CN113546584A - 介孔炭加压流化生产***及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及介孔炭加工领域，旨在解决现有的介孔炭制作设备工艺参数控制不便，易发生因人为失误引起产品报废的问题，提供介孔炭加压流化生产***及生产方法。介孔炭加压流化生产***包括生产工艺设备和控制***；生产工艺设备直接执行加料、反应出料等生产流程；控制***用于对生产流程进行控制，包括现场控制器、上位机和通信网络；感应元件安装在生产工艺设备上，用于感测对应的工艺参数，并能够将感测到的工艺参数通过通信元件发送至现场控制器或通过通信网络发送给上位机；操作执行单元能够在现场控制器或上位机的控制下执行改变对应工艺参数的操作。本发明的有益效果是能够实现对生产过程的工艺控制，生产效率高、产品报废率低。
Description
技术领域
本发明涉及介孔炭加工领域，具体而言，涉及介孔炭加压流化生产***及生产方法。
背景技术
目前常规的介孔炭制作设备多为小型设备，对于温度、流量、压力等生产过程中重要的工艺参数控制不便，且较多采用人工操作，易发生因人为失误引起的产品报废的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种介孔炭加压流化生产***，以解决现有的介孔炭制作设备工艺参数控制不便，人工操作多，易发生因人为失误引起产品报废的问题。
本发明的实施例是这样实现的：
一种介孔炭加压流化生产***，其包括生产工艺设备和控制***；
其中，所述生产工艺设备包括：
反应罐，其具有反应腔；所述反应腔用于进行介孔炭生成的流化反应；所述反应罐开设有连通至所述反应腔的加料口、加气口、出料口、反吹口和排气口；
加料罐，其连通至所述反应罐的加料口，用于向所述反应腔提供介孔炭生产的碳源物；
反应气源，其连通至所述反应罐的加气口，用于向所述反应腔提供反应气；
出料罐，其连通至所述反应罐的出料口，用于承接在所述反应腔中生产的介孔炭；
反吹罐，其连通至所述反应罐的反吹口，用于向所述反应腔提供反吹气体；
尾气排气***，其连通至所述反应罐的排气口，用于反应腔的尾气排出；
所述控制***包括现场控制器、上位机和通信网络；所述通信网络用于实现现场控制器和上位机之间的通信；
所述控制***还包括感应元件、通信元件和操作执行单元；
所述感应元件安装在所述生产工艺设备上，用于感测对应的工艺参数，并能够将感测到的工艺参数通过通信元件发送至所述现场控制器或通过通信网络发送给上位机；
所述操作执行单元安装在所述生产工艺设备上，并能够在所述现场控制器或上位机的控制下执行改变对应工艺参数的操作。
本申请中的介孔炭加压流化生产***使用时，由加料罐向反应腔添加碳源物、由反应气源向反应腔添加反应气，碳源物和反应气在反应腔内反应生成介孔炭，并产生尾气。生成的介孔炭可从反应腔移至出料罐，方便后续出料；尾气通过排气***排出反应腔。并且，在该过程中，可根据需要通过反吹***向反应腔内通入反吹气，对反应罐进行反吹。
在该过程中，生产工艺设备的生产过程可由控制***管理和控制。具体地，通过感应元件感测工艺参数获得工艺状态信息传送给现场控制器或通过通信网络发送给上位机，可由现场控制器控制操作执行单元进行相应操作来调整对应工艺参数。感应元件感测过程参数信息还可以通过通信网络传输至上位机，供上位机存储或分析，并用于对操作执行单元的控制。
由此，本方案中的介孔炭加压流化生产***能够方便地实现生产流程的自动控制，减少了人工投入，提高了生产效率。
在一种可能的实施方式中：
所述感应元件包括测温元件，所述通信元件包括温度信息传输器，所述对应的所述操作执行单元包括加热元件；和/或，
所述感应元件包括压力变送器，所述通信元件包括压力信息传输器,所述对应的所述操作执行单元包括排气控制阀；和/或，
