CN109240372A - 具备双向温度控制的反应釜系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备双向温度控制的反应釜系统，其特征在于：所述具备双向温度控制的反应釜系统包括：升温控制系统，降温控制系统，集中控制器，用于根据所有所述温度采集模块采集的数据对各个降温控制模块进行操控；所述具备双向温度控制的反应釜系统还包括：控制模块，用于根据升温控制系统和降温控制系统的数据对各自的集中控制器发送控制指令；其中，所述升温控制系统、降温控制系统和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：提供了一种具备远程精确控制反应釜内部温度的双系统间歇控制系统，可以支持精细控制，实现反应釜内部温度的不间断式控制。

Description

具备双向温度控制的反应釜系统

技术领域

本发明涉及一种具备双向温度控制的反应釜系统。

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。

反应釜内的反应是放热反应，放热反应中随着温度的升高，反应速度将会加快，放出的热量也将增加，引起温度越来越剧烈的上升。这种放热反应的过程具有正反馈性质，过程无自衡能力，是一个极其不稳定的发散过程。

化学反应器的容量向大型化发展，反应放热量大，控制其反应温度的平稳已成为过程控制中的一个重点,所以整个控制过程就是一个控温过程。

发明内容

一种具备双向温度控制的反应釜系统，其特征在于：

所述具备双向温度控制的反应釜系统包括：

升温控制系统，包括：

若干温度采集模块，用于实时采集反应釜内部的温度；

升温控制模块，用于对反应釜内部温度进行加热调控；

集中控制器，用于根据所有所述温度采集模块采集的数据对各个升温控制模块进行操控；

降温控制系统，包括：

若干温度采集模块，用于实时采集反应釜内部的温度数据；

降温控制模块，用于对反应釜内部温度进行降温调控；

集中控制器，用于根据所有所述温度采集模块采集的数据对各个降温控制模块进行操控；

所述具备双向温度控制的反应釜系统还包括：

控制模块，用于根据升温控制系统和降温控制系统的数据对各自的集中控制器发送控制指令；

其中，所述升温控制系统、降温控制系统和控制模块通过有线或无线构成通讯。

进一步地，每个所述温度采集模块、升温控制模块和降温控制模块中均设置有FRID标签，用以包括对应控制模块的信息数据。

进一步地，所述集中控制器包括：

读取单元，用于读取温度采集模块、升温控制模块和降温控制模块中的FRID标签数据。

进一步地，所述集中控制器包括：

存储单元，用于存储读取单元的读取记录。

进一步地，所述温度采集模块采用温度传感器，用于将温度的数据转换成电信号，并传输给集中控制器。

进一步地，所述温度采集模块还包括：

处理模块，用于实时计算升温控制系统和降温控制系统中的温度变化率；

设定模块，用于设定温度变化率的阈值；

所述设定模块、处理模块与控制模块通过有线或无线构成通讯。

进一步地，所述控制模块包括：

数据接收模块，用于接收温度采集模块内的数据；

操控模块，用于设定反应釜当前反应的环境条件；

存储数据模块，用于存储反应釜使用过程中的历史数据，包括升温控制系统和降温控制系统中的数据；

反馈模块，用于根据存储模块与数据接收模块的数据对集中控制器发出动作指令。

进一步地，所述反馈模块包括：

判定单元，用于根据存储模块中的历史数据与数据接收模块所接收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，所述判定单元中包括：

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存储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。

进一步地，所述温度采集模块和升温控制模块、降温控制模块按一定的比例配对设置。

本发明所达到的有益效果：提供了一种具备远程精确控制反应釜内部温度的双系统间歇控制系统，可以支持精细控制，实现反应釜内部温度的不间断式控制。

附图说明

图1是单系统的结构框图；

图2是双系统的结构框图；

图3是温度采集模块的结构框图；

图4是控制模块的结构框图；

图5是反馈模块的结构框图。

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-所示，本实施例中间歇控制方式为例，间歇控制系统包括：若干温度采集模块，用于实时采集反应釜内部的温度；若干温度控制模块，用于对反应釜内部的温度进行升温或降温；控制模块，用于根据所有温度采集模块采集的数据对各个温度控制模块进行操控；

其中，温度采集模块、温度控制模块和控制模块通过有线或无线构成通讯，且每个温度采集模块和温度控制模块中均设置有FRID标签。设置有FRID标签的作用在于，首先可以准确地建立温度采集模块的采集模型，能够明确地知道所采集的温度位置，当需要进行反馈控制的时候可以根据FRID标签对各个温度控制模块进行准确地控制，从而提高整体反应釜系统的操作精度。

作为一种具体的方案，温度采集模块分为第一温度采集模块，位于反应釜内部上内盘管上；第二温度采集模块，位于反应釜内部辖内盘管上。控制模块根据第一温度采集模块与第二温度采集模块的温度差来控制温度控制模块的升降温。

