本發(fā)明涉及過食品加工行業(yè)，特別是涉及一種蒸餾裝置及蒸餾控制方法。

背景技術(shù)：

酒精精餾是利用酒精與其中雜質(zhì)的揮發(fā)度不同，通過多次的部分冷凝汽化而使其分離，酒精精餾過程通常是在精餾塔中進(jìn)行的。目前我國的酒精精餾，主要以手工操作為主。由于酒精處理過程中有一定比例的能耗均用于精餾操作，精餾操作也會(huì)很大程度的影響酒精質(zhì)量。因此，提高酒精精餾可以提高自動(dòng)化控制水平，節(jié)約能源、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。

在精餾過程，由于傳質(zhì)和傳熱同時(shí)進(jìn)行的過程，而精餾裝置塔通常是容量、相互間交叉聯(lián)接的多通道復(fù)雜對(duì)象，現(xiàn)有階段的控制方法簡(jiǎn)單，對(duì)于精餾效果的控制差。由于精餾操作的被控制量與控制量之間是相互關(guān)聯(lián)、互相耦合的，一個(gè)控制量變化將會(huì)引起起其它控制量的控制。而控制的不精確性不僅對(duì)目的控制量的效果不佳，同時(shí)也影響其它控制回路的被控制量的變化，從而導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，甚至發(fā)生嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明旨在提供一種蒸餾設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、檢測(cè)及控制，提高了產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的蒸餾設(shè)備，包括粗餾塔、精餾塔、預(yù)熱器、冷凝器、冷卻器、閥門及檢測(cè)裝置；粗餾塔頂部與通過管道與預(yù)熱器相連接，底部設(shè)置有排出管道及底閥，粗餾塔頂部及底部設(shè)置有壓力檢測(cè)裝置，粗餾塔頂部及底部設(shè)置有溫度檢測(cè)裝置；精餾塔頂部與第一冷凝器相連接，精餾塔通過管道與第一、第二、第三冷凝器組成工業(yè)酒精回路，精餾塔的中部塔板與冷卻器通過管道相連接，精餾塔底部設(shè)置有排出管道及底加熱蒸汽閥；精餾塔精餾塔頂部、中部及底部設(shè)置有壓力檢測(cè)裝置，精餾塔頂部、中部及底部均設(shè)置有溫度檢測(cè)裝置；壓力檢測(cè)裝置、溫度檢測(cè)裝置均與計(jì)算機(jī)電性連接。

進(jìn)一步地，冷卻器與精餾塔的中部塔板的連接管道上設(shè)置有酒精成品的排放閥，預(yù)熱器上設(shè)置有控制閥，冷凝器上設(shè)置有總控制閥。

進(jìn)一步地，預(yù)熱器頂部與粗餾塔的頂部相連接，第一冷凝器的下部與第二冷凝器的上部相連接，第一、第二冷凝器下部設(shè)置有供給管道，供給管道與精餾塔的上部管道相連接。

進(jìn)一步地，第二冷凝器的下部還與第三冷凝器相連接。預(yù)熱器上還設(shè)置有進(jìn)料閥。

本發(fā)明還提供一種利用上述的蒸餾設(shè)備進(jìn)行蒸餾控制方法，該方法中，計(jì)算機(jī)設(shè)置有5個(gè)控制回路，根據(jù)粗餾塔塔頂部的溫度及壓力值控制預(yù)熱器的控制閥，根據(jù)粗餾塔塔頂部的溫度及壓力值控制粗餾塔的底閥，根據(jù)精餾塔塔頂部的溫度及壓力值控制冷凝器的總控制閥，根據(jù)精餾塔塔中部的溫度及壓力值控制中部酒精成品排放閥，根據(jù)精餾塔塔底分控制精餾塔的底加熱蒸汽閥。

進(jìn)一步地，該控制方法包括以下步驟：首先，對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行初始化操作；設(shè)定中斷方式及中斷程序，并根據(jù)程序設(shè)定接受中斷動(dòng)作；設(shè)定控制點(diǎn)的計(jì)數(shù)值；每隔一定的時(shí)間段進(jìn)行控制點(diǎn)的參數(shù)采集，計(jì)算機(jī)對(duì)采集的參數(shù)進(jìn)行超差程序比較判斷；若判斷有超差，則進(jìn)行閥門開度的控制；若沒有超差，直接執(zhí)行下一步的顯示程序；重復(fù)執(zhí)行上述控制過程，動(dòng)態(tài)調(diào)整所有采集點(diǎn)的狀態(tài)。

