一種有機(jī)相和水體系自動(dòng)重力分離裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種有機(jī)相和水體系自動(dòng)重力分離裝置，涉及一種水系分離裝置，所述裝置包括機(jī)械部分和控制系統(tǒng)二部分，機(jī)械部分包括調(diào)節(jié)閥（3)、電磁流量計(jì)（4)和快速切斷閥（5);其控制系統(tǒng)部分電器元件通過(guò)如下依次連接：反應(yīng)釜出料口通過(guò)法蘭連接方式連接管路，反應(yīng)釜的出料管路上依次連接調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)、快速切斷閥，管路和調(diào)節(jié)閥（3)通過(guò)法蘭連接；電磁流量計(jì)（4)和管路通過(guò)法蘭連接；快速切斷閥（5)和管路通過(guò)法蘭連接，電器元件的電源線和信號(hào)線都連接到控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型通過(guò)預(yù)測(cè)分離終點(diǎn)，在分離過(guò)程后期控制分離水相的體積流量進(jìn)而控制管路內(nèi)水相的流速，防止兩相返混，適用于化工生產(chǎn)中需要進(jìn)行液-液兩種介質(zhì)的分離。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種有機(jī)相和水體系自動(dòng)重力分離裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種水系分離裝置，特別是涉及一種有機(jī)相和水體系自動(dòng)重力分離裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]化工生產(chǎn)過(guò)程中，常常需要進(jìn)行液-液兩種介質(zhì)的分離。重力分離是通過(guò)兩種介質(zhì)的密度不同的分離方法，因其操作方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，可以直接在反應(yīng)釜或儲(chǔ)槽中實(shí)現(xiàn)兩種液相介質(zhì)的分離，在化工生產(chǎn)過(guò)程中廣泛應(yīng)用。在傳統(tǒng)手工分離操作過(guò)程中，一般是操作者通過(guò)觀察釜或儲(chǔ)槽放料管路中的視鏡，來(lái)判斷分離終點(diǎn)，人為因素影響較大，提前或延遲關(guān)閥，會(huì)造成水沒(méi)有完全分離而影響產(chǎn)品的純度，或?qū)⒉糠之a(chǎn)物排出，降低產(chǎn)品的收率造成的浪費(fèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種有機(jī)相和水體系自動(dòng)重力分離裝置，該裝置通過(guò)預(yù)測(cè)分離終點(diǎn)，在分離過(guò)程后期控制分離水相的體積流量進(jìn)而控制管路內(nèi)水相的流速，防止兩相返混進(jìn)行分離，滿足工程實(shí)際應(yīng)用的要求。
[0004]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種有機(jī)相和水體系自動(dòng)重力分離裝置，所述裝置包括機(jī)械部分和控制系統(tǒng)二部分，機(jī)械部分包括調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)和快速切斷閥；其控制系統(tǒng)部分電器元件通過(guò)如下依次連接:反應(yīng)釜出料口通過(guò)法蘭連接方式連接管路，反應(yīng)釜的出料管路上依次連接調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)、快速切斷閥，管路和調(diào)節(jié)閥通過(guò)法蘭連接；電磁流量計(jì)和管路通過(guò)法蘭連接；快速切斷閥和管路通過(guò)法蘭連接，電器元件的電源線和信號(hào)線都連接到控制系統(tǒng)。
[0006]所述的一種有機(jī)相和水體系自動(dòng)重力分離裝置，所述電磁流量計(jì)為分離終點(diǎn)檢測(cè)的傳感器。
[0007]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
[0008]本實(shí)用新型通過(guò)預(yù)測(cè)分離終點(diǎn)，在分離過(guò)程后期控制分離水相的體積流量進(jìn)而控制管路內(nèi)水相的流速，克服由于關(guān)閥延時(shí)引起的水相存留或有機(jī)物流失問(wèn)題，同時(shí)控制管路內(nèi)水相處于層流流動(dòng)狀態(tài)，防止兩相返混，達(dá)到較為理想的分離效果，滿足工程實(shí)際應(yīng)用的要求。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3是分離水相控制流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。
[0013]本實(shí)用新型自動(dòng)重力分離控制裝置，反應(yīng)釜的出料管路上依次連接調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)、快速切斷閥?？刂萍?jí)是基于西門(mén)子PLC S7-300的系統(tǒng)，監(jiān)控級(jí)的人機(jī)界面WinCC監(jiān)控程序與S7-300通過(guò)以太網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)等執(zhí)行元件的控制。根據(jù)水與有機(jī)相二者電導(dǎo)率差異大的特點(diǎn)，利用電磁流量計(jì)檢測(cè)分離終點(diǎn)，電磁流量計(jì)對(duì)分離終點(diǎn)響應(yīng)速度快且可靠；根據(jù)流體的流量預(yù)測(cè)分離終點(diǎn)，分離過(guò)程先快后慢提高分離效率，通過(guò)控制分離后期流體的流量來(lái)控制流體的流型，使分離后期兩種流體均處于層流狀態(tài)；根據(jù)分離界面由檢測(cè)點(diǎn)到達(dá)切斷閥門(mén)的時(shí)間及切斷閥的關(guān)閥動(dòng)作延時(shí)，計(jì)算了控制指令發(fā)出的延時(shí)時(shí)間并根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，保證了分離精度。
