CN114159828A - 一种超临界二氧化碳温控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及温控技术领域，具体涉及了一种超临界二氧化碳温控系统，包括调节系统、检测系统以及控制系统；调节系统，用于控制工作设备的温度；检测系统，用于检测工作设备的温度；控制系统，用于根据工作设备的需求温度，通过调节系统调节工作设备的温度保持在需求温度。能够控制超临界二氧化碳工艺流程各设备的温度，保证各工作设备在适合的温度下运行。

Description

一种超临界二氧化碳温控系统

技术领域

本发明涉及温控技术领域，具体涉及了一种超临界二氧化碳温控系统。

背景技术

超临界二氧化碳，因为其安全、无毒、廉价，作为现今在萃取领域使用最为广泛的流体。超临界二氧化碳萃取的工艺流程主要分为提取段和分离段，其中提取段是溶质由原料转移至超临界二氧化碳流体的过程，分离段是指和二氧化碳分离及不同溶质间的分离。在超临界二氧化碳萃取的实际操作过程中，会受到很多因素的影响，而这其中就包括温度的影响。

温度对超临界流体的溶解能力影响比较复杂，在一定压力下，升高温度被萃取物的挥发性增加，这就增加了被萃取物在超临界气象中的浓度，从而使萃取量增大。但另一方面，温度升高，超临界流体的密度降低，从而使溶解度减小，而导致萃取量降低。因此，在萃取时需要保证萃取的环境保持在一个最优的需求温度下，以达到最佳的萃取效果，因此在萃取过程中，对温度的控制是必不可少的。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种超临界二氧化碳温控系统，能够控制超临界二氧化碳工艺流程各设备的温度，保证各工作设备在适合的温度下运行。

本发明提供的基础方案：一种超临界二氧化碳温控系统，包括调节系统、检测系统以及控制系统；

调节系统，用于控制工作设备的温度；

检测系统，用于检测工作设备的温度；

控制系统，用于根据工作设备的需求温度，通过调节系统调节工作设备的温度保持在需求温度。

本发明的原理及优点在于：通过检测系统检测工作设备运行时的实时温度，并且控制系统通过调节系统对各设备的温度进行调节，将各个工作设备的温度保持所需求的设备温度下，从而能够有效地控制各个设备工作时的温度，使超临界二氧化碳萃取的工作设备能够在最优且适宜的温度下运行，提高了萃取的质量以及萃取的效率，同时保证了工作设备运行的安全性。

进一步，所述调节系统包括加热系统和制冷系统，分别作用于不同的设备。

在超临界二氧化碳萃取过程中，一方面，在萃取和分离，需要在一定的温度下进行，因此需要通过加热系统对相关的设备进行加热，使萃取量能够最大化，提高萃取的效率和质量。另一方面，分离后的二氧化碳为气态状，回收后需要进行冷凝和存储，循环利用，因此通过制冷系统对相关的设备进行制冷，将回收后的气态二氧化碳进行冷凝存储，保证二氧化碳的循环利用。

进一步，所述制冷系统包括冷却模块、冷水储罐、水源以及制冷回路，所述冷水储罐上设有第一出口、第一入口、第二出口、第二入口、第三入口；

所述水源与冷水储罐第一入口连通，所述第二出口和第二入口均与冷却模块连通，第二出口处设有冷冻水泵，用于将冷水储罐中的水泵入冷却模块，所述第一出口与制冷回路的一端连通，且第一出口处设有冷水泵，用于将冷水储罐中的水泵入制冷回路，所述制冷回路的另一端与第三入口连通。

制冷系统中，先将水从水源通入冷水储罐中。由冷冻水泵将冷水储罐中的水泵入冷却模块中进行冷却，冷却后的水重新流回至冷水储罐中。当有工作设备需要制冷时，冷却后的水通过第一出口进入制冷回路，对需要制冷的设备进行制冷，吸收热量后又从第三入口流回至冷水储罐，重新进行冷却，以达到循环利用的目的。

进一步，所述冷却模块包括凉水塔和冷水机组，所述凉水塔与冷水机组连通，且中间设有冷却水泵，所述冷却水泵用于将冷源从凉水塔泵入冷水机组。

通过凉水塔为冷水机组提供冷源，从而对冷水机组中的水进行冷却。

进一步，所述加热系统包括水源、热水储罐、蒸汽通道以及加热回路，所述热水储罐上设有第四入口、第五入口、第三出口，所述水源与第四入口连通，所述蒸汽通道通过热水储罐内部，所述第三出口与加热回路的一端连通，且第三出口处设有热水泵，用于将热水储罐中的水泵入加热回路，所述加热回路的另一端与第五入口连通。

