CN108854882B - 一种方便远程控制的化工反应操作系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方便远程控制的化工反应操作系统，影像采集单元实时采集反应釜内的视频信号，控制中心的用户通过对显示屏幕的观察而实时掌握反应釜内的反应情况；用户通过控制中心发出信号，使得流量调节单元的速率进行调节，从而使得反应釜内的泡沫生成处于一个平衡状态。第一子控制中心下达命令而控制运送组件的流量调节单元，而第二子控制中心则下达命令控制取样组件的工作。在进行气泡控制调节的时候，则由第一子控制中心进行命令下达，而当需要对反应釜内提取反应液的时候，则可以由第二字控制中心进行命令下达，而第二子控制中心设在在质量分析控制部门，这样非常方便其对于取样品工作的实施。

Description

一种方便远程控制的化工反应操作系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种化工反应系统，具体涉及一种方便远程控制的化工反应操作系统及其工作方法。

背景技术

化工也可以称为“化学工艺”、“化学工业”、“化学工程”，采用一定的化学方法而改变物质的组成、结构或合成新物质的技术，都属于化学生产技术，也就是化学工艺，所得产品被称为化学品或化工产品。

现代工业中，化学工业蓬勃发展。人类与化工的关系十分密切，有些化工产品在人类发展历史中，起着划时代的重要作用，它们的生产和应用，甚至代表着人类文明的一定历史阶段。

泡沫foams，彼此被液膜隔开的气泡的聚集物，是气体在液体中的分散体系，内相（气体）的体积分数一般大于 90%。

泡沫的形成非常简单，只要向起泡剂（表面活性剂或高分子化合物）溶液中通入气体，在溶液表面即有泡沫生成。泡沫形成后，气泡壁间夹带上来的液体在重力作用下向下流失，液膜逐渐变薄，气泡互相接近而变形。

而在化工反应中，泡沫的形成是非常常见的，例如，在对一些反应中间液体进行pH调节的时候，就会形成泡沫，而且这些泡沫的形成往往速率非常难以控制，稍不留神就会溢出很多泡沫到反应釜的外部，这样会造成经济损失和环境污染，而且，在中途加入反应液的过程中，还需要操作人员根据经验加入反应液，这样的过程也容易对操作人员特别是经验欠缺的员工造成职业危害。

另外，在对化工反应釜的取样过程中，也存在一些不足，经常会造成液体的浪费或者难以取到样品。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种方便对反应釜内形成的泡沫进行监控并且控制泡沫生成量，并且方便提取反应釜内反应液的远程控制的化工反应操作系统及其工作方法。

本发明的发明思想是：通过设置监控中心，而方便用户远距离对反应釜内的情况进行观察，同时，利用对流量调节单元的控制而实现加入反应釜内的液体的流量调节，这样就能够控制反应釜内产生的泡沫的速率，防止泡沫产生的速率过快而产生的危险，并且实现了自动取样的过程。

一种方便远程控制的化工反应操作系统，其包括反应釜、转运桶、运送组件和控制中心，其中反应釜用于化学原料的化学反应,反应釜内具有影像采集单元，反应釜的顶部设置有取样组件,取样组件包括丝杆和取样单元,丝杆在电机的带动下能够带动取样单元在竖直方向的升降,取样单元用于提取反应釜内的反应液体；转运桶装载有液体化学反应原料,设置在反应釜的一侧,化学反应原料加入到反应釜内之后能够产生气泡;运送组件通过连接管道分别与反应釜和转运桶连接,运送组件用于把转运桶内的液体化学反应原料加入到反应釜内,运送组件具有流量调节单元,流量调节单元用于对连接管道内的液体流量进行控制调节;控制中心与影像采集单元通信连接,且控制中心具有显示屏幕,控制中心包括第一子控制中心和第二子控制中心,其中,第一子控制中心设置在化学反应控制部门,第二子控制中心设置在质量分析控制部门，第一子控制中心与电机连接，第二子控制中心与流量调节单元连接。

本发明的有益效果为：影像采集单元实时采集反应釜内的视频信号，控制中心的用户通过对显示屏幕的观察而实时掌握反应釜内的反应情况；用户通过控制中心发出信号，使得流量调节单元的速率进行调节，从而使得反应釜内的泡沫生成处于一个平衡状态。第一子控制中心下达命令而控制运送组件的流量调节单元，而第二子控制中心则下达命令控制取样组件的工作。在进行气泡控制调节的时候，则由第一子控制中心进行命令下达，而当需要对反应釜内提取反应液的时候，则可以由第二字控制中心进行命令下达，而第二子控制中心设在在质量分析控制部门，这样非常方便其对于取样品工作的实施。