[0014]實(shí)施例:
[0015]圖1重力分層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖:1-有機(jī)相；2_水相；3_調(diào)節(jié)閥；4-電磁流量計(jì)；5_快速切斷閥。
[0016]圖2是控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是分離水相控制流程圖。
[0018]1.硬件選型:水和有機(jī)相分離控制的關(guān)鍵技術(shù)是分離終點(diǎn)的檢測(cè)，分離終點(diǎn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性直接影響分離精度和產(chǎn)品的收率。本設(shè)計(jì)采用電磁流量計(jì)作為分離終點(diǎn)檢測(cè)的傳感器，同時(shí)可以預(yù)測(cè)分離終點(diǎn)。調(diào)節(jié)閥的作用是在分離過(guò)程中控制水相的瞬時(shí)流量，從而控制流速?？焖偾袛嚅y的作用是在到達(dá)分離終點(diǎn)時(shí)，閥門(mén)快速關(guān)閉。由于調(diào)節(jié)閥動(dòng)作時(shí)間滯后大，不能作為切斷閥使用，否則當(dāng)電磁流量計(jì)檢測(cè)到有機(jī)物時(shí)，由于關(guān)閥滯后可能導(dǎo)致有機(jī)相流失。
[0019]2.流速控制:水相分離初期調(diào)節(jié)閥開(kāi)度調(diào)至最大(開(kāi)度為100%)，快速分離出水相提高生產(chǎn)效率。水相分離后期需控制流體的流速。控制流速，使分離后期管路的流動(dòng)狀態(tài)為層流，管路的雷諾準(zhǔn)數(shù)應(yīng)滿足:
[0020]Re = ^<2000.0根據(jù)操作條件下的物理參數(shù)P、μ，求出分離后期水相流速控

μ
制給定值It沒(méi)，繼而求出β!、.。
[0021]3.延時(shí)關(guān)閥時(shí)間:電磁流量計(jì)檢測(cè)到有機(jī)物分離終點(diǎn)至分離終點(diǎn)到達(dá)切斷閥入口側(cè)時(shí)間為θ =
[0022]0為分離終點(diǎn)由電磁流量計(jì)檢測(cè)點(diǎn)到達(dá)切斷閥門(mén)入口的時(shí)間為電磁流量計(jì)檢測(cè)點(diǎn)到切斷閥的距離。
[0023]由于閥門(mén)自身存在動(dòng)作延時(shí)(即閥門(mén)開(kāi)始關(guān)閉到完全關(guān)閉時(shí)間)?檢測(cè)到分離終點(diǎn)后延時(shí)龜秒發(fā)出切斷指令。為保證分離精度，必須控制分離終點(diǎn)到達(dá)到閥門(mén)入口側(cè)時(shí)，恰好閥門(mén)完全關(guān)閉。貝IJ
[0024]O = O0 I O1
[0025]β?為閥門(mén)動(dòng)作延時(shí)；0k為檢測(cè)到分離終點(diǎn)后延時(shí)發(fā)出指令時(shí)間。
[0026]4.分離終點(diǎn)預(yù)測(cè):反應(yīng)釜中水相的總量可以根據(jù)前期投料量和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程估算得到，在分離過(guò)程中通過(guò)電磁流量計(jì)檢測(cè)到的分離出水相的累計(jì)流量可以預(yù)測(cè)分離終點(diǎn)。當(dāng)電磁流量計(jì)檢測(cè)到分離出水相累計(jì)流量值到達(dá)到釜內(nèi)水相總量的80%時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到PID控制模式控制流量，計(jì)算出的流量作為PID給定值。
[0027]5.有機(jī)相分離控制:由于有機(jī)相和水臨界面流經(jīng)釜出口時(shí)的擾動(dòng)等因素，分離過(guò)程不可避免地出現(xiàn)少量返混合，因此，第一次分離完成之后，將釜中水和有機(jī)物靜置2分鐘，調(diào)節(jié)閥保持當(dāng)前開(kāi)度，靜置結(jié)束后開(kāi)啟快速切斷閥進(jìn)行細(xì)分，當(dāng)流量計(jì)再次檢測(cè)到分離終點(diǎn)時(shí)，延時(shí)龜秒后關(guān)閉切斷閥，分離出返混的少量水，分離完成。
【權(quán)利要求】
1.一種有機(jī)相和水體系自動(dòng)重力分離裝置，其特征在于，所述裝置包括機(jī)械部分和控制系統(tǒng)二部分，機(jī)械部分包括調(diào)節(jié)閥(3)、電磁流量計(jì)(4)和快速切斷閥(5);其控制系統(tǒng)部分電器元件通過(guò)如下依次連接:反應(yīng)釜出料口通過(guò)法蘭連接方式連接管路，反應(yīng)釜的出料管路上依次連接調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)、快速切斷閥，管路和調(diào)節(jié)閥(3)通過(guò)法蘭連接；電磁流量計(jì)(4)和管路通過(guò)法蘭連接；快速切斷閥(5)和管路通過(guò)法蘭連接，電器元件的電源線和信號(hào)線都連接到控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)相和水體系自動(dòng)重力分離裝置，其特征在于，所述電磁流量計(jì)為分離終點(diǎn)檢測(cè)的傳感器。
【文檔編號(hào)】B01D17/025GK204017447SQ201420413658
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】李紅斌, 馮殿義, 婁玲玉, 陳躍華 申請(qǐng)人:遼寧工業(yè)大學(xué)