CN113499600A - 一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置，包括应用于石油混合二甲苯生产的分馏塔，所述分馏塔内设有分割板，所述分隔板将所述分馏塔由下至上分隔为第一腔体和第二腔体，在第一腔体内将原料加热成为气态后，通过管道流经过第二腔体，冷凝提取沸点高的待提取物。利用待提取物作为导热剂，将导热剂加热至沸腾，并且避免沸腾时产生的蒸汽泡与管道接触，并使得高温液体向下流动与管道接触，使得管道的温度恒定，提高物质提取的纯度。石油混合二甲苯合成效率高，同时实现智能控制，分馏出二甲苯的工作效率能够显著提高。

Description

一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置

技术领域

本发明涉及化工产品生产的智能控制技术领域，特别涉及一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置。

背景技术

在石油混合二甲苯在生产过程中需要对含有不同组分的组合物进行分离，不同的物质的沸点不同，利用沸点的不同可以将物质进行冷凝分离提纯。现有技术在两个组合物沸点相差小的情况下，采用沸点控温的方法来控制温度，从而将沸点高的组合物液化分离出来。沸点控温是将液态组合物加热成气态后通入管道，管道浸没在沸腾的导热剂中，导热剂的沸点温度恒定情况下管道的温度也保持恒定，从而能够在沸点温度相差小的组合物中分离出沸点高的组合物。然而在实际生产当中提取效果并不理想，经过大量的研究后发现，用于将导热剂加热至沸腾的加热器通常都是简单设置在导热剂的底部或者上部，加热器设置在底部时，导热剂沸腾产生的蒸汽泡向上移动与管道接触换热，但是蒸汽泡的温度不稳定，从而导致提取效果并不理想；而将加热器设置在上部时，但是受热的导热剂密度低向上流动，在导热剂的不同高度位置形成温度差，同样导致提取效果并不理想。

发明内容

针对上述现有技术，本发明在于提供一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置，避免沸腾时产生的蒸汽泡与管道接触，并使得高温液体向下流动减小或消除在腔体内形成的温度差，使得管道的温度恒定。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置，包括应用于石油混合二甲苯生产的分馏塔，所述分馏塔内设有分割板，所述分隔板将所述分馏塔由下至上分隔为第一腔体和第二腔体，所述第一腔体内设有进料管和第一加热器，所述第一加热器用于将从所述进料管进来的原料加热成气态，所述第一腔体的底部设有第一排渣管；所述第二腔体内设有螺旋管、U形管、第一管道、第二加热器、出料管、内套管、外套管和喷液管，所述螺旋管的下端与所述第一管道和U形管一端连通，所述U形管的另一端与所述出料管连通，所述螺旋管的上方设有所述第二加热器，所述内套管和外套管之间形成流道，所述螺旋管设于所述流道内，所述外套管的内壁和内套管的外壁分别设有出液口朝下的环形缝，所述环形缝与喷液管连通；所述第一管道与第一腔体连通，所述螺旋管上端与第二排渣管连通；所述喷液管与第一泵体连通，所述第一泵体的进液口与第二腔体的上部连通；所述第一泵体设于蒸馏塔外；所述第二腔体装有导热剂，所述第一腔体和第二腔体的顶部分别与气压调节器连通，所述第二腔体内气压低于所述螺旋管内气压。

进一步的，所述第二排渣管通过三通阀与循环管连通，所述循环管与第一腔体连通。

进一步的，所述气压调节装置包括筒体、活塞和第二驱动器，所述活塞设于所述筒体内，并将所述筒体依次分割为第二调压腔和第一调压腔，所述第一调压腔与所述第一腔体连通，所述第二调压腔与所述第二腔体连通，所述第二驱动器用于将两个所述活塞向第一调压腔的一侧推动。

进一步的，所述第二驱动器包括活塞杆、第二转轴和扭力弹簧，所述扭力弹簧与所述第二转轴连接，所述活塞杆与所述活塞连接，所述第二转轴设有螺旋槽，所述活塞杆设有沿着螺旋槽移动的凸起，所述螺旋槽沿着远离所述活塞的方向螺旋升角逐渐升高，所述活塞杆与所述筒体滑动连接。

