5反應(yīng)，通過電機 5將攪拌器的轉(zhuǎn)速由線路反饋到DCS集散控制單元11，同時，DCS集散控制單元11可以根 據(jù)工藝條件需要通過通訊線路自動調(diào)節(jié)電機5的轉(zhuǎn)速。合成反應(yīng)的溫度通過溫度計8反饋到 DCS集散控制單元ll,同時，DCS集散控制單元11可以根據(jù)設(shè)置的參數(shù)與瞬時測量的差異 來控制加熱蒸汽的流速以達(dá)到控制溫度的目的。合成反應(yīng)的pH值通過pH計10反饋到DCS 集散控制單元ll，同時，DCS集散控制單元11可以根據(jù)設(shè)置的參數(shù)與實時測量值的偏差來調(diào)整加入中和劑的量以實現(xiàn)自動控制合成反應(yīng)的過程pH值等。各項合成反應(yīng)工藝參數(shù)通過 DCS集散控制單元11得到了精確控制，采用本實用新型制得的碳酸鈷粉末具有粒度均勻、 分布集中，并且形貌和粒度可控，同批次的均勻性及不同批次的一致性好等優(yōu)點。
如圖2所示，所述的DCS集散控制單元ll，包括工業(yè)以太網(wǎng)12、管理級計算機13、大 屏幕顯示器14，工業(yè)以太網(wǎng)12的采樣信號與管理級計算機13連接，管理級計算機13的輸 出控制信號分別通過下位控制站15傳送到各控制點連接，DCS集散控制單元11為分布式結(jié) 構(gòu)，采用開放系統(tǒng)和分層控制。通過工業(yè)以太網(wǎng)11將采樣信號、設(shè)備動作信號、故障信號 等現(xiàn)場狀況實時傳遞給管理級計算機13，管理級計算機13將工業(yè)現(xiàn)場的各種狀況，在大屏 幕顯示器14上用現(xiàn)場流程模擬圖、設(shè)備位置模擬圖、開關(guān)量表、模擬數(shù)據(jù)表、實時趨勢圖、 實時棒圖等形式真實反映，實現(xiàn)了自動控制工藝參數(shù)、實時監(jiān)測設(shè)備工況報警，在工藝流程、 設(shè)備運行出現(xiàn)故障時，指導(dǎo)操作人員對生產(chǎn)狀況進(jìn)行調(diào)整、及時提醒維護人員，保證正常生 產(chǎn)。同時，各種參數(shù)的過程記錄可通過打印機打印出，或者通過工業(yè)以太網(wǎng)12發(fā)送給廠長 或經(jīng)理等管理人員。本實用新型具有自動化、信息化程度高等特點。
權(quán)利要求1、 一種精確控制碳酸鈷合成反應(yīng)的裝置，它包括反應(yīng)釜(1)、沉淀劑溶液導(dǎo)流管(2)、調(diào)速攪拌器(3)、沉淀劑溶液的流量計(4)、攪拌器的電機(5)、鈷液的流量計(6)、 鈷液的導(dǎo)流管(7)、工業(yè)溫度計(8)、反應(yīng)釜加熱用外套(9)、工業(yè)pH計(10)和 DCS集散控制單元(11)，其特征在于沉淀劑溶液的流量計(4)、鈷液的流量計(6)、 調(diào)速攪拌器(3)、工業(yè)溫度計(8)、工業(yè)pH計(10)均通過通訊線路與DCS集散控 制單元(11)相連接并實施控制，反應(yīng)釜加熱用外套(9)為蒸汽加熱盤管，沉淀劑 溶液由導(dǎo)流管導(dǎo)入反應(yīng)釜(1)內(nèi)部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種精確控制碳酸鈷合成反應(yīng)的裝置，其特征在于所述的反應(yīng) 釜(1)為圓柱型筒體帶圓封頭，鈷液的導(dǎo)流管(7)分布置于反應(yīng)釜(1)內(nèi)中上部。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種精確控制碳酸鈷合成反應(yīng)的裝置，其特征在于所述的DCS 集散控制單元(11)，包括工業(yè)以太網(wǎng)(12)、管理級計算機(13)、大屏幕顯示器(14)， 工業(yè)以太網(wǎng)(12)的采樣信號與管理級計算機(13)連接，管理級計算機(13)的輸 出控制信號分別通過下位控制站(15)傳送到各控制點連接，DCS集散控制單元(11) 為分布式結(jié)構(gòu)，采用開放系統(tǒng)和分層控制。
專利摘要本實用新型公開了一種精確控制碳酸鈷合成反應(yīng)的裝置，它包括反應(yīng)釜、沉淀劑溶液導(dǎo)流管、調(diào)速攪拌器、沉淀劑溶液的流量計、攪拌器的電機、鈷液的流量計、鈷液的導(dǎo)流管、工業(yè)溫度計、反應(yīng)釜加熱用外套、工業(yè)pH計和DCS集散控制單元，沉淀劑溶液的流量計、鈷液的流量計、調(diào)速攪拌器、工業(yè)溫度計、工業(yè)pH計均通過通訊線路與DCS集散控制單元相連接并實施控制，反應(yīng)釜加熱用外套為蒸汽加熱盤管，沉淀劑溶液由導(dǎo)流管導(dǎo)入反應(yīng)釜內(nèi)部。采用本實用新型制得的產(chǎn)品碳酸鈷粉末粒度均勻、分布集中，并且形貌和粒度可控，具有同批次的均勻性及不同批次的一致性好等優(yōu)點。本實用新型可以改善工作環(huán)境，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號C01G51/06GK201154914SQ20072019192
公開日2008年11月26日 申請日期2007年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月9日
發(fā)明者俞建明, 劉秀慶, 金大慶 申請人:浙江華友鈷業(yè)股份有限公司