CN109364787A - 一种酒精浓度自动调配系统及其调配方法 - Google Patents

一种酒精浓度自动调配系统及其调配方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种酒精浓度自动调配系统及其调配方法，旨在提供一种调整精度高的酒精浓度自动调配系统及其调配方法。其中的精浓度自动调配系统包括调配罐、质量流量计、回收酒精存储罐、新鲜酒精存储罐及溶媒暂存罐；调配罐上部的进液口上设置A进液管，质量流量计安装于A进液管上，A进液管上设置A手动阀门；调配罐底部的出液口通过三通分别设置A排污管和A排液管；A排污管上设置H手动阀门；A排液管沿液体流向依次设置F手动阀门、B出液泵、E手动阀门及C单向截止阀；所述新鲜酒精存储罐上部的进液口上设置供新鲜酒精进入B进液管，所述B进液管上设置E自动阀门；所述新鲜酒精存储罐底部的出液口通过三通分别设置B排污管和B排液管。

Description

一种酒精浓度自动调配系统及其调配方法
技术领域
本发明涉及溶剂配比技术领域，尤其是涉及一种酒精浓度自动调配系统及其调配方法。
背景技术
造纸法再造烟叶是指利用烟末、烟梗、碎烟片等在卷烟生产过程中产生的废弃烟草原料利用造纸工艺生产出的一种可用于卷烟填充料的再生产品。在卷烟中添加适量的再造烟叶，一方面可以最大限度地节省烟叶原料，有效降低卷烟成本；另一方面可以在一定程度上使卷烟的物理性能和化学成分按人们的意愿或要求得到调整和改善，从而有助于卷烟内在品质的提高，是减少烟草有害成分的一项重要技术措施。
提取是造纸法再造烟叶生产过程中的第一道工序，是利用溶媒将烟料中有效成分从组织内溶解出来的一种工艺方法。在提取工艺中，通常使用水作为溶媒，但使用酒精作为溶剂提取得到的提取液能大大改善再造烟叶品质。为了节省成本，提高酒精的利用率，酒精通常会回收循环利用。利用酒精浸出烟料中的有效成分，然后将烟料中不能浸出料渣与提取液分离，然后对提取液进行浓缩，通过浓缩过程将酒精分离并回收到酒精回收罐中。
酒精浓度对烟料中有效成分的提取率乃至再造烟叶的质量起着决定性的作用。酒精调配通常是将浓度未知的回收酒精按照工艺需求的浓度进行精确调配的过程。回收酒精浓度未知且是变化的，工艺要求配比精度高，在实际生产中必须要在线自动调配，因此需要一种能根据所设置的参数自动配置酒精的调配系统。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种配比精度高的酒精浓度自动调配系统，与此同时，本发明还提供了基于该酒精浓度自动调配系统的调配方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种酒精浓度自动调配系统，包括调配罐、质量流量计、回收酒精存储罐、新鲜酒精存储罐及溶媒暂存罐；
所述调配罐上部的进液口上设置A进液管，所述质量流量计安装于A进液管上，所述A进液管上设置A手动阀门；
所述调配罐底部的出液口通过三通分别设置A排污管和A排液管；所述A排污管上设置H手动阀门；所述A排液管沿液体流向依次设置F手动阀门、B出液泵、E手动阀门及C单向截止阀；
所述新鲜酒精存储罐上部的进液口上设置供新鲜酒精进入B进液管，所述B进液管上设置E自动阀门；
所述新鲜酒精存储罐底部的出液口通过三通分别设置B排污管和B排液管；所述B排污管上设置K手动阀门；所述A排液管沿液体流向依次设置J手动阀门、C出液泵、I手动阀门及B单向截止阀；
所述回收酒精存储罐上部的进液口上设置供回收酒精进入C进液管，所述C进液管上设置A自动阀门；