进一步的，所述凸起为具有磁性的球形凸起，所述第二驱动器包括用于将所述第二转轴动态磁化的励磁器，使所述第二转轴与所述凸起接触的预设范围内产生与凸起相互排斥的磁场。

进一步的，所述励磁器为磁体，所述磁体固定在所述活塞杆上并且设于所述球形凸起的对侧，所述磁体与所述球形凸起相互排斥。

进一步的，所述筒体内设有伸缩波纹管，所述活塞通过伸缩波纹管与所述筒体连接。

进一步的，所述筒体设有散热器。

本发明的有益效果在于：

原料进入第一腔体后会在第一加热器的加热下蒸发气化成为气态，不能够蒸发气化的原料沉积在第一腔体的底部形成废渣，废渣从第一腔体底部的第一排渣管排出。被加热成为气态的原料通过第一管道进入第二腔体内的螺旋管，利用第二加热器将第二腔体内的液态的导热剂加热至沸腾状态，导热剂沸腾产生的蒸汽泡在浮力的作用下向上流动避免接触螺旋管，提高螺旋管温度控制的准确性。喷液管向环形缝内供入高压的流体，流体高速从环形缝流出，在附壁效应下高速流动的流体沿着内套筒和外套筒的侧壁运动，从而带动内套管和外套管之间形成的流道内的流体运动，带动第二加热器产生的高温液体向下流动防止在腔体内形成温度差，与之形成循环回路的外套筒外的低温液体向上流动，加热器产生的高温液体直接向下流动与螺旋管接触，避免高温的液体处于上方，而低温液体处于下方，螺旋管各处的温度保持与导热剂的沸点温度一致，蒸汽在螺旋管内与第二腔体内的液态的导热剂进行换热，沸点高于螺旋管温度的组分冷凝分离出来，最终流入与U形管连接的出料管，最后由出料管排出，提高分离待提取物的纯度。第一泵体设于蒸馏塔外，可以避免泵体在高温环境下损坏。U形管冷凝进入液体后，可以封住螺旋管与出料管之间的通道，阻止气体排出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置的结构示意图；

图2为本发明的内套管、外套管和螺旋管的局部剖面示意图；

图3为本发明的转盘的剖面示意图；

图4为本发明的气压调节装置的剖面示意图；

图中，1分馏塔，2分割板，3第一腔体，4第二腔体，6第一加热器，7进料管，8第一排渣管，9气压调节器，10螺旋管，11U形管，12第一管道，13第二加热器，14出料管，15内套管，16外套管，17喷液管，19环形缝，20第一泵体，21第二泵体，22三通阀，23循环管，24转盘，25第一转轴，26导风板，27第一驱动器，28空腔，29第一通孔，30第二通孔，32散热器，33震动弹簧，34涡轮，35第三通孔，36窄流道，37筒体，38活塞，39第二驱动器，40第二调压腔，41第一调压腔，43活塞杆，44第二转轴，45扭力弹簧，46螺旋槽，47凸起，48磁体，49伸缩波纹管。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1～4，一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置，包括应用于石油混合二甲苯生产的分馏塔1，所述分馏塔1内设有分割板2，所述分隔板将所述分馏塔1由下至上分隔为第一腔体3和第二腔体4；所述第一腔体3内设有进料管7和第一加热器6，所述第一加热器6用于将从所述进料管7进来的原料加热成气态，所述第一腔体3的底部设有第一排渣管8；所述第二腔体4内设有螺旋管10、U形管11、第一管道12、第二加热器13、出料管14、内套管15、外套管16和喷液管17，所述螺旋管10的下端与所述第一管道12和U形管11一端连通，所述U形管11的另一端与所述出料管14连通，所述螺旋管10的上方设有所述第二加热器13，所述内套管15和外套管16之间形成流道，所述螺旋管10设于所述流道内，所述外套管16的内壁和内套管15的外壁分别设有出液口朝下的环形缝19，所述环形缝19与喷液管17连通；所述第一管道12与第一腔体3连通，所述螺旋管10上端与第二排渣管连通；所述第二腔体4的喷液管17与第一泵体20连通，所述第一泵体20的进液口与第二腔体4的上部连通；所述第一泵体20设于蒸馏塔外；所述第二腔体4装有导热剂，可选的，固定沸点的液态待提取物作为导热剂，所述第一腔体3和第二腔体4的顶部分别与气压调节器9连通，所述第二腔体4内气压低于所述螺旋管10内气压。

