CN117055657A - 醇类精加工工艺的调节控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及醇类纯度调节技术领域，具体地说，涉及醇类精加工工艺的调节控制系统，包括数据采集单元、阈值对比单元、温度控制单元和阈值反馈单元，本发明通过数据采集单元划分醇类提纯容器，采集待检测区域实时温度参数信息，阈值对比单元用于设定醇类精加工合适的温度阈值区间，并对数据采集单元中多个待检测区域温度参数与温度阈值区间进行对比，通过对比结果判断数据采集单元中待检测区域温度是否在正常温度阈值区间，通过温度控制单元对醇类提纯容器进行搅拌，通过对数据采集单元中醇类提纯容器进行温度调节，直至多个待检测区域温度参数均在温度阈值区间，避免因温度过大导致醇类发生降解反应，从而提高醇类提纯质量。
Description
技术领域
本发明涉及醇类纯度调节技术领域，具体地说，涉及醇类精加工工艺的调节控制系统。
背景技术
随着科技发展，乙醇俗称酒精，是生活中较为常见的一种物质，无论在医学领域还是生活领域中，它长时间的扮演着重要角色，比如在酒厂中，乙醇（酒精）原料中通常含有杂质和不纯物质，如杂质颗粒、氧化物、有害化学物质等，为了提高酒体质量和纯度，需要对乙醇原料进行蒸馏提纯，以符合生产符合要求的醇类母液原料，但是，通过对大量乙醇原料进行蒸馏提纯时，蒸馏温度难以控制，容易导致蒸馏温度过高醇类发生降解反应，影响乙醇提纯质量和纯度，现多采用低温蒸汽乙醇进行提纯，但是通过低温蒸汽对乙醇进行提纯时，低温蒸汽在对乙醇进行加热时，靠近蒸汽附近的乙醇温度高于远离蒸汽附近的乙醇温度，由于乙醇温度不均匀，导致不同区域的乙醇不能同时沸腾产生蒸汽，提纯效率低下，而且，由于醇类提纯过程中由于气压不同，导致沸点区间不同，为了便于确定醇类提纯的最佳温度区间，提高醇类提纯效率，因此，我们提出醇类精加工工艺的调节控制系统。
发明内容
本发明的目的在于提供醇类精加工工艺的调节控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，提供了醇类精加工工艺的调节控制系统，包括数据采集单元、阈值对比单元、温度控制单元和阈值反馈单元，其中；
所述数据采集单元用于划分醇类提纯容器，形成多个待检测区域，采集待检测区域实时温度参数信息；
所述阈值对比单元用于设定醇类精加工合适的温度阈值区间，并对数据采集单元中多个待检测区域温度参数与温度阈值区间进行对比，若待检测区域温度参数均在温度阈值区间，则代表提纯容器温度正常，若至少有一个待检测区域温度参数不在温度阈值区间，发送调节信号至温度控制单元；
所述温度控制单元用于接收调节信号，对醇类提纯容器进行搅拌计时，搅拌完成后，再次对多个待检测区域温度参数与阈值对比单元中温度阈值区间进行对比，获取对比结果，若至少有一个待检测区域温度参数不在温度阈值区间，通过对数据采集单元中醇类提纯容器进行温度调节，直至多个待检测区域温度参数均在温度阈值区间。
所述阈值反馈单元用于获取数据采集单元中实时温度参数信息，根据温度参数区域分析醇类精加工最佳提纯温度区间，对阈值对比单元中设定的温度阈值区间进行调整。
作为本技术方案的进一步改进，所述数据采集单元通过均等划分法对醇类提纯容器的空间进行均等划分，形成多个待检测区域。
作为本技术方案的进一步改进，所述数据采集单元采用多个温度传感器对待检测区域实时温度参数进行采集，并保存温度参数信息。
作为本技术方案的进一步改进，所述阈值对比单元包括阈值区间设置模块和温度检测模块；
所述阈值区间设置模块通过确定醇类的类别，参考相关文献确定醇类提纯的温度阈值区间；
所述温度检测模块用于获取数据采集单元中多个待检测区域温度参数信息，采用阈值比较算法对比多个待检测区域温度参数与阈值区间设置模块中温度阈值区间，若待检测区域温度参数均在温度阈值区间，则代表蒸发区域正常，若至少有一个待检测区域温度参数不在温度阈值区间，发送调节信号至温度控制单元。