所述回收酒精存储罐底部的出液口通过三通分别设置C排污管和C排液管；所述C排污管上设置N手动阀门；所述A排液管沿液体流向依次设置M手动阀门、D出液泵及L手动阀门；
所述溶媒暂存罐上部的进液口上设置D进液管，所述D进液管上设置I自动阀门；
所述溶媒暂存罐底部的出液口通过三通分别设置D排污管和D排液管；所述D排污管上设置D手动阀门；所述A排液管沿液体流向依次设置C手动阀门、D出液泵及B手动阀门及E单向截止阀；
所述C排液管的端部通过三通连接一A支管及一回液管；所述回液管的另一端与回收酒精存储罐连通，且其上设置C自动阀门；所述A支管上沿液体流向依次设置D自动阀门及A单向截止阀；所述A支管另一端通过四通连接B排液管、一D支管及一B支管；所述B支管另一端通过三通连接A进液管及一C支管，所述C支管上设置G自动阀门，所述C支管另一端通过四通连接A排液管、D进液管及一E支管，所述E支管上沿液体流向依次设置H自动阀门及D单向截止阀；所述E支管的另一端通过三通连接D排液管及溶媒输送管；所述D支管另一端通过三通连接一G支管及纯净水供水管；所述G支管另一端与回收酒精存储罐连通，且其上设置B自动阀门；所述D支管上设置F自动阀门。
优选的是，所述C进液管上设置有A玻璃视窗。
优选的是，所述回液管上设置有B玻璃视窗。
优选的是，所述B进液管上设置有C玻璃视窗。
优选的是，所述A进液管上设置有D玻璃视窗。
优选的是，所述D进液管上设置有E玻璃视窗。
一种酒精浓度的调配方法，采用如上所述的调配系统：为方便描述，将第一次加入的基础溶液称为基液，第二次加入的溶液称为混液，调配得到的溶媒称为目标溶液。第一步确定基液的类型及目标溶液的酒精浓度和体积；第二步将基液加入调配罐中，在加入基液的前期用质量流量计测定基液的浓度，并自动确定混液类型和计算出所需的基液与混液的体积；第三步将混液加入调配罐中与基础溶液混合并搅拌均匀；第四步将调配罐内的液体循环，并用质量流量计测定溶液的酒精浓度；第五步根据上步测定的结果，加入新鲜酒精或水对溶液浓度进行修正，最终得到目标溶液。
配制目标溶液过程中自动确定混液类型的方法如下：为方便配制，先作如下规定：基液只能选择新鲜酒精或回收酒精，混液只可选择新鲜酒精或水。当基液为新鲜酒精时，混液为水；基液为回收酒精且目标液酒精浓度比回收酒精浓度高时，混液为新鲜酒精；基液为回收酒精且目标液酒精浓度比回收酒精浓度低时，混液为水。
配制目标溶液所需基液与混液的量的计算方法如下：设需要配置的目标溶液的酒精浓度(体积分数)为Cm，体积为Vm；基液的酒精浓度(体积分数)为Cj，体积为Vj；混液的酒精浓度(体积分数)为Ch，体积为Vh；不考虑两种液体混合后总体积变小的影响，则有：
CmVm＝CjVj+ChVh (1)；
Vm＝Vj+Vh (2)；
由于作为混液的液体为新鲜酒精或水，其酒精浓度已知的，因此混液的酒精浓度Ch已知；在将基液加入调配罐中时可通过质量流量计测量出基液的浓度Cj；已知目标溶液的浓度Cm与体积Vm，由式(1)和式(2)可得到式(3)和式(4)，根据式(3)和式(4)计算出需要加入的基液和混液的体积；
Vh＝Vm-Vj (4)。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明满足了实际生产中，使用酒精特别是回收酒精自动在线调配高精度溶媒的需求。本发明具有自动化程度高，操作简单，调配精度高，效率高，生产能力高等特点。可在烟草原料提取，中药提取中高效快速调配溶媒。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为调配罐结构示意图。
