CN109213232A - 具备温度控制功能的高压反应釜系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备温度控制功能的高压反应釜系统，包括：高压反应釜，用于进行化学反应；搅拌器，内置于所述高压反应釜内，用于搅拌反应釜内反应物；其特征在于；包括：温度采集模块，位于高压反应釜内，用于检测所在区域的温度；温度控制模块，用于对反应釜内温度进行升降处理；集中控制模块，用于接收处理温度采集模块的温度数据；总控平台，用于对集中控制模块的温度数据进行显示，并对控制温度控制模块发送控制指令；其中，所述温度采集模块、集中控制模块、总控平台通过有线或无线构成通讯；总控平台与温度控制模块通过有线或无线构成通讯。本发明所达到的有益效果：提供了一种对于高压反应釜内部能够实现精确温度控制的温度控制系统。

Description

具备温度控制功能的高压反应釜系统

技术领域

本发明涉及一种具备温度控制功能的高压反应釜系统。

背景技术

由于系统热惯性的作用，在升温曲线初始阶段易发生跟踪不足，过程温度低于升温曲线的设定温度；在后期阶段，又常常发生温度超调，导致温度偏高，使得升温速度过快。

由于高压反应釜使用时，精度比较高，并且利用高压的作用，在使用时内部温度可以不用过高，因此高压反应釜在业内的使用比较多。

但是另一方面高压反应釜内部的搅拌器作为一个必不可少的结构，对于温度升速过高的情况，搅拌器的损耗是一个比较大的问题。

发明内容

一种具备温度控制功能的高压反应釜系统，包括：

高压反应釜，用于进行化学反应；

搅拌器，内置于高压反应釜内，用于搅拌反应釜内反应物；

其特征在于；

具备温度控制功能的高压反应釜系统还包括：

温度采集模块，位于高压反应釜内，用于检测所在区域的温度；

温度控制模块，用于对反应釜内温度进行升降处理；

集中控制模块，用于接收处理温度采集模块的温度数据；

总控平台，用于对集中控制模块的温度数据进行显示，并对控制温度控制模块发送控制指令；

其中，温度采集模块、集中控制模块、总控平台通过有线或无线构成通讯；总控平台与温度控制模块通过有线或无线构成通讯。

进一步地，温度采集模块包括：

第一温度采集模块，位于搅拌器上；

第二温度采集模块，位于反应釜内部辖内盘管上。

进一步地，集中控制模块根据温度采集模块的温度数据构建反应釜的三维温度模块图。

进一步地，温度采集模块中设置有FRID标签，用于作为温度采集模块的唯一识别码；温度采集模块与集中控制模块数据传输时包含FRID标签信息。

进一步地，温度控制模块与温度采集模块错开分布，以使得温度采集模块的采集数据不受温度控制模块的影响。

进一步地，集中控制模块包括：

接收模块，用于接收集中控制模块内的数据；

存储模块，用于存储反应釜使用过程中的历史数据；

数据处理模块，用于对温度数据进行处理并反馈给总控平台；

其中，数据处理模块包括：

第一数据处理模块，用于对每一个温度采集模块的数据进行处理，计算温度变化率；

第二数据处理模块，根据同时间段所有温度采集模块的数据对反应釜内部构建温度模型，计算出该时间段反应釜的内部整体温度范围。

进一步地，总控平台包括：

匹配模块，用于存储反应釜内的反应所需要维持的时间温度数据；

反馈模块，用于根据匹配模块与集中控制器块的数据对温度控制模块发出动作指令。

进一步地，总控平台还包括：

手动操控模块：

用于对匹配模块中的数据进行人工调整；

用于对温度控制模块进行人工控制操作。

进一步地，反馈模块包括：

判定单元，用于根据匹配模块中的数据与集中控制模块的数据误差是否在事先设定的阈值范围内；

反馈单元，根据判定单元的结果对不同的温度控制模块反馈操控信息，以使得数据误差保持在阈值范围内。

进一步地，反馈模块中还包括：

收敛判别单元，对判定单元的数据所形成差异函数的收敛性进行判断。

本发明所达到的有益效果：提供了一种对于高压反应釜内部能够实现精确温度控制的温度控制系统。

附图说明

图1是本方案的一种实施例的结构框图；

图2是双系统的结构框图；

图3是集中控制模块的结构框图；

图4是总控平台的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1-4所示，本方案针对高压反应釜的结构以及使用进行了实质性的改变，结构上在反应釜内部设置温度采集模块和温度控制模块。

作为一个具体的实施例，在各个温度采集模块中设置有FRID标签，用于作为温度采集模块的唯一识别码。温度采集模块与集中控制模块数据传输时包含FRID标签信息。通过这种设置有FRID标签的方式，在与总控平台进行数据交互的时候数据均会带有对应的FRID标签信息，使得每一个温度采集模块的数据可以带有唯一标识进行传输，保证整个过程中信息的唯一性和准确性，能够精确地清楚反应釜内部的温度分布，此外在温控控制模块中也可以设置有FRID标签，使得总控平台能够实现精准地控制。