作为本技术方案的进一步改进，所述阈值对比单元还包括故障预测模块，所述故障预测模块通过收集设备历史故障相关数据，建立故障预测模型，模型用于提前预测设备故障风险，并提供诊断建议和维护计划。
作为本技术方案的进一步改进，所述温度控制单元用于接收调节信号，调节信号控制搅拌系统对数据采集单元中多个待检测区域进行搅拌。
作为本技术方案的进一步改进，所述温度控制单元包括温度调节模块和控制模块；
所述温度调节模块采用热交换器对数据采集单元中醇类提纯容器进行温度调节；
所述控制模块通过获取数据采集单元中多个待检测区域温度参数，采用对比法对待检测区域温度参数和阈值区间设置模块中设定的温度阈值区间进行对比，当多个待检测区域温度参数均在温度阈值区间，控制温度调节模块中热交换器停止作业。
作为本技术方案的进一步改进，所述阈值反馈单元包括可视化模块和分析模块；
所述可视化模块通过获取数据采集单元中实时温度参数，将温度参数输入EXCEL中绘制折线图，同时获取不同温度参数中醇类的提取量；
所述分析模块根据可视化模块中不同温度参数下对应的醇类提取量，分析醇类提取最佳的温度阈值区间，调整阈值区间设置模块中设定的温度阈值区间。
作为本技术方案的进一步改进，所述阈值反馈单元包括纯度检测模块，所述纯度检测模块采用色谱仪对可视化模块中醇类提纯后进行检测，判断醇类提纯后的精度。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该醇类精加工工艺的调节控制系统中，通过数据采集单元划分醇类提纯容器，采集待检测区域实时温度参数信息，阈值对比单元用于设定醇类精加工合适的温度阈值区间，并对数据采集单元中多个待检测区域温度参数与温度阈值区间进行对比，通过对比结果判断数据采集单元中待检测区域温度是否在正常温度阈值区间，保证醇类提取过程中温度正常，提高醇类提纯效率，通过温度控制单元对醇类提纯容器进行搅拌，通过对数据采集单元中醇类提纯容器进行温度调节，直至多个待检测区域温度参数均在温度阈值区间，避免因温度过大导致醇类发生降解反应，从而提高醇类提纯质量。
2、该醇类精加工工艺的调节控制系统中，通过阈值反馈单元获取数据采集单元中实时温度参数，同时获取不同温度参数中醇类的提取量，通过观测历史不同温度参数下的醇类提纯量，确定醇类精加工最佳提纯温度区间，并对阈值对比单元进行及时调整，确定醇类提纯的最佳温度区间提高醇类提纯效率。
附图说明
图1为本发明的整体模块工作原理图；
图2为本发明的整体模块示意图。
图中各个标号意义为：
100、数据采集单元；
200、阈值对比单元；210、阈值区间设置模块；220、温度检测模块；230、故障预测模块；
300、温度控制单元；310、温度调节模块；320、控制模块；
400、阈值反馈单元；410、可视化模块；420、分析模块；430、纯度检测模块。
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做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。
请参阅图1-图2所示，提供了醇类精加工工艺的调节控制系统，包括数据采集单元100、阈值对比单元200、温度控制单元300和阈值反馈单元400，其中；
数据采集单元100用于划分醇类提纯容器，形成多个待检测区域，采集待检测区域实时温度参数信息；
考虑到对醇类进行提纯时，数据采集单元100通过均等划分法对醇类提纯容器的空间进行均等划分，形成多个待检测区域；数据采集单元100采用多个温度传感器对待检测区域实时温度参数进行采集，并保存温度参数信息。
通过均等划分的方式，确保了每个待检测区域的大小和形状都相同，从而实现了均等的检测条件，保证检测结果的准确性和可比性，通过采用温度传感器会根据设定的采样频率，不断采集待检测区域的温度数据，传感器将温度测量转化为电信号，并通过连接的电缆或其他通信方式传输给数据采集系统，通过将温度数据保存在存储介质中，如硬盘、数据库或云存储，方便后续分析、比对或查看历史数据。