图中：3101为进液口，3102为安全阀，3103为搅拌器，3104为观察口，3105为液位计，3106为出液口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将以附图为基准，借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
图1所示的酒精浓度自动调配系统，包括调配罐31、质量流量计14、回收酒精存储罐41、新鲜酒精存储罐36及溶媒暂存罐26；其特征在于：
所述调配罐31上部的进液口上设置A进液管42，所述质量流量计14安装于A进液管42上，所述A进液管42上设置A手动阀门13；
所述调配罐31底部的出液口通过三通分别设置A排污管43和A排液管44；所述A排污管43上设置H手动阀门30；所述A排液管44沿液体流向依次设置F手动阀门29、B出液泵28、E手动阀门27及C单向截止阀16；
所述新鲜酒精存储罐36上部的进液口上设置供新鲜酒精进入B进液管45，所述B进液管45上设置E自动阀门8；
所述新鲜酒精存储罐36底部的出液口通过三通分别设置B排污管46和B排液管47；所述B排污管46上设置K手动阀门35；所述A排液管44沿液体流向依次设置J手动阀门34、C出液泵33、I手动阀门32及B单向截止阀11；
所述回收酒精存储罐41上部的进液口上设置供回收酒精进入C进液管48，所述C进液管48上设置A自动阀门2；
所述回收酒精存储罐41底部的出液口通过三通分别设置C排污管49和C排液管50；所述C排污管49上设置N手动阀门40；所述A排液管44沿液体流向依次设置M手动阀门39、D出液泵38及L手动阀门37；
所述溶媒暂存罐26上部的进液口上设置D进液管51，所述D进液管51上设置I自动阀门18；
所述溶媒暂存罐26底部的出液口通过三通分别设置D排污管52和D排液管53；所述D排污管52上设置D手动阀门25；所述A排液管44沿液体流向依次设置C手动阀门24、D出液泵23及B手动阀门22及E单向截止阀21；
所述C排液管50的端部通过三通连接一A支管54及一回液管55；所述回液管55的另一端与回收酒精存储罐41连通，且其上设置C自动阀门5；所述A支管54上沿液体流向依次设置D自动阀门7及A单向截止阀9；所述A支管54另一端通过四通连接B排液管47、一D支管55及一B支管56；所述B支管56另一端通过三通连接A进液管42及一C支管57，所述C支管57上设置G自动阀门15，所述C支管57另一端通过四通连接A排液管44、D进液管51及一E支管58，所述E支管58上沿液体流向依次设置H自动阀门17及D单向截止阀20；所述E支管58的另一端通过三通连接D排液管53及溶媒输送管60；所述D支管55另一端通过三通连接一G支管59及纯净水供水管61；所述G支管59另一端与回收酒精存储罐41连通，且其上设置B自动阀门3；所述D支管55上设置F自动阀门10。
作为进步的改进，所述C进液管48上设置有A玻璃视窗1。所述回液管55上设置有B玻璃视窗3。所述B进液管45上设置有C玻璃视窗6。所述A进液管42上设置有D玻璃视窗12。所述D进液管51上设置有E玻璃视窗19。
所述调配罐如图2所示，其一侧顶壁上开设有一带盖的大直径圆形观察口，用于观察罐内液体状态和工人进入罐内调整和检修器件；所述调配罐另一相对侧靠边缘处开有一进液口，靠中心处装有一个空气呼吸器，用于平衡罐体内外气压；所述调配罐底部中心开有出液口，用于出液与排污；所述调配罐包括搅拌器，其设于罐体的顶部中心上，用于将罐体内的溶液搅拌均匀；所述调配罐装有液位计，用于测量罐体内溶液的液位。