所述感应元件包括物位变送器，所述通信元件包括物位信息传输器，对应的所述操作执行单元包括供料控制阀；
所述感应元件包括物位变送器，所述通信元件包括物位信息传输器，对应的所述操作执行单元包括供料控制阀；
所述感应元件包括电磁流量计，所述通信元件包括流量记录器，对应的所述操作执行单元包括流量调节阀。
该设置能够对生产工艺设备对应位置的温度、压力、物位、流量等工艺参数进行测量，并能够通过将测信号通过通信网络传输至上位机，用于控制对应的阀等操作执行单元执行相应操作，以控制或调节对应参数。
在一种可能的实施方式中：
所述现场控制器采用西门子S7-1215C的CPU模块，所述通信网络采用工业以太网。
采用工业以太网和西门子S7-1215C的CPU模块能够方便地实现生产过程的现场自动控制，以及信息的远程。
在一种可能的实施方式中：
所述介孔炭加压流化生产***设有有主控制柜和辅控制柜，所述现场控制器分设于所述主控制柜和所述辅控制柜；
所述主控制柜和所述辅控制柜之间通过采用Profinet工业以太网S7通信。
在一种可能的实施方式中：
所述尾气排气***包括排气管路和排气控制阀，所述排气控制阀设置在所述排气管路上，用于调节所述尾气排气***的开度。
通过排气控制阀控制尾气排气***的开度，能够在保证反应腔内有足够的反应气体的同时，精准控制反应腔内的压力。
在一种可能的实施方式中：
所述生产工艺设备还包括预热器；所述预热器包括多级串联的预热单元；
所述反应气源提供的反应气一路通过所述预热器的所有预热单元后连通至所述加气口、另一路经过所述预热器的部分预热单元后连通至所述加料罐。
本方案中，通过设置预热器对反应气进行预热，能够降低反应气对反应腔温度的降低效果。同时，通过部分反应气连接至加料***用于辅助吹出碳源物，即反应气通过两路分别进入反应腔并辅助碳源物进料，结构简单合理，减少了额外设置碳源物进料吹气装置的成本。
在一种可能的实施方式中：
在所述反应气源和预热器之间的管路上设置有MFC流量控制单元，所述MFC流量控制单元通信连接于所述现场控制器，用于控制反应气的添加量。
设置MFC流量控制单元可用于控制反应气的供气量。
在一种可能的实施方式中：
所述MFC流量控制单元包括电磁流量计、流量记录器和流量控制阀，电磁流量计和流量阀分别设置在反应气源的输出管道上，流量记录器连接电磁流量计和流量阀，并能够将获得的流量信息输送给所述上位机，由上位机分析后用于控制调节流量阀，从而实现反应气的供应流量调节。
在一种可能的实施方式中：
所述加料罐具有排气口，所述排气口通过管道连通所述尾气排气***，用于加料罐排气。
本申请还提供一种介孔炭加压流化生产***，其包括加料部分、反应部分、出料部分、反吹部分、排气部分、补气部分、生产管理***；
其中，所述反应部分包括反应罐，所述反应罐具有反应腔；所述反应腔用于进行介孔炭生成的流化反应；所述反应罐开设有连通至所述反应腔的加料口、加气口、出料口、反吹口和排气口；
所述反应部分还包括：
设置于反应罐的测温元件、温度信息传输器、温度控制阀和加热元件；
设置于反应罐的压力变送器和压力信息传输器；
设置于反应罐的物位变送器和物位信息传输器；
所述测温元件伸入所述反应腔内，并能够测量所述反应腔内的温度，所述温度信息传输器通信连接所述测温元件和所述生产管理***，用于将所述测温元件测得的温度信息传输至所述生产管理***；
所述压力变送器设置于所述反应罐，用于获取反应罐内的压力信息；所述压力信息传输器通信连接所述压力变送器，用于将所述压力变送器获得的压力信息传输至生产管理***；
所述物位变送器设置于所述反应罐，用于获取所述反应罐内的物位信息；所述物位信息传输器通信连接所述物位变送器，用于将所述物位变送器获得的物位信息传输至所述生产管理***；