阈值对比单元200用于设定醇类精加工合适的温度阈值区间，并对数据采集单元100中多个待检测区域温度参数与温度阈值区间进行对比，若待检测区域温度参数均在温度阈值区间，则代表提纯容器温度正常，若至少有一个待检测区域温度参数不在温度阈值区间，发送调节信号至温度控制单元300；
考虑到低温蒸汽在对乙醇进行加热时，靠近蒸汽附近的乙醇温度高于远离蒸汽附近的乙醇温度，由于乙醇温度不均匀，导致不同区域的乙醇不能同时沸腾产生蒸汽，提纯效率低下，阈值对比单元200包括阈值区间设置模块210和温度检测模块220；
阈值区间设置模块210通过确定醇类的类别，参考相关文献确定醇类提纯的温度阈值区间；
温度检测模块220用于获取数据采集单元100中多个待检测区域温度参数信息，采用阈值比较算法对比多个待检测区域温度参数与阈值区间设置模块210中温度阈值区间，若待检测区域温度参数均在温度阈值区间，则代表蒸发区域正常，若至少有一个待检测区域温度参数不在温度阈值区间，发送调节信号至温度控制单元300。
具体使用时，通过确定醇类的别，参考相关文献确定当前醇类的精加工合适的温度阈值区间，醇类包括一元醇，例如甲醇、乙醇、丙醇等；甲醇CH3OH：沸点约64.7°C、乙醇C2H5OH：沸点约78.4°C和丙醇C3H7OH：沸点约97.2°C；
二元醇：例如乙二醇、丙二醇等；乙二醇C2H6O2：沸点约197-198°C和丙二醇C3H8O2：沸点约168°C；
高级醇：例如辛醇、癸醇等，辛醇C8H17OH：沸点约196-198°C和癸醇C10H21OH：沸点约260°C。
针对每个待检测区域的温度参数，进行与温度阈值区间的比较，如果待检测区域的温度参数均在温度阈值区间内，代表蒸发区域正常，如果至少有一个待检测区域的温度参数不在温度阈值区间内，代表蒸发区域存在异常，同时发送调节信号。
考虑到加工设备在使用时可能出现故障，为了避免在对醇类加工过程中因故障导致加工精度不纯，因此，阈值对比单元200还包括故障预测模块230，故障预测模块230通过收集设备历史故障相关数据，建立故障预测模型，模型用于提前预测设备故障风险，并提供诊断建议和维护计划，建立故障预测模型包括以下步骤：
数据收集：收集设备历史故障数据相关的信息形成数据集，包括待检测区域的温度参数、设备运行状态、故障发生时间、故障类型等，这些数据可以从传感器、监控系统、设备日志来源获取；
数据清洗和预处理：对收集到的数据进行清洗和预处理，包括缺失值处理、异常值处理、数据平滑，确保数据的质量和可用性；
特征工程：根据具体的故障类型和维护需求，选取合适的特征来描述待检测区域的温度参数和其他相关因素。可能使用的特征包括统计指标如均值、标准差、频域特征、时域特征等；
模型选择与训练：根据故障诊断和预测维护的需求，选择神经网络模型进行训练；
训练集和测试集划分：将收集到的数据集划分为训练集和测试集，通常采用交叉验证或时间序列划分方式，确保训练集和测试集的样本分布和故障情况的一致性；
模型评估：使用测试集评估训练出的模型的性能，包括准确率、召回率、精确率等指标，对模型进行评估，以了解模型的泛化能力和预测准确性。
故障诊断和预测维护应用：将训练好的模型应用于实际故障诊断和预测维护的场景中。使用历史故障数据和实时温度数据作为输入，通过模型进行故障诊断和维护预测，输出故障类型和发生时间信息。
温度控制单元300用于接收调节信号，对醇类提纯容器进行搅拌计时，搅拌完成后，再次对多个待检测区域温度参数与阈值对比单元200中温度阈值区间进行对比，获取对比结果，若至少有一个待检测区域温度参数不在温度阈值区间，通过对数据采集单元100中醇类提纯容器进行温度调节，直至多个待检测区域温度参数均在温度阈值区间。
温度控制单元300用于接收调节信号，调节信号控制搅拌系统对数据采集单元100中多个待检测区域进行搅拌。