一个优选的方案是，化工反应系统还包括消泡剂供应设备,消泡剂供应设备通过泵送单元与反应釜连接,泵送设备通输送管把消泡剂供应设备中的液体转移至反应釜内,泵送单元具有流量调节组件,流量调节组件与控制中心连接。

一个优选的方案是，取样单元包括多个细管,细管通过真空软管与外界负压设备连接,在负压条件下,细管能够吸取反应釜内的反应液体。

本发明还提供了一种方便远程控制的化工反应操作系统的工作方法，其包括下面的步骤：

S1：反应釜的化学原料处于化学反应状态中，影像采集单元实时采集反应釜内的视频信号；

S2：视频信号传输至控制中心，控制中心的用户通过对显示屏幕的观察而实时掌握反应釜内的反应情况；

S3：第一子控制中心下达命令而控制运送组件的流量调节单元，用户通过第一子控制中心发出信号，使得流量调节单元以第一速率把转运桶内的液体化学反应原料加入到反应釜内；

S4：反应釜内持续性加入转运桶内的物料后产生气泡，气泡形成泡沫达到一定高度；

S5：第一子控制中心再次发出信号，使得流量调节单元以第二速率把转运桶内的液体化学反应原料加入到反应釜内，且第二速率小于第一速率。

S6：反应釜内的气泡的量下降；

S7：第二子控制中心则下达命令控制取样组件的工作，第二子控制中心发出信号，电机带动丝杆运动，丝杆带动取样单元向下移动，取样单元取得反应中间液体样品后，电机反向转动后，取样单元恢复至原先高度。

一个优选的方案是，化工反应系统还包括消泡剂供应设备,消泡剂供应设备通过泵送单元与反应釜连接,泵送设备通输送管把消泡剂供应设备中的液体转移至反应釜内,泵送单元具有流量调节组件,流量调节组件与控制中心连接；

该工作方法包括下面的步骤：当反应釜内的泡沫高度超过预警高度后，用户通过对控制中心进行信号输入，从而启动消泡供应设备工作，使得流量调节组件以一定速率把消泡剂转移至反应釜内；反应釜内的泡沫高度低于安全高度时，控制中心再次发出信号，关闭流量调节组件，消泡供应设备不再向反应釜内供应消泡剂。

一个优选的方案是，取样单元包括多个细管,细管通过真空软管与外界负压设备连接,在负压条件下,细管能够吸取反应釜内的反应液体；

该工作方法包括下面的步骤：取样单元下降到一定高度后，细管插入到反应釜内的反应液体中，外界负压设备提供一定负压，细管内会吸取一定量的反应液体。

附图说明

图1是本发明的方便远程控制的化工反应操作系统第一实施例的结构示意图。

图2是本发明的方便远程控制的化工反应操作系统第一实施例的结构示意图。

图3是本发明的方便远程控制的化工反应操作系统第二实施例的结构示意图。

图4是本发明的方便远程控制的化工反应操作系统第三实施例的结构示意图。

图5是本发明的方便远程控制的化工反应操作系统第三实施例的结构示意图。

附图标记说明：10、反应釜；20、转运桶；30、控制中心；11、影像采集单元；12、连接管道；13、流量调节单元；50、消泡剂供应设备；51、泵送单元；52、输送管；53、流量调节组件；60、取样组件；61、丝杆；62、取样单元；63、细管；64、真空软管；65、外界负压设备；301、第一子控制中心；303、化学反应控制部门；302、第二子控制中心；304、质量分析控制部门。

具体实施方式

第一实施例：

如图1和图2所示，本实施例的方便远程控制的化工反应操作系统，其包括反应釜10、转运桶20、运送组件和控制中心30。

反应釜10用于化学原料的化学反应,反应釜10内具有影像采集单元11, 影像采集单元11例如为摄像装置。转运桶20内装载有液体化学反应原料,设置在反应釜10的一侧,化学反应原料加入到反应釜10内之后能够产生气泡，转运桶20的设置高度可以在反应釜10的上方或者下方，在上方位置时，依靠重力就能够把转运桶10内的液体转移至反应釜10内，而当在下方位置时，则需要通过泵组件把低位的液体转移至反应釜10内。在化学反应中，能够产生气泡或者大量泡沫的化学反应是常见的，只要在加入转运桶20内反应液到反应釜10内的时候能够产生气泡形成泡沫，那么就适合应用本实施例提供的方案。例如，在对反应釜10内的液体进行pH调节的时候，就容易产生剧烈的泡沫，此时，反应釜10内的反应液可为酸性，而转运桶20内的液体为碱性液体。

