[发明专利]一种多效蒸馏水机的自动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及医用蒸馏水及纯蒸汽的生产工艺过程及装置，特别涉及一种多效蒸馏水机生产过程的自动控制方法。

背景技术

随着工业的迅速发展，蒸馏技术作为工业领域中一项关键的共性技术，在化工分离过程中被广泛应用，如石油的炼制、食品、化工、医药、海水淡化和医用蒸馏水生产过程等多方面，蒸馏现已经成为分离液体混合物的典型单元操作，应用极为广泛。

蒸馏是分离均相液体混合物的一种方法。蒸馏分离的依据是，根据溶液中各组分挥发度(或沸点)的差异，使各组分得以分离。其中较易挥发的称为易挥发组分(或轻组分)；较难挥发的称为难挥发组分(或重组分)。一般在容器中将两种不同的液体加热使之部分汽化，形成汽液两相。当汽液两相趋于平衡时，由于它们的挥发性能比不同，一种物质汽相中其含量必然较原来溶液高，将蒸汽引出并冷凝后，即可得到含其较高的液体。而一部分残留在容器中的溶液就得到了初步的分离。若多次进行上述分离过程，即可获得较纯的两种物质。

医用蒸馏水机就是利用这一原理来去除原料水中的杂质。然而，蒸馏操作是通过对混合液加热建立汽液两相体系的，所得到的汽相还需要再冷凝液化，因此，蒸馏操作耗能较大，据统计其蒸馏过程消耗的能量约占化工生产过程中全部能耗的45％。蒸馏过程中的节能问题一直是人们研究的热点。多效蒸馏技术就是为解决这一问题而发展起来的，如发明专利“双蒸馏式多效蒸馏水机”(申请号：200410024082.X)，其基本思想是利用一效中原料水与主蒸汽热交换获得的纯蒸汽依次作为后续各效的热源，来逐效预热原料水，这即使原料水进入一效蒸发时具有较高的温度，达到节约主蒸汽能源的目的，同时又使纯汽在预热原料水的过程中逐渐降温冷凝，达到节约冷却水的目的。负压低温蒸发技术也是主要针对这一问题发展起来的，如发明专利“真空蒸发式蒸馏水机及其使用方法”(申请号：03103601.5)，其基本思想是在一效蒸发器中通过真空泵建立负压空间，达到低温蒸发的目的，进而降低能源消耗。这种技术特别适于分离高温容易分解和氧化的物质，在食品和医药行业获得了广泛应用。

目前，不论采用什么技术，在蒸馏水机使用一段时间后，由于蒸发器和冷凝器的热交换面因烧蚀和结垢，导致热传导系数减小，热交换效率降低，即热传导系数具有时变性，此时，如果继续利用原先确定的数学模型进行生产控制，必将造成淹锅，导致汽水分离困难，降低蒸馏水的质量，这就要求设备维护人员必须定期修正工艺曲线，以适应模型变化，这即增加了设备维护难度及工作量，也降低了蒸馏水机的自动化程度。此外，药厂使用的医用蒸馏水机通常要求具有纯汽输出功能，以便利用高温纯蒸汽来给制药设备和器具消毒和杀菌。中国发明专利“可同时生产蒸汽和蒸馏水的多效蒸馏水机”(申请号：02268412.3)提出的方法，目前被医用蒸馏水机生产行业广泛采用，然而，纯汽的输出必将破坏蒸发器内部的物料平衡和热平衡，对蒸馏水的生产过程产生干扰，使蒸馏水产量下降，甚至保证不了蒸馏水质量，造成浪费，此时，又必须人工调整工艺曲线，以保证蒸馏水机的正常运行。由于纯汽输出具有随机性和不确定性，这给人工调整工艺曲线带来困难。为解决这一问题，发明专利“一种多功能多效蒸馏水机”(申请号：200410047005.6)提出一种新的方法，利用在多效蒸馏水机一效蒸发器前加装蒸汽发生器，把二者集成为一体，使蒸汽发生器和多效蒸馏水机并行工作，避免了上述问题，但该方法除可以共用多效蒸馏水机的预热器外，实质上还等同于两台设备，而当仅需要纯汽输出，不需要蒸馏水生产时，这种共用没有任何意义，对节省企业初投资和减少设备占地面积方面没有显著效果。总之，需要一种自动控制方法，该方法对热传导系数的时变性和纯汽输出干扰具有较强的鲁棒性。

发明内容

本发明的目的是提供一种蒸馏水机的自动控制方法，该方法对热传导系数的时变性和纯汽输出干扰具有较强的鲁棒性。

本发明之方法基于智能控制技术，通过离线实验和专家经验，建立不同主蒸汽温度下原料水流量和主蒸汽压力的关系曲线，进而在给定原料水流量的情况下，依据上述关系曲线，通过自动调节原料水流量调节阀和主蒸汽压力调节阀，完成蒸馏水的生产过程。针对因结垢等原因导致的热传导系数时变性的特点，通过在各效加装浮球液位计检测各效水位，依据水位高低来修正上述关系曲线，进而保证有效的汽水分离空间，同时避免干锅或者淹锅。针对医用蒸馏水机需要提供纯蒸汽清洗药瓶等特点，通过检测纯汽输出流量来修正上述关系曲线，来抑制因纯汽输出对蒸馏水生产过程的干扰。本发明的方法是：