CN206325581U - 用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统，本实用新型通过对原生产工艺中多个方面进行了创新，包括进出料方式、洗涤方式、再生盐酸浓度以及引用自动化设备等，使自动化连续离交系统成功应用。本实用新型的方法应用后，有益效果显著，应用自动化控制系统，减少操作人员，降低劳动强度，提高劳动生产率；用水及用汽大幅减少，有力的推动环保和节能工作；系统用地面积减少。

Description

用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统

技术领域

本实用新型涉及异亮氨酸规模化提取装置领域，尤其涉及一种用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统。

背景技术

离子交换是异亮氨酸提取过程中非常重要的一个步骤，主要用途是提纯产品，脱除物料中的杂质，以达到纯化效果。传统离子交换分为固定床（Fixed Bed）、脉冲床（PulseBed）、模拟移动床（Simulated Moving Bed）等工艺。我厂原离交系统为固定床离子分离系统，它是在一种间歇式的工艺中一步一段时间的进行所有步骤的操作。

连续离子交换技术是一种完全革新的分离工艺技术，它是在传统的固定床树脂吸附和离子交换工艺的基础上结合连续逆流系统技术优势开发而成。由一个带有多个树脂柱的圆盘，和一个多孔分配阀组成。通过圆盘的转动和阀口的转换，使分离柱在一个工艺循环中完成了吸附，水洗，解吸，再生的全部工艺过程。且在连续离交系统中，离子分离的所有工艺步骤在同时进行。

离子交换用于我厂异亮氨酸提取生产已有多年的历史，从生产异亮氨酸起，原生产区一直用的是固定床离交系统。因固定床离交系统排口多，人工操作误差大，很容易跑料，导致收率多年维持低水平，原有的离交系统已不能满足现有的生产水平，为了提高异亮氨酸提取生产水平，改变固定床离交系统高消耗、低产出、劳动生产率低下的现状，公司决定引进自动化连续离交系统并应用于异亮氨酸规模化提取生产中。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统，改变固定床离交系统高消耗、低产出、劳动生产率低下的现状。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统，它包括物料系统，所述物料系统与多通阀相连，所述多通阀通过管道与多根离交柱相连，所述物料系统、多通阀和离交柱都与PLC控制器相连，所述PLC控制器与上位计算机相连。

所述物料系统包括水罐、氨水罐、原料罐、0.4N盐酸罐、5.0%盐酸罐、中间体罐和产品罐，所述水罐的进口与自来水管相连，所述水罐的出口通过离心泵连接有四根出水管，所述四根出水管通过多通阀之后分别与一号离交柱、十号离交柱、二十九号离交柱和二十八号离交柱相连；所述氨水罐的出液口通过离心泵连接有氨水管，所述氨水管通过多通阀之后与二号离交柱相连；所述原料罐的出液口通过离心泵连接有送料管，所述送料管通过多通阀之后与十八号离交柱和十九号离交柱相连；所述0.4N盐酸罐的出液口通过离心泵连接有0.4N盐酸出液管，所述0.4N盐酸出液管通过多通阀之后与十一号离交柱的进口以及十号离交柱的出口相连；所述5.0%盐酸罐出液口通过离心泵连接有5.0%盐酸管，所述5.0%盐酸管通过多通阀之后与三十号离交柱的进口以二十九号离交柱的出口相连；所述中间体罐通过离心泵连接有中间体输送管，所述中间体输送管通过多通阀之后与十八号离交柱和十九号离交柱的进口相连，十七号离交柱的出口通过中间体回料管与中间体罐相连通；所述产品罐的出液口通过离心泵连接有产品回料管，所述产品回料管与七号离交柱的进口相连，六号离交柱的出口通过产品管道与产品罐相连。

所述离交柱的九号离交柱出口通过第一废水管与废水回收池相连，所述离交柱的二十六号离交柱和二十七号离交柱的出口通过前杂处理管与前杂处理工序相连，所述二十八号离交柱的出口通过第二废水管与废水回收池相连，所述离交柱的三十二号离交柱通过后杂处理管与后杂处理工序相连。

所述多通阀采用聚丙烯材料制成，所述多通阀与定位编码器相连控制阀门转盘位置，所述多通阀与变频器相连控制阀门转动，所述阀门通过电机带动减速器来驱动其动作。

所述水罐、氨水罐、原料罐、0.4N盐酸罐、5.0%盐酸罐、中间体罐和产品罐的内部都安装有液位传感器和压力传感器，所述液位传感器和压力传感器通过信号线与PLC控制器相连，所述PLC控制器与上位计算机相连，通过上位计算机能够实时监控及记录系统各运行参数，包括系统压力、流量、多通阀阀门运行速度、步进速度、系统交换时间、系统各柱工艺位置和个原料罐，中间管的料位。