运送组件通过连接管道12分别与反应釜10和转运桶20连接,运送组件用于把转运桶20内的液体化学反应原料加入到反应釜10内,运送组件具有流量调节单元13,流量调节单元13用于对连接管道12内的液体流量进行控制调节。

控制中心30与影像采集单元11通信连接,通信连接的方式可以是有线或者无线信号传输，且控制中心30具有显示屏幕，控制中心30可以设置在操作办公室，用户在办公室内即可对反应釜10内的情况进行实时观察，反应釜10内可以设置照明设备，从而加强光亮度。流量调节单元13具体可以是阀门，例如电磁阀门，从而通过对控制中心30的操作而间接调节该流量调节单元13，从而按照一定的速率把转运桶20内的液体转移至反应釜10内。

控制中心包括第一子控制中心301和第二子控制中心302,其中,第一子控制中心301设置在化学反应控制部门303,第二子控制中心302设置在质量分析控制部门304，第一子控制中心301与流量调节单元13连接，第二子控制中心302与电机连接，第一子控制中心301能够控制取样组件60的工作，第二子控制中心302则控制流量调节单元13。

本实施例的反应釜10的顶部设置有取样组件60,取样组件60包括丝杆61和取样单元62,丝杆61在电机的带动下能够带动取样单元62在竖直方向的升降,取样单元62用于提取反应釜10内的反应液体。

在化学反应中，经常需要在一定时间段内对反应釜10内提取少量的样品液体，以进行分析测试和质量控制，而传统的做法有很多种，例如工人在反应釜10的底部的阀门位置打开开口，从而提取一定量的反应液，但是这样的做法容易造成浪费，因为在开启阀门的时候，会有一定量的反应液流失。另外，还有一种方法是工人站立在反应釜10的上部，通过反应釜10上方的开口而提取反应釜10内的反应液，这样的做法也存在一定的问题，工人需要把身体的一部分深入到反应釜10内，这样的做法容易对工人造成危害。而通过本实施例的方案，能够自动完成取样过程，而当取样之后，用户只需要在开口位置取走取样单元62内的液体即可。

本实施例的方便远程控制的化工反应操作系统的工作方法，其包括下面的步骤：

S1：反应釜10的化学原料处于化学反应状态中，影像采集单元11实时采集反应釜10内的视频信号；

S2：视频信号传输至控制中心30，控制中心30的用户通过对显示屏幕的观察而实时掌握反应釜10内的反应情况；

S3：第一子控制中心301下达命令而控制运送组件的流量调节单元13，用户通过第一子控制中心301发出信号，使得流量调节单元13以第一速率把转运桶20内的液体化学反应原料加入到反应釜10内；

S4：反应釜10内持续性加入转运桶20内的物料后产生气泡，气泡形成泡沫达到一定高度；

S5：第一子控制中心301再次发出信号，使得流量调节单元13以第二速率把转运桶内20的液体化学反应原料加入到反应釜10内，且第二速率小于第一速率；

S6：反应釜10内的气泡的量下降。由此，用户通过对控制中心30的操作，而能够实现对流量调节单元13的控制，从而调节转运桶20加入到反应釜10内的液体的速率，这样就能够非常方便地控制反应釜10内形成气泡的速率，从而避免气泡形成过快的时候形成大量泡沫，而大量泡沫一旦形成就很可能冲出反应釜10的上部，沿着开口位置溢出，这样不仅容易造成污染，而且会造成经济损失。并且，相对于传统的操作方法，即工人站立在平台上而对反应釜10内的气泡进行人工调节的方法，本实施例的方案更加科学，也节省了工人的时间和体力；

S7：第二子控制中心302则下达命令控制取样组件60的工作，第二子控制中心302发出信号，电机带动丝杆61运动，丝杆61带动取样单元62向下移动，取样单元62取得反应中间液体样品后，电机反向转动后，取样单元62恢复至原先高度。其中，在图1状态中，取样单元62在相对高位，而在图2状态中，取样单元62在相对低位，在相对低位时，取样单元62能够取到一定的反应液。

第二实施例：

本实施例的方便远程控制的化工反应操作系统与上述第二实施例基本相同，下面仅就其不同之处详细介绍。

如图3所示，本实施例的化工反应系统还包括消泡剂供应设备50,消泡剂供应设备50通过泵送单元51与反应釜10连接,泵送单元51通过输送管52把消泡剂供应设备50中的液体转移至反应釜10内,泵送单元51具有流量调节组件53,流量调节组件53与控制中心30连接。