所述加料部分用于添加粉料和反应气；所述加料部分包括粉料源、反应气源、加料罐和预热器；所述加料罐具有添料口、供料口和吹料口；预热器具有进口、出口和支口；
所述粉料源通过管路连通至加料罐的添料口、所述加料罐的供料口通过供料管道连通至所述加料口；所述反应气源通过气源管路连通至预热器的进口，所述预热器的出口通过管道连通至所述反应罐的加气口、所述预热器的支口通过吹料管道连通至所述加料罐的吹料口；
加料罐还具有反冲口，吹料管道具有一连通至所述反冲口的支路。在正常情况下，该支路关闭，反应气从吹料口吹入用于将粉料罐内的粉料吹入反应腔；在加料罐供料口堵塞时，可关闭吹料管道的主通道，而打开该支路，对加料罐进行反冲，以吹通供料口；
所述加料部分还包括：
设置于气源通道的MFC流量控制单元；本实施例中，MFC流量控制单元包括电磁流量计、流量记录器和流量控制阀，电磁流量计和流量阀分别设置在气源通道上，流量记录器连接电磁流量计和流量阀，并能够将获得的流量信息输送给所述生产管理***，由生产管理***分析后用于控制调节流量阀，从而实现反应气的供应流量；
设置于气源通道的压力变送器和压力信息传输器；
设置于加料罐的压力变送器和压力信息传输器；
设置于加料罐的测温元件和温度信息传输器；
设置于加料罐的供料量控制单元；本实施例中，供料量控制单元包括供料控制阀和称重指示累计连锁器，供料控制阀设置在供料通道上，称重指示累计连锁器能够获取出料罐的累计出料量信号，并通过生产管理***根据该信号控制供料控制阀的通断，能够在累计出料至设定量后受控关闭供料口；
设置于吹料管道的主通道的吹料主通道控制阀；
设置于吹料管道的支路的吹料支路控制阀；
出料部分包括出料气源、出料罐；所述出料罐具有集料口和袋装口；所述反应罐的出料口通过出料管路连接至集料口，所述出料气源通过管道连通至所述出料管路，用于对出料管路吹气，以将生成的介孔炭从出料管路吹入出料罐内；
所述出料部分还包括：
连通所述出料管路的放料支路；所述放料支路上设置有放料控制阀；放料控制阀一般处于关闭状态，在需要时，可打开实现放料；
设置于出料罐的测温元件和温度信息输送器，用于感应出料罐的温度，并传输给生产管理***；
设置于出料罐的压力变送器和压力信息输送器，用于感应出料罐的压力，并传输给生产管理***；
排气部分包括排气控制阀、尾气处理***，反应罐的排气口通过排气管路连通至尾气处理***，所述排气控制阀设置于排气管路在排气口附近，用于控制排气口的打开大小；排气控制阀为电控阀，能够受远程信号控制调节大小；排气管路上还设置有空冷器，用于降低排气温度；
排气部分还包括：
设置在排气管路位于空冷器上游的测温元件和温度信息输送器；
设置在排气管路位于空冷器下游的测温元件和温度信息输送器，该温度信息输送器还具有高温报警功能；
设置在排气管路位于空冷器下游的现场温度表，用于在现场指示温度；
加料器还具有排气口，排气口连通至排气管路，用于加料器的排气；
反吹部分包括反吹气源、反吹罐；反吹气源通过管路连通至反吹罐，反吹罐通过反吹管路连通至反应罐的反吹口和出料罐的反吹口，用于对反应罐和出料罐进行反吹处理；反应罐的反吹口可设置多个，以提高反吹范围和效果；
反吹部分还包括：
设置于反吹管路的反吹控制阀，用于控制反吹管路的通断；
设置于反吹罐的现场压力表，用于现场显示反吹罐的压力；
补气部分包括补气气源，补气气源通过补气控制阀连通至反应腔，用于提供补气；
所述生产管理***包括：
现场控制器、上位机和通信网络；所述通信网络用于实现现场控制器和上位机之间的通信；
所述现场控制器采用PLC控制模块；至少部分控制阀通信连接至所述PLC控制模块，并能够接收PLC控制模块的本地控制；
所述测温元件、温度信息传输器、压力变送器、压力信息传输器、物位变送器、物位信息传输器、MFC流量控制单元、供料量控制单元中的至少部分器件通过所述通信网络连接至上位机，用于将获得的信息输送至上位机，供上位机进行信息记录和处理。