考虑到醇类精加工过程中，通过对醇类原液进行加热脱水，得到更高纯度的醇类，由于在对醇类进行加热过程中，醇类精加工蒸发区域受热不均导致对醇类进行提纯效率低下，具体使用时，通过调节信号控制搅拌系统对数据采集单元100中多个待检测区域进行搅拌，搅拌系统由电机和搅拌杆组成，当搅拌系统接收到调节信号时，启动电机带动搅拌杆对醇类提纯容器进行搅拌，使受热的醇类混合均匀，提高醇类提纯效率。
温度控制单元300包括温度调节模块310和控制模块320；
温度调节模块310采用热交换器对数据采集单元100中醇类提纯容器进行温度调节；
控制模块320通过获取数据采集单元100中多个待检测区域温度参数，采用对比法对待检测区域温度参数和阈值区间设置模块210中设定的温度阈值区间进行对比，当多个待检测区域温度参数均在温度阈值区间，控制温度调节模块310中热交换器停止作业。
热交换器由两个主要部分组成：热量传递表面和流体流动通路。
热量传递表面：热交换器的热量传递表面通常是由金属板或管子组成的，其目的是提供充足的接触面积来实现热量传递。这些表面通常具有高导热性能，以便有效地传递热量。
流体流动通路：热交换器中的流体流动通路用于将待热交换的流体引导通过热量传递表面，使两种流体能够在表面上进行热量交换。流体可以通过平行流、逆流或交叉流的方式经过热交换器。
在工作过程中，两种流体分别进入热交换器的不同侧，并通过流动通路进行流动，热量传递表面上的热量从一个流体传递到另一个流体，通过传导和对流的方式实现热量交换，冷却流体吸收到热量后变热，而加热流体则释放热量而变冷，这样，通过热交换器，热量从一个流体传递到另一个流体，实现了热量的平衡和转移。
阈值反馈单元400用于获取数据采集单元100中实时温度参数信息，根据温度参数区域分析醇类精加工最佳提纯温度区间，对阈值对比单元200中设定的温度阈值区间进行调整；
阈值反馈单元400包括可视化模块410和分析模块420；
可视化模块410通过获取数据采集单元100中实时温度参数，将温度参数输入EXCEL中绘制折线图，同时获取不同温度参数中醇类的提取量；
分析模块420根据可视化模块410中不同温度参数下对应的醇类提取量，分析醇类提取最佳的温度阈值区间，调整阈值区间设置模块210中设定的温度阈值区间。
通过阈值反馈单元400获取数据采集单元100中实时温度参数，同时获取不同温度参数中醇类的提取量，通过观测历史不同温度参数下的醇类提纯量，确定醇类精加工最佳提纯温度区间，并对阈值区间设置模块210温度阈值区间进行及时调整，确定醇类提纯的最佳温度区间，提高醇类提纯效率。
阈值反馈单元400包括纯度检测模块430，纯度检测模块430采用色谱仪对可视化模块410中醇类提纯后进行检测，判断醇类提纯后的精度，对醇类提纯后进行检测具体包括以下步骤：
准备样品：从提纯后的醇类样品中，取得代表性的样品，确保样品具有良好的代表性和充分的均匀性；
进行检测操作：如色谱仪对提纯后的醇类样品进行纯度的检测操作；
获取检测结果：完成检测操作后，获取检测仪器输出的相关数据或结果，包括检测曲线、峰面积、峰高度等，这些数据可以反映样品中醇类的纯度；
比对标准和质量要求：将检测结果与预先设定的标准和质量要求进行比对，根据标准要求或产品规格，判断检测结果是否符合纯度目标，例如，纯度要求达到95%以上等；
分析结果并判断：根据比对结果，分析纯度检测的数据和参考标准，判断醇类的纯度是否达标，如果检测结果符合标准要求，则说明醇类精度达标；如果不符合标准要求，则需要进一步分析原因，调整提纯工艺或改进操作以提高醇类的精度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.醇类精加工工艺的调节控制系统，其特征在于：包括数据采集单元（100）、阈值对比单元（200）、温度控制单元（300）和阈值反馈单元（400），其中；
所述数据采集单元（100）用于划分醇类提纯容器，形成多个待检测区域，采集待检测区域实时温度参数信息；