通过将蒸汽通入蒸汽通道，蒸汽通道通过热水储罐对其中的水加热，当有设备需要加热时，通过将加热后的水通入加热回路，对设备进行加热，之后又从第五入口流回到热水储罐，重新加热，循环利用。

进一步，所述加热系统和所述制冷系统共用一个水源。优化设计。

进一步，所述工作设备包括冷凝器、二氧化碳储罐以及二氧化碳加压泵，设于制冷回路上。

冷凝器需要对二氧化碳进行降温，二氧化碳储罐需要对降温后的二氧化碳进行临时存储，因此由制冷系统对这些设备进行制冷。

进一步，所述工作设备包括萃取加热器、萃取釜、分离加热器、分离釜，设于加热回路上。

超临界二氧化碳萃取、以及萃取后进行分离，都需要在一定温度下进行，因此通过加热系统对萃取和分离的设备进行加热。

进一步，所述控制系统包括温度获取模块、温度设定模块、制冷控制模块、加热控制模块；

温度获取模块，用于获取检测系统所检测到的温度；

温度设定模块，用于设置各工作设备的需求温度；

制冷控制模块，用于当获取到的冷凝器、储罐或二氧化碳加压泵的温度有高于对应的需求温度时，控制制冷系统对对应工作设备进行制冷；

加热控制系统，用于当获取到的萃取加热器、萃取釜、分离加热器以及分离釜的温度有低于对应的需求温度时，控制加热系统对对应工作设备进行加热。

通过温度设定模块设定各个工作设备在工作时最优的需求温度，获取到检测系统所检测到的各个工作设备在工作时的温度，若是设于制冷回路上的设备温度高于需求温度，则通过制冷系统对其进行降温，若是设于加热回路上的温度低于需求温度，则通过加热系统对其进行升温，保证了各个设备能够在最优的需求温度下运行。

附图说明

图1为本发明一种超临界二氧化碳温控系统实施例中调节系统的结构示意图；

图2为本发明一种超临界二氧化碳温控系统实施例中的结构示意图；

图3为本发明一种超临界二氧化碳温控系统实施例的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：冷水储罐1、冷水机组2、凉水塔3、冷水泵4、冷冻水泵5、冷却水泵6、自来水入口7、制冷回路8、热水储罐9、热水泵10、蒸汽通道11、加热回路12、二氧化碳储罐13、冷凝器14、二氧化碳加压泵15、萃取加热器16、萃取釜17、分离加热器18、分离釜19。

实施例基本如附图3所示：

包括调节系统、检测系统以及控制系统；

调节系统，用于控制工作设备的温度；

检测系统，用于检测工作设备的温度；

控制系统，用于根据工作设备的需求温度，通过调节系统调节工作设备的温度保持在需求温度。

调节系统具体如图1所示，包括制冷系统和加热系统。其中，制冷系统包括有冷水储罐1、冷却模块、水源以及制冷回路。冷却模块包括冷水机组2和凉水塔3，在本实施例中，水源为自来水入口7。

冷水储罐1上设有第一出口、第一入口、第二出口、第二入口、第三入口。自来水入口7与第一入口连通，开启第一入口处的阀门可将水通入冷水储罐1中。冷水储罐1的第二出口和第二入口均与冷水机组2连通，第二出口处设有冷冻水泵5，冷冻水泵5的作用为，将冷水储罐1中的水泵入冷水机组2中进行冷却，冷水机组2通过与凉水塔3连通，凉水塔3和冷水机组之间设有冷却水泵6，冷却水泵6将凉水塔3中的凉水通入冷水机组2，为冷水机组2提供冷源，对来自冷水储罐1中的水进行冷却，在本实施例中，将水冷却至15℃。冷却至15℃后的水通过第二入口重新回到冷水储罐1中。

冷水储罐1的第一出口与制冷回路8的一端连通，制冷回路8的另一端与冷水储罐1的第三入口连通。使用时，开启冷水泵4以及第一出口处的阀门，冷却后的水从第一出口流经制冷回路8，对工作设备进行冷却，之后从第三入口流回冷水储罐1，再重新进行冷却，达到循环利用的目的。

加热系统包括热水储罐9、蒸汽通道11、加热回路12、水源。在本实施例中，加热系统和制冷系统共用同一个自来水入口7作为水源。

热水储罐9上设有第四入口、第五入口以及第三出口。自来水入口7与热水储罐9上的第四入口连通，开启第四入口处的阀门，可将水通入热水储罐9中。蒸汽通道11经过热水储罐9，通过在蒸汽通道11中流通的蒸汽，对热水储罐9中的水进行加热，在本实施例中，对热水储罐9中的水加热至75℃。当有设备需要加热时，开启热水泵10和第三出口处的阀门，将加热后的水通入加热回路12中。