本申请还提供一种介孔炭加压流化生产方法，其基于前述的介孔炭加压流化生产***；所述介孔炭加压流化生产方法包括：
通过加料罐向反应罐内添加碳源物，通过反应气源向反应罐添加反应气；
反应气和碳源物在反应罐内进行反应生成介孔炭，并产生尾气；
生成的介孔炭从反应罐导入至出料罐等待出料；
产生的尾气通过尾气排气***排出反应罐；
所述感应元件用于感测所述介孔炭加压流化生产方法生产过程中对应的工艺参数，并将感测到的工艺参数通过通信元件发送至所述现场控制器或通过通信网络发送给上位机；所述操作执行单元在所述现场控制器或上位机的控制下执行改变对应工艺参数的操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例中的介孔炭加压流化生产***的***结构图；
图2为图1的A处放大图；
图3为图1示出的本发明实施例中的介孔炭加压流化生产***的B处放大图；
图4为图1示出的本发明实施例中的介孔炭加压流化生产***的C处放大图；
图5为图1示出的本发明实施例中的介孔炭加压流化生产***的D处放大图；
图6为图1示出的本发明实施例中的介孔炭加压流化生产***的E处放大图；
图7为图2示出的本发明实施例中的介孔炭加压流化生产***部分结构的I-I截面图；
图8为图1示出的本发明实施例中的介孔炭加压流化生产***的F处放大图；
图9中主要示出了本发明实施例中的介孔炭加压流化生产***的控制图。主要元器件编号：
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
实施例
参见图1，本实施例提出一种介孔炭加压流化床生产***100，主要包括加料部分100b、反应部分100a、出料部分100c、反吹部分100e、排气部分100d、补气部分100f和生产管理***100g。
其中，反应部分100a主要用于介孔炭的反应。配合参见图2，所述反应部分包括反应罐10，所述反应罐具有反应腔11；所述反应腔用于进行介孔炭生成的流化反应.所述反应罐开设有连通至所述反应腔的加料口1a、加气口1b、出料口1c、反吹口1d和排气口1e。各个开口分别用于和其他部分连接，实现加料、加气、出料、反吹和排气等功能，后文将分别详细介绍。
继续配合参见图2，所述反应部分还包括设置于反应罐的测温元件t1、温度信息传输器t2、温度控制阀t13和加热元件t14，设置于反应罐的压力变送器p1和压力信息传输器p2，设置于反应罐的物位变送器l1和物位信息传输器l2。
所述测温元件伸入所述反应腔内，并能够测量所述反应腔内的温度，所述温度信息传输器通信连接所述测温元件和所述生产管理***，用于将所述测温元件测得的温度信息传输至所述生产管理***。
本实施例中，可选地，在反应腔的高向依次间隔设置三组测温元件和对应的温度信息传输器。最上的温度信息传输器仅用于将温度信息传输至生产管理***，中间的温度信息传输器还额外具有高温报警功能，能够在温度超出预设时发出报警信号。报警信号可以是现场指示和/或在远端显示；最下的温度信息传输器除了远程传输信号的功能外，还用于通过温度控制阀控制加热元件的启停或加热功率等。本实施例中，加热元件可以是若干从顶部向下***反应腔的加热棒。加热元件可以有多个。
所述压力变送器设置于所述反应罐，用于获取反应罐内的压力信息。具体的，可以从反应罐引出外接管路s1，在外接管路上设置压力变送器。所述压力信息传输器通信连接所述压力变送器，用于将所述压力变送器获得的压力信息传输至生产管理***。当感应到反应罐内的压力不足或过高时，可以通过控制加料部分的反应气的添加来调压。本实施例中，外接管路具有从高向不同位置分别连通至反应腔的三个支管，各支管分别设置一组压力变送器和压力信息传输器的组合，用于测量不同高度的压力值。
