1. Domanda

Nel processo di estrazione con solvente, si utilizza generalmente il processo di evaporazione e concentrazione sotto vuoto. Poiché il solvente ha spesso una buona volatilità, è soggetto a perdite durante il processo di estrazione sotto vuoto, che a volte possono raggiungere 5~8%. Pertanto, per risolvere la perdita di solvente nel processo di evaporazione e concentrazione, è necessario risolvere i seguenti problemi:

(1) Il problema del controllo preciso del grado di vuoto, come il controllo a punto fisso e il controllo del programma, che è la chiave per ridurre la perdita di solvente.

(2) Problema di controllo simultaneo del grado di vuoto e della temperatura. I diversi gradi di vuoto determinano il punto di ebollizione della soluzione. Attraverso il controllo coordinato del grado di vuoto e della temperatura allo stesso tempo, la resa del solvente può essere notevolmente migliorata.

(3) Nel processo di evaporazione e concentrazione sotto vuoto, molti solventi e soluzioni sono spesso corrosivi in una certa misura, il che richiede che la valvola di regolazione del vuoto abbia una buona resistenza alla corrosione. Per risolvere il problema della riduzione della perdita di solvente nel processo di evaporazione e concentrazione, questo articolo propone una soluzione per il controllo preciso del grado di vuoto, che prevede l'uso di valvole elettroniche di controllo del flusso con una forte resistenza alla corrosione come valvole di controllo del grado di vuoto.

2. Soluzione
Per il controllo preciso del grado di vuoto e della temperatura nel processo di evaporazione e concentrazione, la struttura complessiva del sistema di controllo è illustrata nella Figura 1.

(Figura 1 Diagramma schematico della struttura del sistema di controllo del grado di vuoto e della temperatura del processo di evaporazione e concentrazione)

Il principio di base del controllo preciso del vuoto è il metodo di controllo dinamico, ovvero, in base al valore di controllo impostato e al valore misurato del vacuometro, il flusso di aspirazione e il flusso di scarico del contenitore del vuoto vengono regolati rispettivamente, in modo che il flusso in entrata e in uscita possa raggiungere un equilibrio dinamico. Se è necessario un controllo automatico, sono necessari algoritmi di controllo PID e i relativi regolatori.

Come mostrato nella Figura 1, la proposta di controllo accurato del grado di vuoto in questo articolo adotta un metodo di controllo dinamico, utilizzando una valvola elettronica di controllo del flusso per regolare il flusso di aspirazione, una valvola elettronica a sfera o una valvola elettronica a spillo per regolare il flusso di scarico, mentre la pompa del vuoto viene utilizzata come fonte di vuoto. Il controllo automatico del grado di vuoto adotta il controllore PID.

Per raggiungere contemporaneamente la funzione di controllo della temperatura, questo schema adotta un controllore PID a doppio canale, un canale è utilizzato per controllare il grado di vuoto e un altro canale è utilizzato per controllare la temperatura. Il controllore PID a due canali è illustrato nella Figura 2. Questo controllo PID ha 24 bit A/D e 16D/A, con 47 forme di segnale di ingresso (termocoppia, resistenza termica, tensione CC) e può essere collegato a vari sensori di vuoto e temperatura per la misurazione, la visualizzazione e il controllo. Dispone inoltre di 2 canali di controllo di misura indipendenti, RS485 a due fili, protocollo di comunicazione standard MODBUS RTU.

(Figura 2 Controllore PID a doppio canale della serie VPC2021)

(Figura 3 Valvola a spillo elettronica serie FC)

Per ottenere una regolazione di alta precisione nel processo di controllo del grado di vuoto, viene utilizzata una valvola a spillo elettronica con regolazione fine tramite un motore passo-passo a controllo numerico, come illustrato nella Figura 3. L'isteresi di questa valvola ad ago proporzionale della serie FC è molto più piccola di quella delle valvole a solenoide e ha una risposta ad alta velocità entro 1 secondo, soprattutto grazie all'uso della tecnologia di tenuta in gomma al fluoro (FKM), che rende la valvola più resistente alla corrosione. Dotato di un modulo di circuito di azionamento del motore passo-passo con la valvola a spillo proporzionale a controllo numerico, fornisce l'alimentazione necessaria (24VDC) e il segnale di controllo (0~10VDC) per la valvola a spillo a controllo numerico e può anche fornire il controllo diretto della comunicazione seriale RS485.

Per le condotte di estrazione dell'aria di diametro maggiore, viene utilizzata una valvola a spillo proporzionale in miniatura, come mostrato nella Figura 3. Questa serie di valvole a spillo proporzionali è una valvola elettronica di piccole dimensioni. Questa serie di valvole proporzionali a spillo è una piccola valvola elettronica. L'apertura della valvola può essere regolata in modo continuo in base alla variazione del segnale di controllo (0~10VDC). Il tempo di apertura e chiusura più rapido è inferiore a 7 secondi, e anche il tempo di apertura e chiusura può raggiungere meno di 1 secondo. Il design integrato della valvola e del corpo valvola riduce il volume esterno e ha un prezzo contenuto. Viene spesso installata tra il contenitore sigillato e la pompa del vuoto per regolare la velocità di pompaggio.

In breve, grazie alla soluzione descritta in questo articolo, l'accuratezza del controllo del grado di vuoto nel processo di evaporazione e concentrazione può raggiungere 1% e può essere effettuato anche il corrispondente controllo della temperatura. La valvola di regolazione del vuoto ha una super resistenza alla corrosione, in grado di ridurre efficacemente la perdita di concentrazione del solvente durante il processo di evaporazione sotto vuoto.