基于溶液饱和温度-压强关系自动蒸馏的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于溶液饱和温度

【技术实现步骤摘要】
基于溶液饱和温度-压强关系自动蒸馏的方法及系统


[0001]本专利技术涉及旋转蒸发仪或反应釜的减压蒸馏控制，尤其是涉及基于溶液饱和温度-压强关系自动蒸馏的方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，旋转蒸发仪或反应釜的减压蒸馏系统，多采用将旋转蒸发仪或反应釜与真空泵和冷（热）循环装置组成减压蒸馏系统，减压控制方式采用人工调节或只设一个目标值的单点控制，即用户根据选用溶剂的种类，查看有关资料中“溶液的蒸气压强与其温度关系表”，选择一个溶液蒸气压强数值（或蒸气温度数值）作为稳态控制目标值。但是，其减压过程未考虑当地大气压的影响及溶剂升温速率的影响。当用户选定溶液蒸气温度的控制目标低于最佳值时，蒸发效率低、蒸发历程较长，能源消耗大；当蒸气温度的控制目标高于最佳值时，则存在溶剂沸腾产生泡沫或溢出的现象，影响蒸馏提纯效果。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于提供一种基于溶液饱和温度-压强关系自动蒸馏的方法，本专利技术另一目的是提供实现该蒸馏方法的系统。实现提高蒸馏速率及蒸发效率，防止反应物中溶剂沸腾产生泡沫现象。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：本专利技术所述基于溶液饱和温度-压强关系自动蒸馏的方法，包括下述步骤：S1，依据《石油化工基础数据手册》中提供的蒸气压方程式及《溶剂手册》（第 3 版）及《实用溶剂手册》中的“溶液的蒸气压强与其温度关系表”，采用物性计算方法，建立所选溶剂的饱和蒸气压强与其温度关系，并建立数学模型p = f(t) 或 t = f
’
>(p)；式中：p — 蒸气压强，(kPa)；t — 蒸气温度，（℃）；S2，利用温度传感器或压力传感器连续采集旋转蒸发仪或反应釜内所选溶剂的蒸气温度数据或蒸气压强数据；S3，根据所选溶剂的所述数学模型p = f(t) 或 t = f
’
(p)，将饱和温度值作为控制目标，通过时间比例控制，实现旋转蒸发仪或反应釜的自动减压蒸馏过程。
[0005]所述物性计算方法是指：依据所选溶剂的蒸气压方程式，归纳出饱和蒸气压强与蒸气温度的关系；所述蒸气压方程式如下：式中： p —饱和蒸气的压强，单位kPa;T—饱和蒸气的温度，单位K;参数A、B、C、D、E均为特征参数，参见对应物性手册，适用的饱和蒸气压强范围为1.5～200kPa。
[0006]所选的所述溶剂包含84种溶剂中的任何一种，所述84种溶剂的溶液蒸气饱和压力与温度函数关系见表1；与温度函数关系见表1；
。
[0007]本专利技术实现所述自动蒸馏方法的系统，包括旋转蒸发仪或反应釜、循环冷却器、真空泵及单片机控制器；所述单片机控制器，用于连续采集所述旋转蒸发仪或反应釜蒸馏装置内所选溶剂的蒸气压强数据或蒸气温度数据，根据每种溶剂的所述数学模型p = f(t) 或 t = f
’
(p)，将饱和温度值作为控制目标，通过时间比例控制，实现旋转蒸发仪或反应釜的自动减压蒸馏过程；所述真空泵，用于为旋转蒸发仪或反应釜减压蒸馏过程提供负压；真空泵抽气口通过
抽真空管道与所述旋转蒸发仪或反应釜的蒸馏装置连通；所述抽真空管道上设置有负压检测传感器和负压调节阀，所述负压检测传感器数据信号输出接口与单片机控制器的第一数据信号输入接口连接，所述负压调节阀的控制单元输入接口与单片机控制器的第一输出控制接口连接；所述循环冷却器，用于为旋转蒸发仪或反应釜减压蒸馏过程提供冷源；循环冷却器的载冷剂进、出口分别通过冷凝管道与旋转蒸发仪或反应釜的冷凝器载冷剂出、进口对应连通；所述冷凝管道上设置有载冷剂流量调节阀和载冷剂温度检测传感器，所述载冷剂温度检测传感器数据信号输出接口与单片机控制器第二数据信号输入接口连接，所述载冷剂流量调节阀的控制单元输入接口与单片机控制器的第二输出控制接口连接；单片机控制器第三数据信号输入接口与蒸气温度检测传感器数据信号输出接口连接，蒸气温度检测传感器用于检测蒸馏装置内温度；单片机控制器第四数据信号输入接口与环境温度、压力检测传感器数据信号输出接口连接；单片机控制器的第三输出控制接口与真空泵的控制单元输入接口连接，用于控制真空泵的启/停；单片机控制器的第四输出控制接口与真空补气阀的控制单元输入接口连接，控制所述真空补气阀的开/闭，真空补气阀用于向抽真空管道内补充干燥空气或N2气体，调节抽真空系统内的负压值。
