1. Pregunta

En el proceso de extracción con disolventes, se suele utilizar el proceso de evaporación y concentración al vacío. Como el disolvente suele tener una buena volatilidad, el disolvente es propenso a perderse durante el proceso de extracción al vacío, y a veces la pérdida puede llegar a 5~8%. Por lo tanto, para resolver la pérdida de disolvente en el proceso de evaporación y concentración, es necesario resolver los siguientes problemas:

(1) El problema del control preciso del grado de vacío, como el control de punto fijo y el control de programa, que es la clave para reducir la pérdida de disolvente.

(2) Problema de control simultáneo del grado de vacío y la temperatura. Esto se debe a que los diferentes grados de vacío determinan el punto de ebullición de la solución. Mediante el control coordinado del grado de vacío y la temperatura al mismo tiempo, se puede mejorar en gran medida el rendimiento del disolvente.

(3) En el proceso de evaporación y concentración al vacío, muchos disolventes y soluciones suelen ser corrosivos en cierta medida, lo que requiere que la válvula reguladora de vacío tenga una buena resistencia a la corrosión. Para resolver el requisito de reducir la pérdida de disolvente en el proceso de evaporación y concentración, este artículo propone una solución para el control preciso del grado de vacío, incluyendo el uso de la válvula electrónica de control de flujo con fuerte resistencia a la corrosión como válvulas de control del grado de vacío.

2. Solución
Para el control preciso del grado de vacío y la temperatura en el proceso de evaporación y concentración, la estructura general del sistema de control se muestra en la Figura 1.

(Figura 1 Diagrama esquemático de la estructura del sistema de control del grado de vacío y la temperatura del proceso de evaporación y concentración)

El principio básico del control preciso del vacío es el método de control dinámico, es decir, según el valor de control establecido y el valor medido del vacuómetro, el flujo de entrada y el flujo de salida del recipiente de vacío se ajustan respectivamente, de modo que el flujo de entrada y el de salida pueden alcanzar un equilibrio dinámico. Si se requiere un control automático, se necesitan algoritmos de control PID y los correspondientes controladores.

Como se muestra en la Figura 1, la propuesta de control preciso para el control del grado de vacío en este artículo adopta un método de control dinámico, utilizando una válvula electrónica de control de flujo para ajustar el flujo de entrada, utilizando una válvula de bola electrónica o una válvula de aguja electrónica para ajustar el flujo de escape, y la bomba de vacío se utiliza como fuente de vacío. El control automático del grado de vacío adopta el controlador PID.

Para alcanzar la función de control de la temperatura al mismo tiempo, este esquema adopta un controlador PID de doble canal, un canal se utiliza para controlar el grado de vacío, y otro canal se utiliza para controlar la temperatura. Este controlador PID de doble canal se muestra en la Figura 2. Este control PID tiene A/D de 24 bits y 16D/A, con 47 formas de señal de entrada (termopar, resistencia térmica, voltaje DC), y puede ser conectado a varios sensores de vacío y temperatura para su medición, visualización y control. También tiene 2 canales de control de medición independientes, RS485 de dos hilos, protocolo de comunicación estándar MODBUS RTU.

(Figura 2 Controlador PID de doble canal de la serie VPC2021)

(Figura 3 Válvula de aguja electrónica serie FC)

Para lograr un ajuste de alta precisión en el proceso de control del grado de vacío, se utiliza una válvula de aguja electrónica con ajuste fino mediante un motor paso a paso de control numérico, como se muestra en la figura 3. La histéresis de esta válvula de aguja proporcional de la serie FC es mucho menor que la de las electroválvulas, y tiene una respuesta de alta velocidad en 1 segundo, especialmente el uso de la tecnología de sellado de caucho fluorado (FKM), que hace que la válvula tenga una resistencia superior a la corrosión. Equipado con un módulo de circuito de accionamiento de motor paso a paso con la válvula de aguja proporcional de control numérico, proporciona la fuente de alimentación necesaria (24VDC) y la señal de control (0~10VDC) para la válvula de aguja de control numérico, y también puede proporcionar el control directo de la comunicación en serie RS485.

Para las tuberías de extracción de aire de mayor diámetro, se utiliza en este esquema una válvula de aguja proporcional en miniatura, como se muestra en la figura 3. Esta serie de válvula de aguja proporcional es una pequeña válvula electrónica. La apertura de la válvula puede ajustarse continuamente según el cambio de la señal de control (0~10VDC). El tiempo de apertura y cierre más rápido es inferior a 7 segundos, y el tiempo de apertura y cierre también puede alcanzar menos de 1 segundo. El diseño integrado de la válvula y el cuerpo de la válvula reduce el volumen externo y es de bajo precio. Suele instalarse entre el contenedor sellado y la bomba de vacío para ajustar la velocidad de bombeo.

En resumen, a través de la solución descrita en este artículo, la precisión del control del grado de vacío en el proceso de evaporación y concentración puede alcanzar 1%, y también se puede realizar el correspondiente control de la temperatura. La válvula reguladora de vacío tiene una súper resistencia a la corrosión, que puede reducir eficazmente la pérdida de concentración de disolvente durante el proceso de evaporación al vacío.