所述物位变送器设置于所述反应罐，用于获取所述反应罐内的物位信息。物位变送器同样可以设置在反应罐的外接管路上，所述物位信息传输器通信连接所述物位变送器，用于将所述物位变送器获得的物位信息传输至所述生产管理***，实现物位信息记录、高低物位报警等功能。本实施例中，物位变送器和物位信息传输器可以设置两组。
配合参见图3，本实施例中，所述加料部分100b用于添加粉料和反应气；所述加料部分包括粉料源20、反应气源21、加料罐22和预热器23。所述加料罐具有添料口2a、供料口2b和吹料口2c；预热器具有进口2e、出口2f和支口2g。
所述粉料源通过管路连通至加料罐的添料口、所述加料罐的供料口通过供料管道s2连通至所述加料口；所述反应气源通过气源管路s3连通至预热器的进口，所述预热器的出口通过管道连通至所述反应罐的加气口、所述预热器的支口通过吹料管道s4连通至所述加料罐的吹料口。
可选地，加料罐还具有反冲口2d，吹料管道具有一连通至所述反冲口的支路s10。在正常情况下，该支路关闭，反应气从吹料口吹入用于将粉料罐内的粉料吹入反应腔；在加料罐供料口堵塞时，可关闭吹料管道的主通道，而打开该支路，对加料罐进行反冲，以吹通供料口。
所述加料部分还包括设置于气源通道的MFC流量控制单元U1，设置于气源通道的压力变送器p3和压力信息传输器p4，设置于加料罐的压力变送器p5和压力信息传输器p6，设置于加料罐的测温元件t3和温度信息传输器t4，设置于加料罐的供料量控制单元U2，设置于吹料管道的主通道的吹料主通道控制阀v1，设置于吹料管道的支路的吹料支路控制阀v2。
本实施例中，MFC流量控制单元包括电磁流量计f1、流量记录器f2和流量控制阀f3，电磁流量计和流量阀分别设置在气源通道上，流量记录器连接电磁流量计和流量阀，并能够将获得的流量信息输送给所述生产管理***，由生产管理***分析后用于控制调节流量阀，从而实现反应气的供应流量。
本实施例中，供料量控制单元包括供料控制阀w1和称重指示累计连锁器w2，供料控制阀设置在供料通道上，称重指示累计连锁器能够获取出料罐的累计出料量信号，并通过生产管理***根据该信号控制供料控制阀的通断，能够在累计出料至设定量后受控关闭供料口。
吹料主通道控制阀一般处于打开状态，在供料口堵塞时关闭；吹料支路控制阀一般处于关闭状态，在供料口堵塞时打开实现反冲通口。
配合参见图4，本实施例中，出料部分包括出料气源30、出料罐31；所述出料罐具有集料口3a和袋装口3b；所述反应罐的出料口通过出料管路s5连接至集料口，所述出料气源通过出料气管道s7连通至所述出料管路，用于对出料管路吹气，以将生成的介孔炭从出料管路吹入出料罐内。袋装口通过管道连通至包装袋32。本实施例中，袋装口有两个。
所述出料部分还包括连通所述出料管路的放料支路s6，所述放料支路上设置有放料控制阀v3；放料控制阀一般处于关闭状态，在需要时，可打开实现放料；所述出料部分还包括设置于出料罐的测温元件t5和温度信息输送器t6，用于感应出料罐的温度，并传输给生产管理***。所述出料部分还包括设置于出料罐的压力变送器p7和压力信息输送器p8，用于感应出料罐的压力，并传输给生产管理***。
出料气管道s7上还设有现场温度表t7和关断阀v6。现场温度表用于现场指示温度。出料气管道s7和出料管路s5交接处可设置三通件32实现连通。
配合参见图5，排气部分包括排气控制阀v4和尾气处理***40，反应罐的排气口通过排气管路s8连通至尾气处理***，所述排气控制阀设置于排气管路在排气口附近，用于控制排气口的打开大小；排气控制阀为电控阀，能够受远程信号控制调节大小；可选地，排气管路上还设置有空冷器41，用于降低排气温度；
排气部分还包括设置在排气管路位于空冷器上游的测温元件t10和温度信息输送器t11，设置在排气管路位于空冷器下游的测温元件t9和温度信息输送器t9，该温度信息输送器t9还具有高温报警功能，设置在排气管路位于空冷器下游的现场温度表t12，用于在现场指示温度。