溶媒暂存罐、调配罐、新鲜酒精储液罐、回收酒精储液罐四个罐都装有液位计，可测量罐内液体的液位并可通过液位来计算液体的体积；通过系统中的各玻璃视镜可观察管道内的液流状态。质量流量计安装在调配罐的进液管道上，用来测量进入调配罐的液体的密度与流量，并由此可以计算出进入罐内的液体的质量、体积及酒精浓度。
一种酒精浓度的调配方法，采用如上所述的调配系统；为方便描述，将第一次加入的基础溶液称为基液，第二次加入的溶液称为混液，调配得到的溶媒称为目标溶液；该方法包括如下内容：第一步确定基液的类型及目标溶液的酒精浓度和体积；第二步将基液加入调配罐中，在加入基液的前期用质量流量计测定基液的浓度，并自动确定混液类型和计算出所需的基液与混液的体积；第三步将混液加入调配罐中与基础溶液混合并搅拌均匀；第四步将调配罐内的液体循环，并用质量流量计测定溶液的酒精浓度；第五步根据上步测定的结果，加入新鲜酒精或水对溶液浓度进行修正，最终得到目标溶液。
配制目标溶液过程中自动确定混液类型的方法如下：为方便配制，先作如下规定：基液只能选择新鲜酒精或回收酒精，混液只可选择新鲜酒精或水；当基液为新鲜酒精时，混液为水；基液为回收酒精且目标液酒精浓度比回收酒精浓度高时，混液为新鲜酒精；基液为回收酒精且目标液酒精浓度比回收酒精浓度低时，混液为水。
配制目标溶液所需基液与混液的量的计算方法如下：设需要配置的目标溶液的酒精浓度(体积分数)为Cm，体积为Vm；基液的酒精浓度(体积分数)为Cj，体积为Vj；混液的酒精浓度(体积分数)为Ch，体积为Vh；不考虑两种液体混合后总体积变小的影响，则有：
CmVm＝CjVj+ChVh (1)；
Vm＝Vj+Vh (2)；
由于作为混液的液体为新鲜酒精或水，其酒精浓度已知的，因此混液的酒精浓度Ch已知；在将基液加入调配罐中时可通过质量流量计测量出基液的浓度Cj；已知目标溶液的浓度Cm与体积Vm，由式(1)和式(2)可得到式(3)和式(4)，根据式(3)和式(4)计算出需要加入的基液和混液的体积；
Vh＝Vm-Vj (4)。
下面对调配步骤进行具体说明：
在调配前，让各手动阀门，自动阀门均处于关闭状态。
首先要设定目标溶液的体积和浓度，并选择基液。基液选定后，先初步估计所选基液储液罐(新鲜酒精储液罐或回收酒精储液罐)中的基液的量是否足够。若不够，打开E自动阀门8可将新鲜酒精放入新鲜酒精储液罐36中，打开A自动阀门2可将回收酒精放入回收酒精储存罐41中。
第二步将基液加入调配罐中，并确定混液类型和计算出所需基液与混液的体积。若基液为回收酒精，让L手动阀门37，M手动阀门39处于开启状态，N手动阀门40处于关闭状态，打开C自动阀门5，关闭D自动阀门7，启动D出液泵38，形成回收酒精循环通道，循环3～5分钟，使罐内的回收酒精变得均匀。循环之后让A手动阀门13处于开启状态，关闭F自动阀门10，G自动阀门15，打开D自动阀门7，关闭C自动阀门5，形成回收酒精出液通道，将回收酒精泵送至调配罐中。若基液为新鲜酒精，让J手动阀门34、I手动阀门32，A手动阀门13处于开启状态，K手动阀门35处于关闭状态，关闭F自动阀门10，启动C出液泵33，形成新鲜酒精出液通道，将新鲜酒精泵送至调配罐中。当基液通过质量流量计时，流量计自动检测基液的酒精浓度和体积，待检测到的基液酒精浓度稳定后，控制系统自动计算出需加基液和混液的体积，并确定混液类型。当通过质量流量计的基液总流量达到需加入的量时，停止响应的出液泵，关闭相应的自动阀门。
第三步将混液加入调配罐中与基础溶液混合并搅拌均匀。在加入混液前，先开启调配罐上搅拌器，将罐内的溶液搅拌均匀。若上一步确定的混液为水，则让A手动阀门13处于开启状态，关闭G自动阀门15，开启F自动阀门10，将水放入调配罐中。若上一步确定的混液为新鲜酒精，让J手动阀门34、I手动阀门32，A手动阀门13处于开启状态，K手动阀门35处于关闭状态，关闭F自动阀门10，启动C出液泵33，形成新鲜酒精出液通道，将新鲜酒精泵送至调配罐中。