当把消泡剂供应设备50放置在反应釜10的上方位置的时候，也可以省略泵送单元51，而直接通过电磁阀门即可实现流量控制。消泡剂供应设备50内装载有消泡剂，消泡剂能够降低反应釜10内瞬间产生的大量泡沫，消泡剂供应设备50在正常情况下是不使用的，而当用户发现反应釜10内的泡沫高度过高而难以控制时，则加入一定量的消泡剂，消泡剂的种类和用量可以根据具体的化学反应而选择。

该工作方法包括下面的步骤：当反应釜10内的泡沫高度超过预警高度后，用户通过对控制中心30进行信号输入，从而启动消泡供应设备50工作，使得流量调节组件53以一定速率把消泡剂转移至反应釜10内；反应釜10内的泡沫高度低于安全高度时，控制中心30再次发出信号，关闭流量调节组件53，消泡供应设备50不再向反应釜10内供应消泡剂。

第三实施例：

本实施例的方便远程控制的化工反应操作系统与上述第三实施例基本相同，下面仅就其不同之处详细介绍。

如图4所示，本实施例的取样单元62包括多个细管63,细管63通过真空软管64与外界负压设备65连接,在负压条件下,细管63能够吸取反应釜10内的反应液体。把细管63深入到反应釜10内的反应液中，通过负压设备65提供少量负压后，即可吸取一定量的反应液，维持压力恒定后，提取的反应液会残留在细管63内，用户取出该吸管63后就可以转移至取样瓶内。

优选地，如图5所示，细管63与软管64之间设置有缓冲瓶体70，缓冲瓶体70具有气口71、斜面结构72，气口71位于缓冲瓶体70的左侧上方，气口71与软管64连接，细管63位于缓冲瓶体70的右侧下方，且细管63位于斜面结构72的上部位置，当负压设备65供应负压时，细管63吸取的反应液能够存储在斜面结构72的下方位置，而不会流入到负压设备63内，这样可以确保提取样液的过程安全有效，工作人员需要对缓冲瓶体70内的负压压力进行控制，并且保证气流的平稳性，以确保细管63内吸取的反应液能够进入到缓冲瓶体70内，并且残留在斜面结构72上。

该工作方法包括下面的步骤：取样单元62下降到一定高度后，细管63插入到反应釜10内的反应液体中，外界负压设备65提供一定负压，细管63内会吸取一定量的反应液体。

在其它实施例中，控制中心具有分析模块，其能够把加入转运桶内的液体的时间、加入量和泡沫的高度分别记忆下来，这样就能够形成多条曲线，例如，加入量是恒定的，或者说流量调节单元的速率是一定的，转运桶内的液体按照恒速向反应釜内加入液体，并且在整个过程中没有出现泡沫溢出的问题，那么该流量调节单元所需要的速率和时间就会记录在控制中心，用户能够随时调用该信息，用户可以用相同的设定值而完成该操作，这样对于经验欠缺的员工也能够轻松完成该过程，而不必反复调节流量速率，以控制反应釜内的泡沫高度。由于每一次在反应釜内反应的量是不同的，而且其残留的需要调节的量是不同的，因此按照历史记忆的参数进行操作可能依然会出现问题。为此，控制中心可以把每一次调节的过程中的流量变化进行统计，即每一个时间节点对应的流量变化图，由此得到流量和时间的曲线变化图，然后把时间分为多个节点，每一个节点对应的流量得到平均值，用户可以在这些节点上进行流量调节，经过试验发现，这样操作的结果，基本避免了出现泡沫溢出的问题，由此实现了一种傻瓜式的操作过程。具体来说，得到多个未溢出泡沫的流量和时间曲线，经过平均化计算，用户得到在5分钟时用5滴/秒向反应釜内滴入液体（5分钟至10分钟时不变化速率），而10分钟时用10滴/秒（10分钟至15分钟不变化速率），而15分钟时用7滴/秒（15分钟至20分钟不变化速率），而20分钟时用2滴/秒，用户只需要按照这个模式进行操作即可。

另外，还可以在反应釜内设置一个泡沫高度检测装置，当其泡沫高度上升到一定高度后，即触发报警器工作，以提示工作人员降低加入液体的速率，或者加入消泡剂。

Claims (5)

1.一种方便远程控制的化工反应操作系统，其特征在于，包括：

反应釜,用于化学原料的化学反应,所述反应釜内具有影像采集单元，所述反应釜的顶部设置有取样组件,所述取样组件包括丝杆和取样单元,所述丝杆在电机的带动下能够带动所述取样单元在竖直方向的升降,所述取样单元用于提取所述反应釜内的反应液体；