作为一种具体的方案，第三温度采集模块，位于反应釜的外盘管上；第四温度采集模块，位于反应釜的冷凝水出口处。控制模块根据第三温度采集模块与第四温度采集模块的温度差来控制温度控制模块的升降温。

上述两种方案都可以通过控制模块来进行控制，从而完成温度的控制。

作为一种具体的方案，温度采集模块还包括：

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。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，此时就需要反馈给控制模块，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。

作为一个具体的实施例，反馈模块包括：

判定单元，用于根据存储模块中的历史数据与数据接收模块所接收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。

其中，判定单元中包括：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存储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。

存储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。

反馈单元的作用在于对于当前的反应釜中的温度与黄金反应过程应该有的温度进行对比，形成一个差值函数，该差值函数可以是一次的，也可以是n次的，通过现有的拟合方式进行拟合，得到一个比较接近的函数，收敛判别单元对于该函数是否收敛进行判定，当然最好的收敛值是0，意味着与黄金反应过程几乎完全匹配，收敛值事先设定有一个区间，以尽量的与黄金反应过程贴合，收敛判别单元中所采用的判别手段可以采用现有的，方式有很多，这里不进行赘述。

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，但是这个变化对于控制模块的反控制没有过多的影响。因为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。

作为一个具体的方案，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。

不管是采用单系统还是采用双系统，都是首先通过温度采集模块进行采集，并将所要的温度数据以及对应温度采集模块中的FRID标签信息一并传送，形成一个个独立的带有唯一性质的温度数据，此后通过控制模块内的读取单元进行读取后，有效数据在存储模块进行存储，并可形成具有参考价值的历史数据，实时数据在反馈模块中进行处理监控，一旦所产生的实时数据超过了预先设定的温度阈值，则立即反馈给集中控制器或者控制模块进行反馈，通过FRID标签能够对于温度控制模块进行准确地控制，包括控制加热或者降温的时间以及速率等属性，以达到精确地控制效果，使得反应釜内部的反应达到最好的效果。

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)

1.一种具备双向温度控制的反应釜系统，其特征在于：

所述具备双向温度控制的反应釜系统包括：

升温控制系统，包括：

若干温度采集模块，用于实时采集反应釜内部的温度；

升温控制模块，用于对反应釜内部温度进行加热调控；

集中控制器，用于根据所有所述温度采集模块采集的数据对各个升温控制模块进行操控；

降温控制系统，包括：

若干温度采集模块，用于实时采集反应釜内部的温度；

降温控制模块，用于对反应釜内部温度进行降温调控；

集中控制器，用于根据所有所述温度采集模块采集的数据对各个降温控制模块进行操控；

所述具备双向温度控制的反应釜系统还包括：

控制模块，用于根据升温控制系统和降温控制系统的数据对各自的集中控制器发送控制指令；

其中，所述升温控制系统、降温控制系统和控制模块通过有线或无线构成通讯。

2.根据权利要求1所述的具备双向温度控制的反应釜系统，其特征在于：

每个所述温度采集模块、升温控制模块和降温控制模块中均设置有FRID标签，用以包括对应控制模块的信息数据。

3.根据权利要求2所述的具备双向温度控制的反应釜系统，其特征在于：

所述集中控制器包括：

读取单元，用于读取温度采集模块、升温控制模块和降温控制模块中的FRID标签数据。

4.根据权利要求3所述的具备双向温度控制的反应釜系统，其特征在于：

所述集中控制器包括：

存储单元，用于存储读取单元的读取记录。

5.根据权利要求1所述的具备双向温度控制的反应釜系统，其特征在于：

所述温度采集模块采用温度传感器，用于将温度的数据转换成电信号，并传输给集中控制器。

6.根据权利要求1所述的具备双向温度控制的反应釜系统，其特征在于：

所述温度采集模块还包括：

处理模块，用于实时计算升温控制系统和降温控制系统中的温度变化率；

设定模块，用于设定温度变化率的阈值；

所述设定模块、处理模块与控制模块通过有线或无线构成通讯。

7.根据权利要求6所述的具备双向温度控制的反应釜系统，其特征在于：

所述控制模块包括：

数据接收模块，用于接收温度采集模块内的数据；

操控模块，用于设定反应釜当前反应的环境条件；

存储数据模块，用于存储反应釜使用过程中的历史数据，包括升温控制系统和降温控制系统中的数据；

反馈模块，用于根据存储模块与数据接收模块的数据对集中控制器发出动作指令。

8.根据权利要求7所述的具备双向温度控制的反应釜系统，其特征在于：

所述反馈模块包括：

判定单元，用于根据存储模块中的历史数据与数据接收模块所接收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。

9.根据权利要求8所述的具备双向温度控制的反应釜系统，其特征在于：

所述判定单元中包括：

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存储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。

10.根据权利要求1所述的具备双向温度控制的反应釜系统，其特征在于：

所述温度采集模块和升温控制模块、降温控制模块按一定的比例配对设置。