作为一个具体的实施例，本系统中的整体架构是通过温度采集模块进行温度采集，之后数据传输给集中控制模块进行整合处理，再传送给总控平台后，可以进行自动反馈控制或者人工参与的半自动反馈控制，使得温度控制模块能够进行及时的升降温处理。

温度控制模块可以采用两种方式，一种是各个温度采集模块均可以进行升温或者降温的操作，这里简称为单系统，另一种是温度采集模块分为单独的升温控制模块和降温控制模块，这种简称为双系统。

作为一个具体的实施例，单系统的情况下，由于各个温度控制模块均可以进行升温或者降温的操作，因此为了提高整个反应釜内部温度检测的精度，温度控制模块与温度采集模块尽量隔开分布，否则如果两者分布的比较近，温度控制模块进行工作时会影响到温度控制模块的测量数据。

作为一个具体的实施例，温度控制系统可以采用双系统结构：升温控制系统和降温控制系统，这两个系统之间呈独立关系，内部结构与上述的单个系统相同，只不过升温控制系统只负责升温，降温控制系统只负责降温，且升温控制系统和降温控制系统可以同时工作，这样在进行温度的控制时，对于反应釜内部温度骤升骤降的情况就可以应对。

以反应釜内部的反应初期为例，此时内部的温度升高是剧烈的，这时候如果仍然采用之前的单系统的模式，就需要进行紧急的降温，但是温度控制模块还没有能够立刻达到需要降温的条件，这时就会错过一段调控时间，而采用双系统的模式下，升温控制系统和降温控制系统的作用是可以抵消的，两个系统与反应釜内部的接口端位于同一处，这就使得一开始就能够发生中和。当反应釜内部刚开始工作时，双系统也开始工作，且双系统对于温度的反控制作用为0，一旦反应釜温度急剧上升，需要适当降温时，立即对双系统进行操作，即可实现及时地控制，相当于双系统是可以保持持续的工作，而之前的方案只能够在出现温度的超阈值变化条件下才能工作。

作为一个具体的实施例，采用双系统的情况下，尤其是在针对磁力搅拌器的情况下，由于磁力搅拌器的特殊性，磁力搅拌器在使用时，虽然能够适应于高压反应釜的内部环境，但是在进行搅拌时，搅拌部位的温度会升高，再结合反应釜内部在进行反应时所存在的放热反应，在搅拌器附近的温度会更高，这样子对于磁力搅拌器的损耗就十分的严重，这也是为何现有技术中使用磁力搅拌器时成本比较高的一个原因。而双系统情况下，通过在搅拌器的搅拌位置上设置有降温控制模块，且优选采用传热介质，传热效率比较快，能够迅速稳定周边的温度。

作为一种具体的实施例，集中控制模块包括：

数据处理模块，可以分为两个部分，第一数据处理模块用于实时计算数据的温度变化率，诸如每秒温度的变化值，甚至每微秒的温度变化值来作为数据，正数表示温度上升，负数表示温度下降。第二数据处理模块用于将所有的温度数据建立成温度三维模型，以实时显示反应釜内部的温度数据，同时还可以对于反应釜内部温度异常的部分实现直观的反映，对于某些温度采集模块数据异常的也能够进行反映，这就可以对于反应釜内部的各个模块进行变相的维护，以实现即时地更换或者维修。

作为一种具体的实施例，总控平台包括了匹配模块和反馈模块，匹配模块中存储了不同反应下所需要保持的一个比较好的温度变化过程，用于实时与当前所接收到的温度数据进行对比。在匹配模块中内嵌有设定模块，用于设定温度变化率的阈值，当超出这个阈值的范围时，表明当前的反应釜内部的温度变化超过了一个稳定的界限范围，此时就需要通过反馈模块对反应釜内的温度进行反控制，以确保反应釜内部的温度能够在一定的范围内保持稳定。

匹配模块在以往的反应釜的反应中会不断的存储数据形成历史数据库，在每次反应釜操作完之后，将当次的所有数据进行提取，从而在不断地修正反应数据的过程中，能够得到一个比较完美的反映数据，诸如在反应的某个时间段，反应釜内部的温度在哪个温度区间，甚至在哪个温度值，对于反应釜内部最终的反应结果的效果有一定的提高，这样的一些数据所形成的反应过程可以记为黄金反应过程。

在以后的反应釜的反应中，对于同样的反应，就可以参照该黄金反应过程的数据，对于温度进行内部修改，以尽量达到相同的反应过程。

作为一个具体的实施例，反馈模块包括：

判定单元，用于根据匹配模块中的历史数据(优选的采用黄金反应过程数据)与数据采集模块所接收的数据误差是否在事先设定的阈值范围内，如果发现超过阈值范围，立即反馈给反馈单元根据FRID标签进行精确的升降温控制。