進(jìn)一步地，定溫度每超出允許溫度的0～+n攝氏度或壓力0～+mmpa,計(jì)算為+1級(jí)超差；超出允許下限溫度-n～0攝氏度或壓力-m～0mpa，計(jì)算為-1級(jí)超差,其中,n,m為任意數(shù)值；計(jì)算機(jī)將溫度及壓力超差進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)每一級(jí)超差能驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的原位置上產(chǎn)生一個(gè)向上或向下的位移量，改變被控閥門的大小。

進(jìn)一步地，計(jì)算機(jī)的采樣方法設(shè)定為取0.5min作為控制參數(shù)的采樣期，并進(jìn)行限幅濾波處量，再采用中值濾波處理，并如此重復(fù)5-10次，取其平均值作為每個(gè)采樣周期的結(jié)果。

本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)以下的有益技術(shù)效果：

本發(fā)明的蒸餾裝置采用粗餾塔及精餾塔兩級(jí)精餾的設(shè)備，計(jì)算機(jī)采用5點(diǎn)溫度采集、4點(diǎn)壓力采集，同時(shí)對(duì)5個(gè)閥門進(jìn)行開度控制。該蒸餾裝置的自動(dòng)化水平高，采集的數(shù)據(jù)全面準(zhǔn)確，進(jìn)行溫度及壓力的多維度分析和控制，提高了產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的控制系統(tǒng)采用多點(diǎn)溫度采集，多點(diǎn)壓力采集，并采用多組控制回路的控制模型。各個(gè)控制回路對(duì)于閥門單獨(dú)控制，既降低了各個(gè)控制回路之間的相互影響，也可以將被控制量控制在某一個(gè)較小的范圍內(nèi)。實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制回路僅對(duì)一個(gè)控制量進(jìn)行控制

本發(fā)明中的采用采樣周期平均值的方法，并進(jìn)行限幅濾波處量及中值濾波處理，可提高采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免單一的采樣誤差。

附圖說明

圖1為本發(fā)明蒸餾裝置的組成結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明蒸餾過程的控制流程圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示，粗餾塔1頂部與通過管道與預(yù)熱器3的頂部相連接，底部設(shè)置有底閥及排出管道。粗餾塔頂部及底部設(shè)置有壓力檢測(cè)裝置，該壓力檢測(cè)裝置與中央控制系統(tǒng)電性連接，粗餾塔頂部及底部設(shè)置有溫度檢測(cè)裝置，該溫度檢測(cè)裝置與中央控制系統(tǒng)電性連接。精餾塔頂部與第一冷凝器的頂部相連接，精餾塔上部通過管道與第一、第二、第三冷凝器4、5、6組成工業(yè)酒精回路。預(yù)熱器底部還設(shè)置有原料進(jìn)料閥。第一冷凝器4的下部與第二冷凝器5的上部相連接。第一、第二冷凝器4、5的下部設(shè)置有供給管道，供給管道與精餾塔的上部管道相連接。第二冷凝器的下部還與第三冷凝器相連接。精餾塔的中部塔板與冷卻器7通過管道相連接，管道上設(shè)置有閥門。精餾塔底部設(shè)置有廢水排出管道。精餾塔的底部設(shè)置有底加熱蒸汽閥。精餾塔精餾塔頂部、中部及底部設(shè)置有壓力檢測(cè)裝置，該壓力檢測(cè)裝置與中央控制系統(tǒng)電性連接，精餾塔頂部、中部及底部均設(shè)置有溫度檢測(cè)裝置，該溫度檢測(cè)裝置與中央控制系統(tǒng)電性連接。