在出水管、氨水管、第一废水管、0.4N盐酸出液管、中间体回料管、中间体输送泵、第二废水管、5.0%盐酸罐、产品管道、产品回料管、前杂处理管、后杂处理管和中间体输送管都安装有自控阀和流量传感器，所述自控阀和流量传感器通过信号线与PLC控制器相连，控制阀门的启动和关闭。

所述0.4N盐酸罐采用0.4Mol/L的稀盐酸。

所述离交柱共有32根，树脂装载量1-2吨，离交柱进出口通过管道与多通阀连接，所述多通阀上设有32个用于连接离交柱的进口和32个用于连接离交柱的出口。

任意一项自动化连续离交系统的控制方法，它包括以下步骤：

1）通过PLC控制器设定系统工艺参数；

2）PLC 控制器对系统中流量传感器、压力传感器、液位传感器数据进行采集处理，并传送至上位计算机；

3）操作人员通过上位计算机，监控系统的运行状态及各工艺参数，并根据授权等级方便对系统的运行参数进行设置；其中包括系统的压力、流量、多通阀阀门运行速度、步进速度、系统交换时间、系统各柱工艺位置和各个原料罐，中间罐的料位等；

4）当系统出现异常情况时上位计算机可及时向操作人员提出报警提示，采用计算机控制后系统同客户的外围相关系统进行连接，从而实现更多的控制功能；

5）控制系统对对工艺中压力、流量、液位等参数进行监控；系统程序根据工艺参数和工艺控制要求输出执行指令给调节阀和变频器执行；系统运行过程中出现参数异常时，实时报警并停机保护；对控制系统设备硬件实行实时监控及报警。

本实用新型的创新点和有益效果：

此异亮氨酸提取车间的自动化连续离交系统就是吸附、洗涤、解析、再生同时进行，同时控制和监测。自动化连续离交系统对原生产工艺中多个方面进行了调整，包括进出料方式、洗涤方式、再生盐酸浓度以及引用自动化设备等。通过此次改进产带来了以下几个方面的有益效果。

1、进出料方式的调整

进料、出料方式由以前的阶段性进出料改为连续进出料，改进之后的进出料方式提高了离交效率，进而提高了产能。

2、洗涤方式的改变

以前的生产工艺中洗涤剂为氯化铵，现在改为稀盐酸；另外，另设有洗涤柱，使再生盐酸、解析氨得到充分利用，达到节能降耗的目的。

3、工艺控制的调整

工艺控制上，在保证洗涤效果的前提下，舍弃了氯化铵作洗涤剂，用0.4Mol/L的稀盐酸代替，减少了相关配套设备，减少了原材料的使用；在保证再生效果的前提下，将再生盐酸浓度由1.8-2.2Mol/L降低至1.3-1.7Mol/L，降低了原材料使用成本。

4、自动化设备的应用

全程各项工艺参数控制稳定，数据显示明显，并且设有报警装置，避免了在老厂区无自动化设备时，通过人为操作来控制各项中间指标的不稳定问题。

车间于2015年10月开始以水代料运行，11月带料运行，这期间经历了反复的调试阶段和新设备磨合阶段，最终于2016年上半年生产工艺与生产水平均得到了稳定。2016年1-6月共处理发酵液279800Kg，平均收率由原来的91% 上升到了95%左右，解析液平均含量也由2.0%左右上升到了2.5%左右。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型异亮氨酸连续离交系统的物料系统管路图。

图2是本实用新型异亮氨酸连续离交系统的离交柱管路连接示意图。

图1中：水罐TN1、氨水罐TN2、原料罐TN7、0.4N盐酸罐TN5、5.0%盐酸罐TN10、中间体罐TN16、产品罐TN11；

出水管N1、N4、N9、N14、氨水管N2、第一废水管N3、0.4N盐酸出液管N5、中间体回料管N6、中间体输送泵N7、第二废水管N8、5.0%盐酸罐TN10、产品管道N11、产品回料管N12、前杂处理管N13、后杂处理管N15、中间体输送管N16；

离交柱1-32。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

参见图1-2，用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统，它包括物料系统，所述物料系统与多通阀相连，所述多通阀通过管道与多根离交柱相连，所述物料系统、多通阀和离交柱都与PLC控制器相连，所述PLC控制器与上位计算机相连。通过采用自动化控制，此系统的吸附、洗涤、解析、再生同时进行，同时控制和监测。改变固定床离交系统高消耗、低产出、劳动生产率低下的现状。