第四步将调配罐内的液体循环，并用质量流量计测定溶液的酒精浓度。让H手动阀门30处于关闭状态，让F手动阀门29、E手动阀门27、A手动阀门13处于开启状态，关闭F自动阀门10、H自动阀门17、I自动阀门18，打开G自动阀门15，启动B出液泵28，形成目标溶液循环通道，循环3～5分钟，待质量流量计检测到的酒精浓度稳定后，记录溶液的浓度。
第五步根据上步测定的结果，对上步调配得到的溶液进行浓度修正。通过调配罐上的液位计可以测量出调配罐的液位，根据液位计算出调配罐内溶液的体积。根据溶液的体积和上步测量到的溶液浓度以及目标溶液规定的浓度，可以计算出需要加入的新鲜酒精或水的修正量。若现溶液酒精浓度较目标溶液要求的浓度偏低，则打开新鲜酒精出液通道，加入对应修正量的新鲜酒精。若现溶液酒精浓度较目标溶液要求的浓度偏高，则打开调配罐加水通道，加入对应修正量的水。加入修正液后，搅拌1～2分钟，得到目标溶液。
最后将目标溶液即溶媒泵送出调配罐。出液时若溶媒使用环节刚好需要溶媒，则将目标溶液直接泵送至溶媒使用环节；否则将目标溶液泵送至溶媒缓存罐中。让H手动阀门30处于关闭状态，让F手动阀门29、E手动阀门27处于开启状态，关闭G自动阀门15、I自动阀门18，打开H自动阀门17，启动B出液泵28，可将目标溶液送至酒精使用环节。让H手动阀门30处于关闭状态，让F手动阀门29、E手动阀门27处于开启状态，关闭G自动阀门15、H自动阀门17，打开I自动阀门18，启动B出液泵28，可将目标溶液送至溶媒缓存罐。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种酒精浓度自动调配系统，包括调配罐（31）、质量流量计（14）、回收酒精存储罐（41）、新鲜酒精存储罐（36）及溶媒暂存罐（26）；其特征在于：
所述调配罐（31）上部的进液口上设置A进液管（42），所述质量流量计（14）安装于A进液管（42）上，所述A进液管（42）上设置A手动阀门（13）；
所述调配罐（31）底部的出液口通过三通分别设置A排污管（43）和A排液管（44）；所述A排污管（43）上设置H手动阀门（30）；所述A排液管（44）沿液体流向依次设置F手动阀门（29）、B出液泵（28）、E手动阀门（27）及C单向截止阀（16）；
所述新鲜酒精存储罐（36）上部的进液口上设置供新鲜酒精进入B进液管（45），所述B进液管（45）上设置E自动阀门（8）；
所述新鲜酒精存储罐（36）底部的出液口通过三通分别设置B排污管（46）和B排液管（47）；所述B排污管（46）上设置K手动阀门（35）；所述A排液管（44）沿液体流向依次设置J手动阀门（34）、C出液泵（33）、I手动阀门（32）及B单向截止阀（11）；
所述回收酒精存储罐（41）上部的进液口上设置供回收酒精进入C进液管（48），所述C进液管（48）上设置A自动阀门（2）；
所述回收酒精存储罐（41）底部的出液口通过三通分别设置C排污管（49）和C排液管（50）；所述C排污管（49）上设置N手动阀门（40）；所述A排液管（44）沿液体流向依次设置M手动阀门（39）、D出液泵（38）及L手动阀门（37）；
所述溶媒暂存罐（26）上部的进液口上设置D进液管（51），所述D进液管（51）上设置I自动阀门（18）；
所述溶媒暂存罐（26）底部的出液口通过三通分别设置D排污管（52）和D排液管（53）；所述D排污管（52）上设置D手动阀门（25）；所述A排液管（44）沿液体流向依次设置C手动阀门（24）、D出液泵（23）及B手动阀门（22）及E单向截止阀（21）；