[0008]本专利技术依据溶剂的饱和蒸气压强与其温度关系，通过建立数学模型p = f(t) 或 t = f
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(p)；单片机控制器根据连续采集旋转蒸发仪或反应釜内溶剂的蒸气压强数据或蒸气温度数据；自动识别饱和蒸气压力所对应的温度值，将其作为理想控制目标值，从而实现旋转蒸发仪或反应釜的自动减压蒸馏。其优点体现在以下方面：1、帮助用户建立科学的试验方案；2、提高蒸馏速率及蒸发效率；3、提高载热介质的热交换利用率；4、防止反应物中溶剂沸腾产生的泡沫现象，保证了蒸馏提纯试验指标。
附图说明
[0009]图1是本专利技术所述方法的流程框图。
[0010]图2是本专利技术所述系统的结构示意图（图中虚线为控制线缆）。
具体实施方式
[0011]下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。
[0012]如图1所示，本专利技术所述基于溶液饱和温度-压强关系自动蒸馏的方法，包括下述步骤：S1，依据《石油化工基础数据手册》中提供的蒸气压方程式及《溶剂手册》（第 3 版）及《实用溶剂手册》中的“溶液的蒸气压强与其温度关系表”，采用物性计算方法，建立所选溶剂的饱和蒸气压强与其温度关系，并建立数学模型p = f(t) 或 t = f
’
(p)；式中：p — 蒸气压强，(kPa)；t — 蒸气温度，（℃）；
S2，利用温度传感器或压力传感器连续采集旋转蒸发仪蒸馏装置内所选溶剂的蒸气压强数据或蒸气温度数据；S3，根据所选溶剂的所述数学模型p = f(t) 或 t = f
’
(p)，将饱和温度值作为控制目标，通过时间比例控制，实现旋转蒸发仪自动减压蒸馏过程。
[0013]所述物性计算方法是指：依据所选溶剂的蒸气压方程式，归纳出饱和蒸气压强与溶剂蒸气温度的关系；所述蒸气压方程式如下：式中：p—饱和蒸气的压强，单位kPa；t —饱和蒸气的温度，单位K；参数A、B、C、D、E均为特征参数，参见对应物性手册，所适用的饱和蒸气压强范围为1.5～200kPa。
[0014]本专利技术所选的溶剂包含84种溶剂中的任何一种，所述84种溶剂的溶液蒸气饱和压力与温度函数关系见表1；
。
[0015]如图1、2所示，本专利技术实现所述自动蒸馏方法的系统，包括旋转蒸发仪或反应釜1、循环冷却器2、真空泵3及单片机控制器4；单片机控制器4，用于连续采集旋转蒸发仪1蒸馏装置内所选溶剂的蒸气压强数据或蒸气温度数据，跟据所选溶剂的数学模型p = f(t) 或 t = f
’...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于溶液饱和温度-压强关系自动蒸馏的方法，其特征在于：包括下述步骤：S1，依据《石油化工基础数据手册》中提供的蒸气压方程式及《溶剂手册》（第 3 版）及《实用溶剂手册》中的“溶液的蒸气压强与其温度关系表”，采用物性计算方法，建立所选溶剂的饱和蒸气压强与其温度关系，并建立数学模型p = f(t) 或 t = f
’
(p)；式中：p — 饱和蒸气压强，单位kPa；t — 饱和蒸气温度，单位℃；S2，利用温度传感器或压力传感器连续采集旋转蒸发仪或反应釜内所选溶剂的蒸气压强数据或蒸气温度数据；S3，根据所选溶剂的所述数学模型p = f(t)或t = f
’
(p)，将饱和温度值作为控制目标，通过时间比例控制，实现旋转蒸发仪或反应釜的自动减压蒸馏过程。2.根据权利要求1所述基于溶液饱和温度-压强关系自动蒸馏的方法，其特征在于：所述物性计算方法是指：依据所选溶剂的蒸气压方程式，归纳出饱和蒸气压强与溶剂蒸气温度的关系；所述蒸气压方程式如下：式中：p — 饱和蒸气的压强，单位kPa；T — 饱和蒸气的温度，单位K；参数A、B、C、D、E均为特征参数，参见对应物性手册，适用的饱和蒸气压强范围为1.5～200kPa。3.根据权利要求1或2所述基于溶液饱和温度-压强关系自动蒸馏的方法，其特征在于：所选的所述溶剂包含84种溶剂中的任何一种，所述84种溶剂的蒸气饱和压力与温度函数关系见表1；
。4.一种实现权利要求1所述自动蒸馏方法的系统，其特征在于：包括旋转蒸发仪或反应釜、循环冷却器、真空泵及单片机控制器；所述单片机控制器，用于连续采集所述旋转蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成英，时阳，王家凯，叶振兴，何洪泽，郑杰，李睿沆，
申请(专利权)人：郑州长城科工贸有限公司，
类型：发明
国别省市：