加料器还具有排气口2I，排气口连通至排气管路，用于加料器的排气。
本实施例中，通过前述的MFC流量控制单元控制反应气进气流量，加之可利用PID控制程序调整排气控制阀的开度进行压力控制，保证了足够的反应气体的同时，精准控制反应罐内部压力。
参见图6(配合参见图2和图3)，本实施例中，反吹部分包括反吹气源50、反吹罐51；反吹气源通过管路连通至反吹罐，反吹罐通过反吹管路s9连通至反应罐的反吹口1d和加料罐的反吹口2h，用于对反应罐和加料罐进行反吹处理；可选地，配合参见图7，反应罐的反吹口1d可设置多个沿加料罐周向分布，以提高反吹范围和效果。
反吹部分还包括设置于反吹管路的反吹控制阀v5，用于控制反吹管路的通断；设置于反吹罐的现场压力表p9，用于现场显示反吹罐的压力。
本实施例中，反吹通道可以通过多个支通道分别连通至各反吹口，各支通道上分别设置反吹控制阀v5供通断控制。每个支通道的反吹控制阀v5可以设置并联的多个，以提高可靠性。
配合参见图8，补气部分包括补气气源60，补气气源通过补气控制阀61连通至反应腔，用于提供补气。补气控制阀一般处于关闭状态，仅在需要时(如加料部分的反应气添加不足时)才打开用于辅助补气。补气部分可采用多支路补气的方式，以实现可靠的应急补气。补气部分可与反应部分的用于安装压力变送器的外接管路共用反应罐的开口，减少多余的额外开口。
配合参见图9，所述生产管理***100g包括现场控制器70、上位机71和通信网络72。所述通信网络用于实现现场控制器和上位机之间的通信。
所述现场控制器采用PLC控制模块70a，如采用西门子S7-1215C的CPU模块；至少部分控制阀通信连接至所述PLC控制模块，并能够接收PLC控制模块的本地控制。
所述测温元件、温度信息传输器、压力变送器、压力信息传输器、物位变送器、物位信息传输器、MFC流量控制单元、供料量控制单元中的至少部分器件通过所述通信网络连接至上位机，用于将获得的信息输送至上位机，供上位机进行信息记录和处理。
本实施例中，PLC控制模块可设置在现场布置主控制柜73a和辅控制柜73b内，用于分工控制部分器件，分别实现部分功能。主控制柜和辅控制柜之间的PLC控制模块之间可以采用Profinet工业以太网S7通信方式，并通过交换机72a与工控机等上位机连接。上位机可以包括HIM人机界面71a、处理器71b和输入输出单元71c、数据终端71d等，HIM人机界面利用wincc7.3组态软件进行编程。主控制柜除了设置西门子S7-1215C的CPU模块外，还可设置数字量输入模块DI16*24*24V 70b、数字量输出模块DQ16*Relay 70c、模拟量输入模块AI8*13Bit 70d两块、模拟量输出模块AQ4*14Bit 70e两块，实现对阀门动作的控制、阀门状态的检测、各罐体温度的检测以及各罐体压力的检测和调节；辅控制柜除了设置S7-1215C的CPU模块外，还设置模拟量输入模块AI8*13Bit 70d和模拟量输出模块AQ4*14Bit 70e，分别实现对反应罐加热温度和过程反应气温度的控制；
PLC控制模块可采用以太网S7通讯方式与上位机进行数据交换，进行生产过程的控制，如进行反应腔内分段式自动升温控制，可多段设定预升温温度和时间，实现不同阶段所需的不同温度，温度控制更为灵活稳定。
本实施例中，即可采用PLC控制模块进行自动程序控制，也可进行手动控制。当然，在正常工作状态下，可采用自动程序控制。
综合来说，上述的介孔炭加压流化生产***包括生产工艺设备和控制***。
其中，所述生产工艺设备主要包括直接执行生产工艺过程的各设备，如反应罐、加料罐、反应气源、出料罐、反吹罐、尾气排气***等。
