CN103290209B - 稀土萃取槽体加热设备及加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种稀土萃取槽体加热设备，由上位机、磁力泵、超声波流量计、石墨加热器、热电阻、PLC和变频器组成，磁力泵、超声波流量计、石墨加热器和热电阻按液体流动方向依次安装在萃取槽的有机相料液回流管上；石墨加热器的蒸气管道上安装气动球阀和气动薄膜调节阀，石墨加热器的冷凝水出口安装安全阀和截止阀；上位机控制PLC；PLC与超声波流量计和变频器连接，根据超声波流量计测量的有机相料液流量来反馈控制磁力泵的变频器；PLC还与热电阻和气动薄膜调节阀连接，根据热电阻测量的管道温度来反馈控制气动薄膜调节阀的开度。本发明还公开对应的加热方法。本发明使加热效率高，检修方便，且能实现整个加热过程自动控制。

Description

稀土萃取槽体加热设备及加热方法

技术领域

本发明涉及稀土萃取槽体加热设备及加热方法。

背景技术

冬天，由于温度较低，稀土萃取分离车间受环境低温的影响难以正常生产。故需对萃取槽体进行加热，使萃取槽中液体处于恒定分离温度范围内。

为了解决萃取槽体加热问题，有些稀土厂在萃取槽中放入蛇形盘绕的玻璃管，在玻璃管中通入蒸气加热萃取槽中的液体。由于蛇形盘绕的玻璃管安装于萃取槽内，不仅安装麻烦，检修也不方便，需要把萃取槽内液体清空，加热装置（玻璃管等）拆装不方便，且一旦玻璃管渗漏，难以发觉，将污染稀土产品。

针对现有萃取车间采用蛇形盘绕的玻璃管安装于萃取槽内加热，造成检修不便、生产安全隐患等问题，本发明人专门设计了一种采用石墨加热器在萃取槽外加热的萃取液体加热方式，适用于稀土萃取槽体加热控制，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土萃取槽体加热设备及加热方法，使加热效率高，检修方便，且能实现整个加热过程自动控制。

为了达成上述目的，本发明的技术方案是：

稀土萃取槽体加热设备，由上位机、磁力泵、超声波流量计、石墨加热器、热电阻、PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）和变频器组成，磁力泵、超声波流量计、石墨加热器和热电阻按液体流动方向依次安装在萃取槽从最后一级至第一级的有机相料液回流管上；石墨加热器的蒸气管道上安装气动球阀和气动薄膜调节阀，石墨加热器的冷凝水出口安装安全阀和截止阀；上位机连接并控制PLC；PLC与超声波流量计和变频器连接，PLC根据超声波流量计测量的有机相料液流量来反馈控制磁力泵的变频器；PLC还与热电阻和气动薄膜调节阀连接，PLC根据热电阻测量的管道温度来反馈控制气动薄膜调节阀的开度。

所述有机相料液回流管为耐热PPR（聚丙烯无规共聚物）塑料管道。

所述变频器为PID（比例-积分-微分控制程序）变频器。

所述热电阻为Pt100热电阻。

所述上位机还连接并控制一报警器。

稀土萃取槽体加热方法，其步骤是：

第一步，设定有机相料液流量值和有机相料液温度值，通过上位机发送启动信号至磁力泵，开启磁力泵，通过超声波流量计测量有机相料液流量并将流量数据输送至PLC，采用变频器调整磁力泵运行频率，使得有机相料液流量稳定在设定值；

第二步，流量稳定后，PLC发送开阀信号至石墨加热器蒸气管道上的气动球阀，打开蒸汽，通过热电阻采集有机相温度信号，通过PLC调整石墨加热器蒸气管道上的气动薄膜调节阀开度，控制有机相料液加热温度；

第三步，通过上位机组态，监控流量和温度数据，形成工艺运行趋势数据，并作出历史报表；设定温度和流量运行的上限、下限，当运行过程中超出上限或下限值，通过报警器发出异常报警信号。

采用上述方案后，本发明具有以下优点：

一、针对萃取车间现场工况，将石墨加热器安装于萃取槽外，石墨加热器耐腐蚀性强，换热效率高，采用石墨加热器加热萃取有机相料液，在有机相料液循环过程中将其加热，加热效率高，检修方便；

二、采用热电阻和PLC控制气动薄膜调节阀的开度，从而控制石墨加热器加热，并采用超声波流量计和PLC控制变频器，从而控制磁力泵，控制加热有机相料液流量，由此，实现整个加热过程自动控制。

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的自动控制示意图。

标号说明

萃取槽1                  磁力泵2

超声波流量计3            石墨加热器4

气动薄膜调节阀5          气动球阀6

热电阻7                  截止阀8

安全阀9                  有机料液回流管10

变频器11                 PLC  12 

上位机13                 报警器14。

具体实施方式

如图1所示，稀土萃取分离是将混合稀土溶液进行分离、富集、提取，得到所需纯度和收率的稀土产品。稀土萃取分离由多级混合澄清的萃取槽1构成，有机溶液作为稀土萃取过程中的萃取剂，在萃取槽1中所占比例为50%，由于萃取槽1独特的结构设计和萃取分离过程中搅拌力的作用，使得各级萃取槽1中有机相料液从第一级向最后一级流动。至最后一级时，通过磁力泵2输送回第一级，如此反复循环。因萃取槽1中有机相所占比例大，故在磁力泵2输送有机相料液时，在有机料液回流管9上增加石墨加热器4，通过石墨加热器4来加热有机相料液，加热后的有机相料液输送至第一级萃取槽后，在混合槽内，通过电机搅拌使得水相和有机相热量混合均匀，达到整个萃取槽体加热的目的。