进一步的，所述物料系统包括水罐TN1、氨水罐TN2、原料罐TN7、0.4N盐酸罐TN5、5.0%盐酸罐TN10、中间体罐TN16和产品罐TN11，所述水罐的进口与自来水管相连，所述水罐TN1的出口通过离心泵连接有四根出水管N1、N4、N9、N14，所述四根出水管通过多通阀之后分别与一号离交柱1、十号离交柱10、二十九号离交柱29和二十八号离交柱28相连；所述氨水罐TN2的出液口通过离心泵连接有氨水管N2，所述氨水管N2通过多通阀之后与二号离交柱2相连；所述原料罐TN7的出液口通过离心泵连接有送料管N7，所述送料管N7通过多通阀之后与十八号离交柱18和十九号离交柱19相连；所述0.4N盐酸罐TN5的出液口通过离心泵连接有0.4N盐酸出液管N5，所述0.4N盐酸出液管N5通过多通阀之后与十一号离交柱11的进口以及十号离交柱10的出口相连；所述5.0%盐酸罐TN10出液口通过离心泵连接有5.0%盐酸管N10，所述5.0%盐酸管N10通过多通阀之后与三十号离交柱30的进口以二十九号离交柱29的出口相连；所述中间体罐TN16通过离心泵连接有中间体输送管N16，所述中间体输送管N16通过多通阀之后与十八号离交柱18和十九号离交柱19的进口相连，十七号离交柱17的出口通过中间体回料管N6与中间体罐TN16相连通；所述产品罐TN11的出液口通过离心泵连接有产品回料管N12，所述产品回料管N12与七号离交柱7的进口相连，六号离交柱6的出口通过产品管道N11与产品罐TN11相连。上述的离交系统能够保证整个吸附、洗涤、解析、再生同时进行，同时控制和监测，进而提高了效率。

进一步的，所述离交柱的九号离交柱9出口通过第一废水管N3与废水回收池相连，所述离交柱的二十六号离交柱26和二十七号离交柱27的出口通过前杂处理管N13与前杂处理工序相连，所述二十八号离交柱28的出口通过第二废水管N8与废水回收池相连，所述离交柱的三十二号离交柱32通过后杂处理管N15与后杂处理工序相连。

进一步的，所述多通阀采用聚丙烯材料制成，所述多通阀与定位编码器相连控制阀门转盘位置，所述多通阀与变频器相连控制阀门转动，所述阀门通过电机带动减速器来驱动其动作。

进一步的，所述水罐TN1、氨水罐TN2、原料罐TN7、0.4N盐酸罐TN5、5.0%盐酸罐TN10、中间体罐TN16和产品罐TN11的内部都安装有液位传感器和压力传感器，所述液位传感器和压力传感器通过信号线与PLC控制器相连，所述PLC控制器与上位计算机相连，通过上位计算机能够实时监控及记录系统各运行参数，包括系统压力、流量、多通阀阀门运行速度、步进速度、系统交换时间、系统各柱工艺位置和个原料罐，中间管的料位。

进一步的，在出水管N1、N4、N9、N14、氨水管N2、第一废水管N3、0.4N盐酸出液管N5、中间体回料管N6、中间体输送泵N7、第二废水管N8、5.0%盐酸罐TN10、产品管道N11、产品回料管N12、前杂处理管N13、后杂处理管N15和中间体输送管N16都安装有自控阀和流量传感器，所述自控阀和流量传感器通过信号线与PLC控制器相连，控制阀门的启动和关闭。

进一步的，所述0.4N盐酸罐TN5采用0.4Mol/L的稀盐酸。之所以采用0.4Mol/L的稀盐酸替代传统的氯化铵作洗涤剂，主要是因为：

1、氯化铵在适当浓度下，溶液中的铵离子把吸附力弱的阳离子洗脱下来，达到洗涤杂质效果。在适当浓度下的稀盐酸能减小树脂能力，也能把吸附力弱的阳离子洗脱下来。这两种物质具有同样的洗涤作用。

2、在确保洗涤效果的前提下，稀盐酸代替氯化铵作为洗涤剂，可减少相关配套设备，降低原材料成本，缓解环保压力。

进一步的，所述离交柱共有32根，树脂装载量1-2吨，离交柱进出口通过管道与多通阀连接，所述多通阀上设有32个用于连接离交柱的进口和32个用于连接离交柱的出口。

实施例2：

任意一项自动化连续离交系统的控制方法，它包括以下步骤：

1）通过PLC控制器设定系统工艺参数；

2）PLC 控制器对系统中流量传感器、压力传感器、液位传感器数据进行采集处理，并传送至上位计算机；

3）操作人员通过上位计算机，监控系统的运行状态及各工艺参数，并根据授权等级方便对系统的运行参数进行设置；其中包括系统的压力、流量、多通阀阀门运行速度、步进速度、系统交换时间、系统各柱工艺位置和各个原料罐，中间罐的料位等；