使用雙塔精餾的酒精精餾的具體工藝過程為：發(fā)酵醪液經(jīng)預(yù)熱器3與精餾塔2頂部的酒精蒸氣進(jìn)行熱交換，加熱至預(yù)定溫度，然后進(jìn)入粗餾塔1的頂部，粗餾塔底用蒸汽加熱。一定體積分?jǐn)?shù)的酒精蒸氣從粗餾塔1的頂部進(jìn)入到精餾塔2的中部。酒糟由粗餾塔1底部排出。精餾塔底部直接用蒸汽加熱。酒精蒸氣順次經(jīng)過第一、第二、第三冷凝器4、5、6。第一、第二冷凝器4、5中的冷凝液全部流回到精餾塔2頂部作為回流。第三冷凝器6中的冷凝液作為工業(yè)酒精取出，不凝結(jié)氣體排入到大氣中。成品酒精從精餾塔2頂部第4～6塔板上液相取出，經(jīng)冷卻器7和檢酒器進(jìn)入酒庫。廢水從精餾塔2底部排出。雜醇油從進(jìn)料層以上第2～4塊板液相取出后分離。

在精餾工藝的控制過程中，計(jì)算機(jī)的溫度采集方法為5點(diǎn)溫度采集，溫度采集點(diǎn)包括粗餾塔1底部溫度及頂部溫度，精餾塔的底部溫度、中部溫度、頂部溫度。計(jì)算機(jī)的壓力采集方法為5點(diǎn)壓力采集，壓力采集點(diǎn)包括粗餾塔底部壓力、頂部壓力，精餾塔底部壓力、中部壓力及頂部壓力。其控制回路有5個(gè)，即根據(jù)粗餾塔塔頂部的溫度及壓力值、粗餾塔塔頂部的溫度及壓力值、精餾塔塔頂部的溫度及壓力值、精餾塔塔中部的溫度及壓力值、精餾塔塔底分別控制預(yù)熱器的控制閥、粗餾塔的底閥、精餾塔的底加熱蒸汽閥、酒精成品的排放閥、和精餾塔塔頂?shù)睦淠骼鋮s水流量的總控制閥的開度。

計(jì)算機(jī)對(duì)上述采集息信進(jìn)行分析判斷，根據(jù)對(duì)信息的處理結(jié)果，單獨(dú)控制粗餾塔的底閥、精餾塔的底閥、酒精成品的排放閥、和精餾塔塔頂?shù)睦淠骼鋮s水流量的總控制閥的開度。通過控制預(yù)熱器進(jìn)入粗餾塔的液體流量來調(diào)節(jié)粗餾塔塔頂部的溫度及壓力值，使得粗餾塔塔頂?shù)臏囟燃霸摐囟戎祵?duì)應(yīng)的壓力值控制在一定的范圍內(nèi)，以保證一定體積分?jǐn)?shù)的酒精蒸氣進(jìn)入精餾塔的中部。通過控制粗餾塔的底閥，使粗餾塔底部溫度及底部溫度對(duì)應(yīng)的壓力值在一定范圍內(nèi)。精餾塔的頂部通過控制冷凝器總控制閥，對(duì)精餾塔頂?shù)臏囟燃八敎囟葘?duì)應(yīng)的壓力值進(jìn)行控制。精餾塔中部通過控制中部酒精成品排放閥及底閥，控制精餾塔塔中部溫度及中部溫度對(duì)應(yīng)的壓力值。精餾塔底部通過控制底閥來控制精餾塔底部的壓力及溫度值。精餾塔和粗餾塔均通過蒸汽量來控制塔底壓力，以保證塔工作所需要的熱量。另外，塔頂冷凝器是通過調(diào)節(jié)冷卻水量來控制冷凝器溫度?？刂评淠郎囟容^高時(shí)，可以提高成品酒精的質(zhì)量，增大工業(yè)酒精量。

在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，將控制點(diǎn)溫度及壓力的上限值和下限值存入。計(jì)算機(jī)工作時(shí)，分時(shí)實(shí)時(shí)采集各控制點(diǎn)的被控參數(shù)值，與預(yù)設(shè)在存儲(chǔ)器中的工藝參數(shù)進(jìn)行比較和判差。若出現(xiàn)超差，則根據(jù)超差大小等級(jí)和正負(fù)，計(jì)算機(jī)對(duì)該此分級(jí)超差處理后，得出相應(yīng)控制器的控制量即位移量；計(jì)算機(jī)將該控制量經(jīng)輸出通道送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制相應(yīng)的進(jìn)料、蒸汽或冷卻水閥門的大小，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)溫度或壓力，使其恢復(fù)到安全的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制生產(chǎn)過程。