所述C排液管（50）的端部通过三通连接一A支管（54）及一回液管（55）；所述回液管（55）的另一端与回收酒精存储罐（41）连通，且其上设置C自动阀门（5）；所述A支管（54）上沿液体流向依次设置D自动阀门（7）及A单向截止阀（9）；所述A支管（54）另一端通过四通连接B排液管（47）、一D支管（55）及一B支管（56）；所述B支管（56）另一端通过三通连接A进液管（42）及一C支管（57），所述C支管（57）上设置G自动阀门（15），所述C支管（57）另一端通过四通连接A排液管（44）、D进液管（51）及一E支管（58），所述E支管（58）上沿液体流向依次设置H自动阀门（17）及D单向截止阀（20）；所述E支管（58）的另一端通过三通连接D排液管（53）及溶媒输送管（60）；所述D支管（55）另一端通过三通连接一G支管（59）及纯净水供水管（61）；所述G支管（59）另一端与回收酒精存储罐（41）连通，且其上设置B自动阀门（3）；所述D支管（55）上设置F自动阀门（10）。
2.根据权利要求1所述酒精浓度自动调配系统，其特征在于：所述C进液管（48）上设置有A玻璃视窗（1）。
3.根据权利要求1所述酒精浓度自动调配系统，其特征在于：所述回液管（55）上设置有B玻璃视窗（3）。
4.根据权利要求1所述酒精浓度自动调配系统，其特征在于：所述B进液管（45）上设置有C玻璃视窗（6）。
5.根据权利要求1所述酒精浓度自动调配系统，其特征在于：所述A进液管（42）上设置有D玻璃视窗（12）。
6.根据权利要求1所述酒精浓度自动调配系统，其特征在于：所述D进液管（51）上设置有E玻璃视窗（19）。
7.一种酒精浓度的调配方法，其特征在于采用如权利要求1所述的调配系统，为方便描述，将第一次加入的基础溶液称为基液，第二次加入的溶液称为混液，调配得到的溶媒称为目标溶液；该方法包括如下内容：第一步确定基液的类型及目标溶液的酒精浓度和体积；第二步将基液加入调配罐中，在加入基液的前期用质量流量计测定基液的浓度，并自动确定混液类型和计算出所需的基液与混液的体积；第三步将混液加入调配罐中与基础溶液混合并搅拌均匀；第四步将调配罐内的液体循环，并用质量流量计测定溶液的酒精浓度；第五步根据上步测定的结果，加入新鲜酒精或水对溶液浓度进行修正，最终得到目标溶液。
8.根据权利要求7所述酒精浓度的调配方法，其特征在于：配制目标溶液过程中自动确定混液类型的方法如下：为方便配制，先作如下规定：基液只能选择新鲜酒精或回收酒精，混液只可选择新鲜酒精或水；当基液为新鲜酒精时，混液为水；基液为回收酒精且目标液酒精浓度比回收酒精浓度高时，混液为新鲜酒精；基液为回收酒精且目标液酒精浓度比回收酒精浓度低时，混液为水。
9.根据权利要求7所述酒精浓度的调配方法，其特征在于：配制目标溶液所需基液与混液的量的计算方法如下：设需要配置的目标溶液的酒精浓度（体积分数）为，体积为；基液的酒精浓度（体积分数）为，体积为；混液的酒精浓度（体积分数）为，体积为；不考虑两种液体混合后总体积变小的影响，则有：
（1）；
（2）；
由于作为混液的液体为新鲜酒精或水，其酒精浓度已知的，因此混液的酒精浓度已知；在将基液加入调配罐中时可通过质量流量计测量出基液的浓度；已知目标溶液的浓度与体积，由式（1）和式（2）可得到式（3）和式（4），根据式（3）和式（4）计算出需要加入的基液和混液的体积；
（3）；
（4）。
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