本发明的分馏塔1内被分割板2分割成2个独立的腔体；所述第一腔体3内设有进料管7和第一加热器6，所述第一加热器6用于将从所述进料管7进来的液态原料加热成气态，原料进入第一腔体3后会在第一加热器6的加热下蒸发气化成为气态，不能够蒸发气化的原料沉积在第一腔体3的底部形成废渣，废渣从第一腔体3底部的第一排渣管8排出。被加热成为气态的原料通过第一管道12进入第二腔体4内的螺旋管，所述第二腔体4内设有第二加热器13，利用第二加热器13将第二腔体4内的液态的导热剂加热至沸腾状态，所述第二加热器13设于所述螺旋管10的上方，导热剂沸腾产生的蒸汽泡在浮力的作用下向上流动避免接触螺旋管10，提高螺旋管10温度控制的准确性。所述内套管15和外套管16之间形成流道，流道内的横截面减小。在没有将全部的导热剂加热的情况下能够让被加热的导热剂与螺旋管10接触。所述外套管16的内壁和内套管15的外壁分别设有出液口朝下的环形缝19，所述环形缝19与喷液管17连通，喷液管17与第一泵体20连通，第一泵体20的进液口与第二腔体4的上部连通，在第一泵体20的作用下第二腔体4上部的液体被加压后从供入喷液管17，喷液管17向环形缝19内供入高压的流体，流体高速从环形缝19流出，在附壁效应下高速流动的流体沿着内套筒和外套筒的侧壁运动，从而带动内套管15和外套管16之间形成的流道内的流体运动，带动第二加热器13产生的高温液体向下流动防止在腔体内形成温度差，与之形成循环回路的外套筒外的低温液体向上流动，加热器产生的高温液体直接向下流动与螺旋管10接触，避免高温的液体处于上方，而低温液体处于下方，螺旋管10各处的温度保持与导热剂的沸点温度一致，蒸汽在螺旋管10内与第二腔体4内的液态的导热剂进行换热，沸点高于螺旋管10温度的组分冷凝分离出来，最终流入与U形管11连接的出料管14，最后由出料管14排出，提高分离待提取物的纯度。可以在第二腔体4装有液态的待提取物作为导热剂，预先加入的导热剂不与原料加热蒸发气化形成的蒸汽混合。第一泵体20设于蒸馏塔外，可以避免泵体在高温环境下损坏。所述第一腔体3和第二腔体4的顶部分别与气压调节器9连通，所述第二腔体4内气压低于所述螺旋管10内气压。U形管11冷凝进入液体后，可以封住螺旋管10与出料管14之间的通道，阻止气体排出。

具体的，所述第二排渣管通过三通阀22与循环管23连通，所述循环管23的另一端与第一腔体3连通。第二排渣管排出的废渣为气态，调节三通阀22的位置使循环管23连通。通过循环管23将气态的废渣重新循环至第一腔体3内，废渣内含有待提取物，经过回收循环再利用提高提取量。

可选的，所述第一腔体3内设有转盘24、第一转轴25、导风板26和第一驱动器27，所述转盘24通过所述第一转轴25转动安装在所述第一腔体3内，所述转盘24的内部设有空腔28，所述转盘24的侧壁设有连通所述空腔28和所述转盘24外侧壁的第一通孔29，所述转盘24端部设有第二通孔30，所述第二通孔30处设有所述导风板26，所述第一转轴25为中空结构，所述第一转轴25一端与所述空腔28连通，另一端与所述进料管7连通，所述第一驱动器27用于驱动所述第一转轴25转动。在原料从进料管7进入第一腔体3的过程中，原料会沿着进料管7先进入第一转轴25的中空结构，接着沿着第一转轴25的中空结构进入转盘24的空腔28内。转盘24的侧壁设有若干的第一通孔29，在第一驱动器27带动第一转轴25转动时会带动转盘24转动，转盘24转动时在离心力的作用下原料从第一通孔29被甩出，与此同时导风板26会将第一腔体3内的空气导入第二通孔30内，并沿着第二通孔30进入空腔28。进入空腔28内气体再从第一通孔29排出，由于空气与原料一同从第一通孔29排出，在空气的挤压下原料的直径变小，使得在同等的第一通孔29直径下排出的原料颗粒小，提高原料与空气的接触面积，促进原料蒸发成为气态。

可选的，所述空腔28在第一通孔29和第二通孔30之间的流道内设有震动弹簧33。空腔28内的空气流经过震动弹簧33时，引起震动弹簧33的震动，从而产生脉冲式的气流，利用脉冲式的气流挤推第一通孔29的原料，气流与原料挤推的力度峰值增大。在同等的第一通孔29直径下排出的原料颗粒小，提高原料与空气的接触面积，促进原料蒸发成为气态。