4）当系统出现异常情况时上位计算机可及时向操作人员提出报警提示，采用计算机控制后系统同客户的外围相关系统进行连接，从而实现更多的控制功能；

5）控制系统对对工艺中压力、流量、液位等参数进行监控；系统程序根据工艺参数和工艺控制要求输出执行指令给调节阀和变频器执行；系统运行过程中出现参数异常时，实时报警并停机保护；对控制系统设备硬件实行实时监控及报警。

实施例3：

一、连续离交系统主要设备包括：

1、物料系统：氨水罐、水罐、原料罐、0.4N盐酸罐、5.0%盐酸罐、中间体罐、产品罐及各储罐配套离心泵，各储罐及配套离心泵通过管道与多通阀上下进出口连接。

2、IONEX 多通阀：

1）1个DN40的IONEX多通阀，材料为聚丙烯，及相应的O型圈，密封，用于连接树脂柱的32 个进口和32 个出口接头。

2）1个确定IONEX 阀门转盘位置的定位编码器。

3）1 个用于控制IONEX 阀门转动的变频器（Danfoss 牌）

4）2 个驱动IONEX 阀门的电机和减速机（380V，50Hz）。

3、32根离交柱，树脂装量约1至2吨，离交柱进出口通过管道与多通阀连接

4、自控系统：PLC 控制柜、电脑、16个自控阀、10流量传感器、6个压力传感器 、7个液位传感器。

该连续离交自控系统流程包括：

1）系统工艺参数的设定与控制，由PLC 控制。

2）操作平台为工业计算机，PLC 对系统数据进行采集处理，并传送至上位计算机。

3）通过上位计算机，操作人员可以监控系统的运行状态及各工艺参数，并可根据授权等级方便对系统的运行参数进行设置。上位计算机可实时监控及记录系统各运行参数，其中包括系统的压力、流量、IONEX 阀门运行速度、步进速度、系统交换时间、系统各柱工艺位置和各个原料罐，中间罐的料位等。

4）当系统出现异常情况时上位计算机可及时向操作人员提出报警提示，采用计算机控制后系统能够方便的同客户的外围相关系统进行连接，从而实现更多的控制功能。

5）控制系统对对工艺中压力、流量、液位等参数进行监控；系统程序根据工艺参数和工艺控制要求输出执行指令给调节阀和变频器执行；系统运行过程中出现参数异常时，实时报警并停机保护；对控制系统设备硬件实行实时监控及报警。

本实用新型为了使自动化连续离交系统成功应用，对原生产工艺中多个方面进行了创新，包括进出料方式、洗涤方式、再生盐酸浓度以及引用自动化设备等。进而成功的将自动化连续离交系统应用于公司异亮氨酸规模化提取生产车间，吸附、洗涤、解析、再生同时进行，同时控制和监测。

本实用新型的有点主要体现在以下方面：

一）自动化设备的应用后，全程各项工艺参数控制稳定，数据显示明显，并且设有报警装置，避免了在老厂区无自动化设备时，通过人为操作来控制各项中间指标的不稳定问题。该系统的应用主要具备以下几个方面的特点：

1）产品成分和浓度保持相对稳定；

2）可灵活调整生产节奏快慢；

3）全自动、程序化的操作控制，运行稳定，避免人工操作失误；减少操作人员；

4）设备紧凑，易与前后岗位的生产过程和设备匹配，减少占地面积；

5）可同时去除或者分离具有不同特性的杂质，可将复杂的工艺简单化；

6）树脂用量大幅减少50%--80%，其它如洗脱剂、再生剂的消耗也相应减少，减少了运行成本和设备投资；

二）经济效益方面

按月产45000㎏异亮氨酸成品计算：

1）原材料节约：45000*4.3=193500元

2）节约用水：18000*2.5=45000元

节约蒸汽：150*200=30000元

3）收得率提高：1500*100元/公斤=150000元

每年增加经济效益约 41.85*12=502.2万元

综上，该实用新型方法应用后：通过应用自动化控制系统，减少操作人员，降低劳动强度，提高劳动生产率；用水及用汽大幅减少，有力的推动环保和节能工作；使系统用地面积减少。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (8)