計(jì)算機(jī)的控制方法如圖2所示。首先，對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行初始化操作；設(shè)定中斷方式及中斷程序，并根據(jù)程序設(shè)定接受中斷動(dòng)作；設(shè)定控制點(diǎn)的計(jì)數(shù)值，該數(shù)值是某一個(gè)設(shè)定的范圍，該范圍是技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際的工藝需要而設(shè)定的；每隔一定的時(shí)間段進(jìn)行控制點(diǎn)的參數(shù)采集，計(jì)算機(jī)對(duì)采集的參數(shù)進(jìn)行比較判斷，其處理方法可以是調(diào)中值濾波子程序；若判斷有超差，則進(jìn)行閥門開度的控制；若沒有超差，直接執(zhí)行下一步的顯示程序；重復(fù)執(zhí)行上述控制過程，動(dòng)態(tài)調(diào)整所有采集點(diǎn)的狀態(tài)。該過程中所采取的超差分級(jí)處理方法，計(jì)算機(jī)根據(jù)工藝要求，設(shè)定溫度每超出允許上0～+0.5攝氏度或壓力0～+0.05mpa,設(shè)定+1級(jí)超差。超出允許下限溫度-0.5～0攝氏度或壓力-0.05～0mpa，設(shè)定為-1級(jí)超差。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置超差等級(jí)，并對(duì)采集的數(shù)庫經(jīng)程序運(yùn)算處理后，產(chǎn)生輸出信號(hào)，使每一級(jí)超差能驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的原位置上產(chǎn)生一個(gè)向上或向下的位移量，改變被控參數(shù)的大小。具體來說，設(shè)定粗餾塔塔頂部允許溫度范圍是92～95攝氏度，若某采樣時(shí)刻，該控制點(diǎn)的溫度為90.5攝氏度，計(jì)算機(jī)對(duì)該采集到的信息進(jìn)行超差分級(jí)處理，判斷該溫度值為-3級(jí)超差；同時(shí)，其控制點(diǎn)的壓力值為0.08mpa，計(jì)算集對(duì)該壓力值進(jìn)行超差分級(jí)處理，判斷該壓力值為+1級(jí)超差；綜合壓力值及溫度值的分析，計(jì)算機(jī)得出控制量為向下驅(qū)動(dòng)兩級(jí)位移量，減小預(yù)熱器控制閥門的開度，使得粗餾塔的溫度快速上升，超差減小。每隔一定的采樣周期對(duì)溫度信息進(jìn)行采樣，假設(shè)某時(shí)刻采樣到該塔頂部的溫度為91.7℃，計(jì)算機(jī)對(duì)該采集到的信息進(jìn)行超差分級(jí)處理，判斷該溫度值為-1級(jí)超差，同時(shí)，其控制點(diǎn)的壓力值為0mpa,判斷該壓力值沒有超差，此時(shí)向上驅(qū)動(dòng)一級(jí)位移量，將預(yù)熱器控制閥門的開度增大一個(gè)位移，使得粗餾塔頂部溫度仍繼續(xù)上升，與之前相比其升溫速度變緩慢。計(jì)算機(jī)仍每隔一定的采樣周期對(duì)溫度信息進(jìn)行采樣，假設(shè)某時(shí)刻采樣到該塔頂部的溫度為92.1℃，且同時(shí)該點(diǎn)的壓力值為0mpa，計(jì)算機(jī)對(duì)該采集到的信息進(jìn)行超差分級(jí)處理，此超差進(jìn)入允許的范圍內(nèi)，超差為零，此時(shí)向上驅(qū)動(dòng)一級(jí)位移量，恢復(fù)正常位置。

本實(shí)施例中的采樣方法設(shè)定為取0.5min作為控制參數(shù)的采樣期。并且為提高采樣數(shù)據(jù)的可靠性，首先進(jìn)行限幅濾波處量，再采用中值濾波處理，如對(duì)同一控制點(diǎn)，每隔0.5min采樣一次，經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后送入內(nèi)存，如此重復(fù)5-10次，取其平均值作為每個(gè)采樣周期的結(jié)果。

本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，按照本發(fā)明的上述內(nèi)容，利用本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。