本实施例中，需要进行温度调节的工作设备包括有二氧化碳储罐13、冷凝器14、二氧化碳加压泵15、萃取加热器16、萃取釜17、分离加热器18、分离釜19。其中二氧化碳储罐13、冷凝器14、二氧化碳加压泵15设置在制冷回路8上。萃取加热器16、萃取釜17、分离加热器18、分离釜19设置在加热回路12上。本实施例中，具体的连接方式如图2所示。

二氧化碳储罐13、冷凝器14、二氧化碳加压泵15均并联在制冷回路上，且每条支路都有对应控制支路开启关闭的阀门。

在本实施例中，加热系统包括第一加热系统和第二加热系统。萃取加热器16和萃取釜17并联在第一加热系统的加热回路12上，分离加热器18和分离釜19并联在第二加热系统上。

制冷回路8采用直接流经的方式对工作设备进行制冷，加热回路8采用水夹套的方式，在各个设备外设置水胶套，将加热后的水通入水夹套对工作设备进行加热。

所述控制系统包括温度获取模块、温度设定模块、制冷控制模块、加热控制模块；

温度获取模块，用于获取检测系统所检测到的温度；

温度设定模块，用于设置各工作设备的需求温度；

制冷控制模块，用于当获取到的冷凝器、储罐或二氧化碳加压泵的温度有高于对应的需求温度时，控制制冷系统对对应工作设备进行制冷；

加热控制系统，用于到获取到的萃取加热器、萃取釜、分离加热器以及分离釜的温度有低于对应的需求温度时，控制加热系统对对应工作设备进行加热。

检测系统具体为温度传感器，检测各个设备工作时的温度。通过温度设定模块，设定各个工作设备的需求温度。当检测到冷凝器、储罐或二氧化碳加压泵的温度高于对应的需求温度时，控制制冷系统对对应的工作设备进行制冷。例如，若检测到二氧化碳储罐13中的温度高于其对应的需求温度，则控制冷水储罐1第一出口处的阀门和二氧化碳储罐13所在支路上的阀门开通，将冷水储罐1中冷却至15℃的水通入制冷回路8中，二氧化碳储罐13所在的支路中，对二氧化碳储罐13进行降温，之后水又从冷水储罐1的第三入口回到冷水储罐1中。当检测到二氧化碳储罐13的温度低于其需求温度后，关闭第一出口处的阀门，以及二氧化碳储罐13所在支路上的阀门，停止制冷。若是需要对冷水储罐1中的水进行降温，则开通冷冻水泵5和冷却水泵6，将水通入冷水机组2中降温。

如果检测到萃取加热器16、萃取釜17、分离加热器18、分离釜19中的温度有低于需求温度的，则通过加热系统对对应的工作设备进行加热，例如若是萃取釜17的温度低于需求温度,则开通第一加热系统的热水储罐9上的第三出口处的阀门，以及萃取釜17所在支路上的阀门，使加热至75℃的水通入萃取釜17所在的支路上，对萃取釜17进行加热，之后从第五入口流回至热水储罐9中，当检测到萃取釜17中的温度高于需求温度时，关闭第三出口处的阀门和萃取釜17所在支路上的阀门，停止加热。

实施例二

本实施例和实施例一的区别在于，所述控制系统还包括设定记录模块，还包括服务器，所述服务器包括错误获取模块、IP获取模块、错误搜索模块；

设定记录模块，用于在设定温度时记录员工标识以及所设定的温度；

错误获取模块，用于获取温度设定错误的员工标识以及错误事项；

IP获取模块，用于根据温度设定错误的员工标识获取该员工在WIFI网络下使用的IP地址；

错误搜索模块，用于利用获取到的IP地址，在多个第三方网站上进行关于错误事项的多次搜索。

具体的，可能存在员工在进行温度设置时，由于操作失误，将温度设置错误，没有达到萃取物需求的萃取温度，从而导致萃取效果不理想。通过在设定温度时，记录员工标识，了解到每一次温度是哪一个员工进行设定，从而能够追溯到是哪一个员工将温度设置错误。在本实施例中，员工标识为员工编号，员工在设定温度时，需要输入员工编号，才能够进行温度设定。

当追溯到温度设置错误后，通过查看该员工设定的各个工作设备需求的温度，从而了解其在哪一个环节设置错误。将该员工的员工编号以及错误事项上传至服务器，错误事项具体由人工设定，例如在萃取核桃油时，设定温度的员工将萃取釜的需求温度设定过低，导致萃取效果不理想，则错误事项可设定为：核桃油的萃取条件。