转运桶，装载有液体化学反应原料，设置在所述反应釜的一侧，所述化学反应原料加入到所述反应釜内之后能够产生气泡；

运送组件，通过连接管道分别与所述反应釜和所述转运桶连接，所述运送组件用于把所述转运桶内的液体化学反应原料加入到所述反应釜内，所述运送组件具有流量调节单元，所述流量调节单元用于对所述连接管道内的液体流量进行控制调节；

控制中心，与所述影像采集单元通信连接，且所述控制中心具有显示屏幕，所述控制中心包括第一子控制中心和第二子控制中心，其中，所述第一子控制中心设置在化学反应控制部门，所述第二子控制中心设置在质量分析控制部门，所述第一子控制中心与所述流量调节单元连接，所述第二子控制中心与所述取样组件的电机连接；

所述取样单元包括多个细管,所述细管通过真空软管与外界负压设备连接,在负压条件下,所述细管能够吸取所述反应釜内的反应液体；

细管与软管之间设置有缓冲瓶体，缓冲瓶体具有气口和斜面结构，气口位于缓冲瓶体的左侧上方，气口与软管连接，细管位于缓冲瓶体的右侧下方，且细管位于斜面结构的上部位置，当外界负压设备供应负压时，细管吸取的反应液能够存储在斜面结构的下方位置，而不会流入到负压设备内。

2.根据权利要求1所述的方便远程控制的化工反应操作系统，其特征在于，

所述化工反应系统还包括消泡剂供应设备,所述消泡剂供应设备通过泵送单元与所述反应釜连接,所述泵送设备通输送管把所述消泡剂供应设备中的液体转移至所述反应釜内,所述泵送单元具有流量调节组件,所述流量调节组件与所述第一子控制中心连接。

3.根据权利要求1所述的方便远程控制的化工反应操作系统的工作方法，其特征在于，包括下面的步骤：

S1：所述反应釜的化学原料处于化学反应状态中，所述影像采集单元实时采集所述反应釜内的视频信号；

S2：视频信号传输至所述控制中心，所述控制中心的用户通过对显示屏幕的观察而实时掌握所述反应釜内的反应情况；

S3：所述第一子控制中心下达命令而控制所述运送组件的流量调节单元，用户通过所述第一子控制中心发出信号，使得流量调节单元以第一速率把所述转运桶内的液体化学反应原料加入到所述反应釜内；

S4：所述反应釜内持续性加入所述转运桶内的物料后产生气泡，气泡形成泡沫达到一定高度；

S5：所述第一子控制中心再次发出信号，使得流量调节单元以第二速率把所述转运桶内的液体化学反应原料加入到所述反应釜内，且所述第二速率小于所述第一速率；

S6：所述反应釜内的气泡的量下降；

S7：所述第二子控制中心则下达命令控制所述取样组件的工作，所述第二子控制中心发出信号，所述电机带动所述丝杆运动，所述丝杆带动所述取样单元向下移动，所述取样单元取得反应中间液体样品后，所述电机反向转动后，所述取样单元恢复至原先高度。

4.根据权利要求3所述的方便远程控制的化工反应操作系统的工作方法，其特征在于，

所述化工反应系统还包括消泡剂供应设备,所述消泡剂供应设备通过泵送单元与所述反应釜连接,所述泵送设备通输送管把所述消泡剂供应设备中的液体转移至所述反应釜内,所述泵送单元具有流量调节组件,所述流量调节组件与所述第二子控制中心连接；

该工作方法包括下面的步骤：当所述反应釜内的泡沫高度超过预警高度后，用户通过对第二子控制中心进行信号输入，从而启动所述消泡供应设备工作，使得所述流量调节组件以一定速率把消泡剂转移至所述反应釜内；所述反应釜内的泡沫高度低于安全高度时，所述第二子控制中心再次发出信号，关闭所述流量调节组件，所述消泡供应设备不再向所述反应釜内供应消泡剂。

5.根据权利要求4所述的方便远程控制的化工反应操作系统的工作方法，其特征在于，所述取样单元包括多个细管,所述细管通过真空软管与外界负压设备连接,在负压条件下,所述细管能够吸取所述反应釜内的反应液体；

该工作方法包括下面的步骤：所述取样单元下降到一定高度后，所述细管插入到所述反应釜内的反应液体中，所述外界负压设备提供一定负压，所述细管内会吸取一定量的反应液体。

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