可选的，所述进料管7套住所述第一转轴25的下端，并且所述进料管7的上端伸入所述空腔28内，所述第一驱动器27包括设于所述第一转轴25内的涡轮34，所述第一转轴25的上端部密封，所述第一转轴25的上端侧壁设有若干第三通孔35。进料管7的上端套住第一转轴25的下端，并且所述进料管7的上端伸入所述空腔28内，一方面进料管7内的原料液不易流出，即使原料液流出液会进入转盘24的空腔28内。在第一转轴25的中空结构内设置涡轮34，当原料液流经过涡轮34是推动涡轮34转动，从而带动转轴转动，进而驱动转盘24转动。在第一转轴25的上端部密封，所述第一转轴25的上端侧壁设有若干第三通孔35，进入第一转轴25的原料液最后从第三通孔35排出。可选的，第一驱动器27还可以包括电机，电机设置在第一腔体3内，电机的输出轴与转盘24连接带动转盘24转动。

具体的，所述进料管7与第二泵体21连通，所述第一转轴25内设有窄流道36，所述涡轮34设于所述窄流道36内。通过第二泵体21提高进料管7的进料压力，在横截面积小的位置流速大，将涡轮34设置在窄流道36内能够提高涡轮34的转速，从而提高转盘24的转动速度。

具体的，所述气压调节装置包括筒体37、活塞38和第二驱动器39，所述活塞38设于所述筒体37内，并将所述筒体37依次分割为第二调压腔40和第一调压腔41，所述第一调压腔41与所述第一腔体3连通，所述第二调压腔40与所述第二腔体4连通，所述第二驱动器39用于将两个所述活塞38向第一调压腔42的一侧推动。两个所述活塞38设于所述筒体37内，并将所述筒体37依次分割为第二调压腔40和第一调压腔41，第二调压腔40和第一调压腔41相互独立，使得第二调压腔40和第一调压腔41内的压力能够不同。所述第一调压腔41与所述第一腔体3连通使得二者压力相同，所述第二调压腔40与所述第二腔体4连通使得二者压力相同。因此通过气压调节装置能够调节第一腔体3和第二腔体4之间的压力不同。第二驱动器39用于将所述活塞38向第一调压腔42的一侧推动，在第二驱动器39的作用下第二调压腔40内的压力小于第一调压腔41内的压力，即第二腔体4内的压力小于第一腔体3内的压力，使得第二腔体4内的导热剂的沸点小于螺旋管10内的待提取物的沸点，通过气压的控制能够很好的控制不同腔体内的温度，使得分离出来的待提取物纯度高。

具体的，所述第二驱动器39包括活塞杆43、第二转轴44和扭力弹簧45，所述扭力弹簧45与所述第二转轴44连接，所述活塞杆43与所述活塞38连接，所述第二转轴44设有螺旋槽46，所述活塞杆43设有沿着螺旋槽46移动的凸起47，所述螺旋槽46沿着远离所述活塞38的方向螺旋升角逐渐升高，所述活塞杆43与所述筒体37滑动连接。在扭力弹簧45存储势能，在释放弹性势能时带动第二转轴44转动。第二转轴44设有螺旋槽46，所述活塞杆43设有沿着螺旋槽46移动的凸起47，所述活塞杆43与所述筒体37滑动连接，在第二转轴44转动时带动凸起47往复移动，螺旋槽46沿着远离所述活塞38的方向螺旋升角逐渐升高，在释放弹性势能时将凸起47向靠近活塞38的方向推动，同时扭力弹簧45释放弹性势能时自身的形变量逐渐减小，其驱动力逐渐减小，但是由于螺旋槽46沿着远离所述活塞38的方向螺旋升角逐渐升高，换而言之，螺旋槽46沿着靠近所述活塞38的方向螺旋升角逐渐降低，使得扭力弹簧45更加容易驱动第二转轴44转动，第二转轴44更加容易推动凸起47移动，从而使得第二驱动器39推动活塞杆43的力度保持不变，即推动活塞38的力度保持不变。那么在使用的过程中，能够保持第一调压腔41和第二调压腔40之间的压力差保持恒定，进而保持第二腔体4和螺旋管10之间的沸点温度差恒定，提高待提取物的纯度。