服务器根据员工编号确定该员工在WIFI网络下使用的IP地址，在本实施例中，工厂的WIFI网络需要通过员工编号进行登录，从而根据员工标识，能够确定出该员工在WIFI网络下使用的IP地址。

错误搜索模块模拟获取到的IP地址，在多个第三方网站上进行关于错误事项的搜索。具体的，服务器模拟温度设定错误的员工的IP地址，在百度、B站、抖音、微博等网站，对“核桃油的萃取条件”这一事项进行多次搜索，留下搜索记录，如今各大网站的大数据平台会根据搜索记录进行相关的推送，因此通过搜索记录模块在各大第三方网站上进行了关于核桃油的萃取条件的多次搜索后，各大第三方网站则会对进行搜索的IP推送相关内容。当该员工通过工厂WIFI网络，浏览百度、B站、抖音、微博等网站时，便会收到关于核桃油的萃取条件相关内容的信息推送，从而进行学习，并且，通过这种方式，无需利用专门的手机APP或者设备，只需要员工连接到WIFI网络下，便能够使其在日常浏览网站时，便接收到关于自己错误操作的相关推送，从而增强学习。

实施例三

本实施例和实施例二的区别在于，还包括员工终端，所述员工终端用于获取员工的手机串号；

所述服务器还包括串号获取模块，所述串号获取模块用于根据温度设定错误的员工标识获取该员工的手机串号；

所述错误搜索模块，还用于通过虚拟机模块获取到的手机串号，在多个第三方网站上进行关于错误事项的多次搜索。

具体的，员工终端为手机APP，安装手机APP后获取员工的手机串号，通过虚拟机模块获取到的手机串号进行搜索，在员工没有连接工厂的WIFI网络时，也能够接收到相关的推送。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种超临界二氧化碳温控系统，其特征在于：包括调节系统、检测系统以及控制系统；

调节系统，用于控制工作设备的温度；

检测系统，用于检测工作设备的温度；

控制系统，用于根据工作设备的需求温度，通过调节系统调节工作设备的温度保持在需求温度。

2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳温控系统，其特征在于：所述调节系统包括加热系统和制冷系统，分别作用于不同的设备。

3.根据权利要求2所述的一种超临界二氧化碳温控系统，其特征在于：所述制冷系统包括冷却模块、冷水储罐、水源以及制冷回路，所述冷水储罐上设有第一出口、第一入口、第二出口、第二入口、第三入口；

所述水源与冷水储罐第一入口连通，所述第二出口和第二入口均与冷却模块连通，第二出口处设有冷冻水泵，用于将冷水储罐中的水泵入冷却模块，所述第一出口与制冷回路的一端连通，且第一出口处设有冷水泵，用于将冷水储罐中的水泵入制冷回路，所述制冷回路的另一端与第三入口连通。

4.根据权利要求3所述的一种超临界二氧化碳温控系统，其特征在于：所述冷却模块包括凉水塔和冷水机组，所述凉水塔与冷水机组连通，且中间设有冷却水泵，所述冷却水泵用于将冷源从凉水塔泵入冷水机组。

5.根据权利要求2所述的一种超临界二氧化碳温控系统，其特征在于：所述加热系统包括水源、热水储罐、蒸汽通道以及加热回路，所述热水储罐上设有第四入口、第五入口、第三出口，所述水源与第四入口连通，所述蒸汽通道通过热水储罐内部，所述第三出口与加热回路的一端连通，且第三出口处设有热水泵，用于将热水储罐中的水泵入加热回路，所述加热回路的另一端与第五入口连通。

6.根据权利要求4-5任一项所述的一种超临界二氧化碳温控系统，其特征在于：所述加热系统和所述制冷系统共用一个水源。

7.根据权利要求6所述的一种超临界二氧化碳温控系统，其特征在于：所述工作设备包括冷凝器、二氧化碳储罐以及二氧化碳加压泵，设于制冷回路上。

8.根据权利要求7所述的一种超临界二氧化碳温控系统，其特征在于：所述工作设备包括萃取加热器、萃取釜、分离加热器、分离釜，设于加热回路上。

9.根据权利要求8所述的一种超临界二氧化碳温控系统，其特征在于：所述控制系统包括温度获取模块、温度设定模块、制冷控制模块、加热控制模块；

温度获取模块，用于获取检测系统所检测到的温度；

温度设定模块，用于设置各工作设备的需求温度；

制冷控制模块，用于当获取到的冷凝器、储罐或二氧化碳加压泵的温度有高于对应的需求温度时，控制制冷系统对对应工作设备进行制冷；

加热控制系统，用于当获取到的萃取加热器、萃取釜、分离加热器以及分离釜的温度有低于对应的需求温度时，控制加热系统对对应工作设备进行加热。

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