具体的整套萃取加热设备是：稀土萃取槽体加热设备，由上位机13、磁力泵2、超声波流量计3、石墨加热器4（在市面上可以购买得到的或由专业厂家定制）、热电阻7、PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，见图2）12和变频器11（见图2）组成。磁力泵2、超声波流量计3、石墨加热器4和热电阻7按液体流动方向依次安装在萃取槽1从最后一级至第一级的有机料液回流管10上，有机相回流管10具体可采用耐热PPR（聚丙烯无规共聚物）塑料管道。

采用磁力泵2来控制有机相料液循环，采用变频器11来控制磁力泵2，变频器11采用PID（比例-积分-微分控制程序）变频器。

超声波流量计3用于测量加热有机相料液的流量，超声波流量计3与PLC12连接，PLC12又与变频器11连接，根据超声波流量计3测量的有机相料液流量，通过PLC12反馈控制磁力泵2的变频器11。

石墨加热器4的蒸气管道上安装气动球阀6和气动薄膜调节阀5，气动球阀6于切断蒸气，气动薄膜调节阀5用于控制蒸气的大小，石墨加热器4的冷凝水出口安装安全阀9和截止阀8，用于排水。

热电阻7用于测量管道温度，安装在石墨加热器4有机相料液出口的管道上，热电阻7可采用Pt100热电阻。热电阻7与PLC12连接，PLC12又与气动薄膜调节阀5连接，根据热电阻7测量的管道温度，通过PLC12反馈控制气动薄膜调节阀5开度。加热后的有机相料液返回第一级萃取槽内，混合使得整个萃取槽体升温。

上位机13连接并控制PLC12，为了提高安全性，上位机13还连接并控制一报警器14。

本发明加热具体控制方式如下：

一、开机时，设定有机相料液流量值和有机相料液温度值，通过上位机13发送启动信号至磁力泵2，开启磁力泵2，通过超声波流量计3测量有机相料液流量并将流量数据输送至PLC12，采用变频器11调整磁力泵2运行频率，使得有机相料液流量稳定在设定值；

二、流量稳定后，PLC12发送开阀信号至气动球阀6，打开蒸汽，通过热电阻7采集有机相温度信号，通过PLC12调整气动薄膜调节阀5开度，控制有机相料液加热温度；

三、通过上位机13组态，监控流量和温度数据，形成工艺运行趋势数据，并作出历史报表。设定温度和流量运行的上限、下限，一旦运行过程中超出上限或下限值，立即通过报警器14发出异常报警信号。

本发明的关键是以石墨加热器4进行加热并安装于萃取槽1外，方便检修，提高加热效率，由上位机13、PLC12配合超声波流量计3、变频器11调整磁力泵2控制有机相料液流量，并配合热电阻7、气动薄膜调节阀5控制有机相料液加热温度，实现整个加热过程自动控制。

上述仅为本发明的一个具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (6)

1.稀土萃取槽体加热设备，其特征在于：由上位机、磁力泵、超声波流量计、石墨加热器、热电阻、PLC和变频器组成，磁力泵、超声波流量计、石墨加热器和热电阻按液体流动方向依次安装在萃取槽从最后一级至第一级的有机相料液回流管上；石墨加热器的蒸气管道上安装用于切断蒸汽的气动球阀和用于控制蒸汽大小的气动薄膜调节阀，石墨加热器的冷凝水出口安装安全阀和截止阀；上位机连接并控制PLC；PLC与超声波流量计和变频器连接，PLC根据超声波流量计测量的有机相料液流量来反馈控制磁力泵的变频器；PLC发送开阀信号至气动球阀打开蒸汽；PLC还与热电阻和气动薄膜调节阀连接，PLC根据热电阻测量的管道温度来反馈控制气动薄膜调节阀的开度。

2.如权利要求1所述的稀土萃取槽体加热设备，其特征在于：所述有机相料液回流管为耐热PPR塑料管道。

3.如权利要求1所述的稀土萃取槽体加热设备，其特征在于：所述变频器为PID变频器。

4.如权利要求1所述的稀土萃取槽体加热设备，其特征在于：所述热电阻为Pt100热电阻。

5.如权利要求1所述的稀土萃取槽体加热设备，其特征在于：所述上位机还连接并控制一报警器。

6.稀土萃取槽体加热方法，其特征在于步骤是：

第一步，设定有机相料液流量值和有机相料液温度值，通过上位机发送启动信号至磁力泵，开启磁力泵，通过超声波流量计测量有机相料液流量并将流量数据输送至PLC，采用变频器调整磁力泵运行频率，使得有机相料液流量稳定在设定值；

第二步，流量稳定后，PLC发送开阀信号至石墨加热器蒸气管道上的气动球阀，打开蒸汽，通过热电阻采集有机相温度信号，通过PLC调整石墨加热器蒸气管道上的气动薄膜调节阀开度，控制有机相料液加热温度；

第三步，通过上位机组态，监控流量和温度数据，形成工艺运行趋势数据，并作出历史报表；设定温度和流量运行的上限、下限，当运行过程中超出上限或下限值，通过报警器发出异常报警信号。