所述阈值对比单元（200）用于设定醇类精加工合适的温度阈值区间，并对数据采集单元（100）中多个待检测区域温度参数与温度阈值区间进行对比，若待检测区域温度参数均在温度阈值区间，则代表提纯容器温度正常，若至少有一个待检测区域温度参数不在温度阈值区间，发送调节信号至温度控制单元（300）；
所述温度控制单元（300）用于接收调节信号，对醇类提纯容器进行搅拌计时，搅拌完成后，再次对多个待检测区域温度参数与阈值对比单元（200）中温度阈值区间进行对比，获取对比结果，若至少有一个待检测区域温度参数不在温度阈值区间，通过对数据采集单元（100）中醇类提纯容器进行温度调节，直至多个待检测区域温度参数均在温度阈值区间；
所述阈值反馈单元（400）用于获取数据采集单元（100）中实时温度参数信息，根据温度参数区域分析醇类精加工最佳提纯温度区间，对阈值对比单元（200）中设定的温度阈值区间进行调整。
2.根据权利要求1所述的醇类精加工工艺的调节控制系统，其特征在于：所述数据采集单元（100）通过均等划分法对醇类提纯容器的空间进行均等划分，形成多个待检测区域。
3.根据权利要求2所述的醇类精加工工艺的调节控制系统，其特征在于：所述数据采集单元（100）采用多个温度传感器对待检测区域实时温度参数进行采集，并保存温度参数信息。
4.根据权利要求2所述的醇类精加工工艺的调节控制系统，其特征在于：所述阈值对比单元（200）包括阈值区间设置模块（210）和温度检测模块（220）；
所述阈值区间设置模块（210）通过确定醇类的类别，参考相关文献确定醇类提纯的温度阈值区间；
所述温度检测模块（220）用于获取数据采集单元（100）中多个待检测区域温度参数信息，采用阈值比较算法对比多个待检测区域温度参数与阈值区间设置模块（210）中温度阈值区间，若待检测区域温度参数均在温度阈值区间，则代表蒸发区域正常，若至少有一个待检测区域温度参数不在温度阈值区间，发送调节信号至温度控制单元（300）。
5.根据权利要求4所述的醇类精加工工艺的调节控制系统，其特征在于：所述阈值对比单元（200）还包括故障预测模块（230），所述故障预测模块（230）通过收集设备历史故障相关数据，建立故障预测模型，模型用于提前预测设备故障风险，并提供诊断建议和维护计划。
6.根据权利要求2所述的醇类精加工工艺的调节控制系统，其特征在于：所述温度控制单元（300）用于接收调节信号，调节信号控制搅拌系统对数据采集单元（100）中多个待检测区域进行搅拌。
7.根据权利要求4所述的醇类精加工工艺的调节控制系统，其特征在于：所述温度控制单元（300）包括温度调节模块（310）和控制模块（320）；
所述温度调节模块（310）采用热交换器对数据采集单元（100）中醇类提纯容器进行温度调节；
所述控制模块（320）通过获取数据采集单元（100）中多个待检测区域温度参数，采用对比法对待检测区域温度参数和阈值区间设置模块（210）中设定的温度阈值区间进行对比，当多个待检测区域温度参数均在温度阈值区间，控制温度调节模块（310）中热交换器停止作业。
8.根据权利要求4所述的醇类精加工工艺的调节控制系统，其特征在于：所述阈值反馈单元（400）包括可视化模块（410）和分析模块（420）；
所述可视化模块（410）通过获取数据采集单元（100）中实时温度参数，将温度参数输入EXCEL中绘制折线图，同时获取不同温度参数中醇类的提取量；
所述分析模块（420）根据可视化模块（410）中不同温度参数下对应的醇类提取量，分析醇类提取最佳的温度阈值区间，调整阈值区间设置模块（210）中设定的温度阈值区间。
9.根据权利要求8所述的醇类精加工工艺的调节控制系统，其特征在于：所述阈值反馈单元（400）包括纯度检测模块（430），所述纯度检测模块（430）采用色谱仪对可视化模块（410）中醇类提纯后进行检测，判断醇类提纯后的精度。
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