1.用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统，其特征在于：它包括物料系统，所述物料系统与多通阀相连，所述多通阀通过管道与多根离交柱相连，所述物料系统、多通阀和离交柱都与PLC控制器相连，所述PLC控制器与上位计算机相连。

2.根据权利要求1所述的用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统，其特征在于：所述物料系统包括水罐（TN1）、氨水罐（TN2）、原料罐（TN7）、0.4N盐酸罐（TN5）、5.0%盐酸罐（TN10）、中间体罐（TN16）和产品罐（TN11），所述水罐的进口与自来水管相连，所述水罐（TN1）的出口通过离心泵连接有四根出水管（N1、N4、N9、N14），所述四根出水管通过多通阀之后分别与一号离交柱（1）、十号离交柱（10）、二十九号离交柱（29）和二十八号离交柱（28）相连；所述氨水罐（TN2）的出液口通过离心泵连接有氨水管（N2），所述氨水管（N2）通过多通阀之后与二号离交柱（2）相连；所述原料罐（TN7）的出液口通过离心泵连接有送料管（N7），所述送料管（N7）通过多通阀之后与十八号离交柱（18）和十九号离交柱（19）相连；所述0.4N盐酸罐（TN5）的出液口通过离心泵连接有0.4N盐酸出液管（N5），所述0.4N盐酸出液管（N5）通过多通阀之后与十一号离交柱（11）的进口以及十号离交柱（10）的出口相连；所述5.0%盐酸罐（TN10）出液口通过离心泵连接有5.0%盐酸管（N10），所述5.0%盐酸管（N10）通过多通阀之后与三十号离交柱（30）的进口以二十九号离交柱（29）的出口相连；所述中间体罐（TN16）通过离心泵连接有中间体输送管（N16），所述中间体输送管（N16）通过多通阀之后与十八号离交柱（18）和十九号离交柱（19）的进口相连，十七号离交柱（17）的出口通过中间体回料管（N6）与中间体罐（TN16）相连通；所述产品罐（TN11）的出液口通过离心泵连接有产品回料管（N12），所述产品回料管（N12）与七号离交柱（7）的进口相连，六号离交柱（6）的出口通过产品管道（N11）与产品罐（TN11）相连。

3.根据权利要求2所述的用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统，其特征在于：所述离交柱的九号离交柱（9）出口通过第一废水管（N3）与废水回收池相连，所述离交柱的二十六号离交柱（26）和二十七号离交柱（27）的出口通过前杂处理管（N13）与前杂处理工序相连，所述二十八号离交柱（28）的出口通过第二废水管（N8）与废水回收池相连，所述离交柱的三十二号离交柱（32）通过后杂处理管（N15）与后杂处理工序相连。

4.根据权利要求1或2所述的用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统，其特征在于：所述多通阀采用聚丙烯材料制成，所述多通阀与定位编码器相连控制阀门转盘位置，所述多通阀与变频器相连控制阀门转动，所述阀门通过电机带动减速器来驱动其动作。

5.根据权利要求2所述的用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统，其特征在于：所述水罐（TN1）、氨水罐（TN2）、原料罐（TN7）、0.4N盐酸罐（TN5）、5.0%盐酸罐（TN10）、中间体罐（TN16）和产品罐（TN11）的内部都安装有液位传感器和压力传感器，所述液位传感器和压力传感器通过信号线与PLC控制器相连，所述PLC控制器与上位计算机相连，通过上位计算机能够实时监控及记录系统各运行参数，包括系统压力、流量、多通阀阀门运行速度、步进速度、系统交换时间、系统各柱工艺位置和个原料罐，中间管的料位。

6.根据权利要求2或3所述的用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统，其特征在于：在出水管（N1、N4、N9、N14）、氨水管（N2）、第一废水管（N3）、0.4N盐酸出液管（N5）、中间体回料管（N6）、中间体输送泵（N7）、第二废水管（N8）、5.0%盐酸罐（TN10）、产品管道（N11）、产品回料管（N12）、前杂处理管（N13）、后杂处理管（N15）和中间体输送管（N16）都安装有自控阀和流量传感器，所述自控阀和流量传感器通过信号线与PLC控制器相连，控制阀门的启动和关闭。

7.根据权利要求2所述的用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统，其特征在于：所述0.4N盐酸罐（TN5）采用0.4Mol/L的稀盐酸。

8.根据权利要求1所述的用于异亮氨酸规模化提取生产的自动化连续离交系统，其特征在于：所述离交柱共有32根，树脂装载量1-2吨，离交柱进出口通过管道与多通阀连接，所述多通阀上设有32个用于连接离交柱的进口和32个用于连接离交柱的出口。