反馈单元，根据判定单元的结果对不同的温度控制模块反馈操控信息，以使得数据误差保持在阈值范围内，控制方式包括可采用PID控制方式。

收敛判别单元，用于计算当前反应釜内各个温度采集模块反馈的信息与匹配模块中历史数据之间的差异函数，并对该差异函数的收敛性进行判断。如果该函数呈收敛，说明当前反应釜内部的温度变化趋势与黄金反应过程一致，如果不收敛，就需要准备进行温度控制，此时，可以采用一个微调整，比如当前函数不收敛，且函数的趋势意味着反应釜内部的温度高于黄金反应过程，则通过降温控制模块进行调整，此时的降温控制模块以略低于当前反应釜内部温度的数值进行控制，这样的好处在于可以实现一个温度范围的预判，并提前进行了控制，对于反应釜内部的温度把控有着一个提前一步的效果。

在温度采集模块中数据会不断的更新，因此反馈单元中的函数也是有可能不断变化的，处于一个不断地自我修正的过程，因此对于反应釜内部的温度把控是一个实时监控的状态。具体地，一旦收敛判别单元中检测到无法收敛，立刻反馈到控制模块，进行温度控制，而这块的收敛与否本身就是一个动态的检验过程，一旦有异常就会使得控制模块进行温度的调整，此时又会导致反馈单元内的函数发生变化，因此这个过程是一个动态的不断修正与自我修正的过程，具备实时性，因此精度上也是比较高的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具备温度控制功能的高压反应釜系统，包括：

高压反应釜，用于进行化学反应；

搅拌器，内置于所述高压反应釜内，用于搅拌反应釜内反应物；

其特征在于；

所述具备温度控制功能的高压反应釜系统还包括：

温度采集模块，位于高压反应釜内，用于检测所在区域的温度；

温度控制模块，用于对反应釜内温度进行升降处理；

集中控制模块，用于接收处理温度采集模块的温度数据；

总控平台，用于对集中控制模块的温度数据进行显示，并对控制温度控制模块发送控制指令；

其中，所述温度采集模块、集中控制模块、总控平台通过有线或无线构成通讯；

所述总控平台与温度控制模块通过有线或无线构成通讯。

2.根据权利要求1所述的具备温度控制功能的高压反应釜系统，其特征在于：所述温度采集模块包括：

第一温度采集模块，位于搅拌器上；

第二温度采集模块，位于反应釜内部辖内盘管上。

3.根据权利要求1所述的具备温度控制功能的高压反应釜系统，其特征在于：所述集中控制模块根据温度采集模块的温度数据构建反应釜的三维温度模块图。

4.根据权利要求3所述的具备温度控制功能的高压反应釜系统，其特征在于：

所述温度采集模块中设置有FRID标签，用于作为温度采集模块的唯一识别码；

所述温度采集模块与集中控制模块数据传输时包含FRID标签信息。

5.根据权利要求1所述的具备温度控制功能的高压反应釜系统，其特征在于：所述温度控制模块与温度采集模块错开分布，以使得温度采集模块的采集数据不受温度控制模块的影响。

6.根据权利要求1所述的具备温度控制功能的高压反应釜系统，其特征在于：所述集中控制模块包括：

接收模块，用于接收集中控制模块内的数据；

存储模块，用于存储反应釜使用过程中的历史数据；

数据处理模块，用于对温度数据进行处理并反馈给总控平台；

其中，所述数据处理模块包括：

第一数据处理模块，用于对每一个温度采集模块的数据进行处理，计算温度变化率；

第二数据处理模块，根据同时间段所有温度采集模块的数据对反应釜内部构建温度模型，计算出该时间段反应釜的内部整体温度范围。

7.根据权利要求6所述的具备温度控制功能的高压反应釜系统，其特征在于：所述总控平台包括：

匹配模块，用于存储反应釜内的反应所需要维持的时间温度数据；

反馈模块，用于根据匹配模块与集中控制器块的数据对温度控制模块发出动作指令。

8.根据权利要求7所述的具备温度控制功能的高压反应釜系统，其特征在于：所述总控平台还包括：

手动操控模块：

用于对匹配模块中的数据进行人工调整；

用于对温度控制模块进行人工控制操作。

9.根据权利要求7所述的具备温度控制功能的高压反应釜系统，其特征在于：所述反馈模块包括：

判定单元，用于根据匹配模块中的数据与集中控制模块的数据误差是否在事先设定的阈值范围内；

反馈单元，根据判定单元的结果对不同的温度控制模块反馈操控信息，以使得数据误差保持在阈值范围内。

10.根据权利要求9所述的具备温度控制功能的高压反应釜系统，其特征在于：

所述反馈模块中还包括：

收敛判别单元，对判定单元的数据所形成差异函数的收敛性进行判断。