可选的，所述筒体37设有散热器32，通过散热器32降低筒体37的温度，从而降低第一调压腔41、第二调压腔40和第三调压腔42的压力。散热器32为散热片或者制冷器，利用散热片来对筒体37进行降温，或者利用制冷器来对筒体37进行主动降温，可以降低筒体37内的气压。

具体的，所述凸起47为具有磁性的球形凸起47，所述第二驱动器39包括用于将所述第二转轴44动态磁化的励磁器，所述第二转轴44与所述凸起47接触的预设范围内产生与凸起47相互排斥的磁场。第二转轴44的磁场分布动态变化，始终能够与凸起47相互排斥，即在凸起47移动的过程中始终与所述第二转轴44相互排斥，从而降低凸起47与第二转轴44之间的摩擦力。

具体的，所述励磁器为磁体48，所述磁体48固定在所述活塞杆43上并且设于所述球形凸起47的对侧，所述磁体48与所述球形凸起47相互排斥。磁体48固定在活塞杆43的位于凸起47的对侧，磁体48的磁场强度大，凸起47的磁性小，磁体48将与所述凸起47接触的第二转轴44的预设范围磁化，磁体48与凸起47同步移动的，因此将所述第二转轴44动态磁化，并始终在第二转轴44与所述凸起47接触的预设范围内产生与凸起47相互排斥的磁场。

具体的，所述筒体37内设有伸缩波纹管49，所述活塞38通过伸缩波纹管49与所述筒体37连接。提高活塞38与筒体37之间的密封性能。

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 (8)

1.一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置，包括应用于石油混合二甲苯生产的分馏塔，所述分馏塔内设有分割板，所述分隔板将所述分馏塔由下至上分隔为第一腔体和第二腔体，其特征在于，所述第一腔体内设有进料管和第一加热器，所述第一加热器用于将从所述进料管进来的原料加热成气态，所述第一腔体的底部设有第一排渣管；所述第二腔体内设有螺旋管、U形管、第一管道、第二加热器、出料管、内套管、外套管和喷液管，所述螺旋管的下端与所述第一管道和U形管一端连通，所述U形管的另一端与所述出料管连通，所述螺旋管的上方设有所述第二加热器，所述内套管和外套管之间形成流道，所述螺旋管设于所述流道内，所述外套管的内壁和内套管的外壁分别设有出液口朝下的环形缝，所述环形缝与喷液管连通；所述第一管道与第一腔体连通，所述螺旋管上端与第二排渣管连通；所述喷液管与第一泵体连通，所述第一泵体的进液口与第二腔体的上部连通；所述第一泵体设于蒸馏塔外；所述第二腔体装有导热剂，所述第一腔体和第二腔体的顶部分别与气压调节器连通，所述第二腔体内气压低于所述螺旋管内气压。

2.根据权利要求2所述的一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置，其特征在于，所述第二排渣管通过三通阀与循环管连通，所述循环管与第一腔体连通。

3.根据权利要求1所述的一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置，其特征在于，所述气压调节装置包括筒体、活塞和第二驱动器，所述活塞设于所述筒体内，并将所述筒体依次分割为第二调压腔和第一调压腔，所述第一调压腔与所述第一腔体连通，所述第二调压腔与所述第二腔体连通，所述第二驱动器用于将两个所述活塞向第一调压腔的一侧推动。

4.根据权利要求3所述的一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置，其特征在于，所述第二驱动器包括活塞杆、第二转轴和扭力弹簧，所述扭力弹簧与所述第二转轴连接，所述活塞杆与所述活塞连接，所述第二转轴设有螺旋槽，所述活塞杆设有沿着螺旋槽移动的凸起，所述螺旋槽沿着远离所述活塞的方向螺旋升角逐渐升高，所述活塞杆与所述筒体滑动连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置，其特征在于，所述凸起为具有磁性的球形凸起，所述第二驱动器包括用于将所述第二转轴动态磁化的励磁器，使所述第二转轴与所述凸起接触的预设范围内产生与凸起相互排斥的磁场。

6.根据权利要求5所述的一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置，其特征在于，所述励磁器为磁体，所述磁体固定在所述活塞杆上并且设于所述球形凸起的对侧，所述磁体与所述球形凸起相互排斥。

7.根据权利要求3所述的一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置，其特征在于，所述筒体内设有伸缩波纹管，所述活塞通过伸缩波纹管与所述筒体连接。

8.根据权利要求3所述的一种用于石油混合二甲苯生产过程中的智能控制装置，其特征在于，所述筒体设有散热器。

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