反应罐具有反应腔；所述反应腔用于进行介孔炭生成的流化反应；所述反应罐开设有连通至所述反应腔的加料口、加气口、出料口、反吹口和排气口。加料罐连通至所述反应罐的加料口，用于向所述反应腔提供介孔炭生产的碳源物。反应气源连通至所述反应罐的加气口，用于向所述反应腔提供反应气。出料罐连通至所述反应罐的出料口，用于承接在所述反应腔中生产的介孔炭。反吹罐连通至所述反应罐的反吹口，用于向所述反应腔提供反吹气体。尾气排气***连通至所述反应罐的排气口，用于反应腔的尾气排出。
所述控制***主要用于对生产工艺工程的控制，其包括现场控制器、上位机和通信网络；所述通信网络用于实现现场控制器和上位机之间的通信。
所述控制***还包括感应元件、通信元件和操作执行单元。所述感应元件安装在所述生产工艺设备上，用于感测对应的工艺参数，并能够将感测到的工艺参数通过通信元件发送至所述现场控制器或通过通信网络发送给上位机。所述操作执行单元安装在所述生产工艺设备上，并能够在所述现场控制器或上位机的控制下执行改变对应工艺参数的操作。
其中，所述感应元件包括测温元件，所述通信元件包括温度信息传输器，所述对应的所述操作执行单元包括加热元件，以实现温度信息的采集、通信和参数调节；
所述感应元件包括压力变送器，所述通信元件包括压力信息传输器,所述对应的所述操作执行单元包括排气控制阀，以实现压力信息的采集、通信和参数调节；
所述感应元件包括物位变送器，所述通信元件包括物位信息传输器，对应的所述操作执行单元包括供料控制阀，以实现物位信息的采集、通信和参数调节；
所述感应元件包括电磁流量计，所述通信元件包括流量记录器，对应的所述操作执行单元包括流量调节阀，以实现流量信息的采集、通信和参数调节。
本申请实施例还提供一种介孔炭加压流化生产方法，其基于前述的介孔炭加压流化生产***；所述介孔炭加压流化生产方法包括：
通过加料罐向反应罐内添加碳源物，通过反应气源向反应罐添加反应气；
反应气和碳源物在反应罐内进行反应生成介孔炭，并产生尾气；
生成的介孔炭从反应罐导入至出料罐等待出料；
产生的尾气通过尾气排气***排出反应罐；
所述感应元件用于感测所述介孔炭加压流化生产方法生产过程中对应的工艺参数，并将感测到的工艺参数通过通信元件发送至所述现场控制器或通过通信网络发送给上位机；所述操作执行单元在所述现场控制器或上位机的控制下执行改变对应工艺参数的操作。
本方案中的介孔炭加压流化生产方法既可以手动控制，又可以自动控制。在自动控制进行介孔炭生产时，基本操作步骤如下：
1.参数设定：设备自动生产分多步骤运行，预先设定每步骤工作时间、阀门动作状态、反吹气时间和时间间隔、反应罐所需压力的参数；
2.温度曲线设定：设定反应罐的初始升温温度、过程升温温度和升温时间以及恒温温度；
3.装料：通过起重设备，打开加料罐的盖子，加入生产原料后关紧盖子；
4.自动运行：阀门控制切换为自动，步骤设置为“0”，写入步骤状态，阀门状态初始化，步骤设置为“1”，写入步骤状态；温度数据写入，并开始加热，设备根据编写好的程序开始自动运行；
5.运行监视：设备自动运行过程中，通过PID自动调节温度、压力等参数，实时监视反应过程中阀门状态、压力、温度等各项数据，期间可通过调整MFC流量的设定值控制反吹气和反应气的流量；
6.结束：生产结束后，步骤自动跳转回步骤“0”，阀门控制切换为手动状态，关闭温度数据的写入，停止加热；点动控制出料阀门的开合进行卸料操作。
本实施例中，各阀件可按需要采用超耐高温球阀，检测元件可采用专用法兰式密封结构，可编程逻辑控制器PLC的硬件配置可配合博途编译的程序进行工作，并利用wincc组态人机交互界面进行远程操作，软硬件结合使用，能够很好地使用生产需求。
本实施例中，加料罐的供料量、反应罐的排气和加热、出料罐的控制阀可采用程序自动控制阀门，加之利用利用预热后的反应气、反吹气对介孔炭材料的自动传输和冷却等，相比于现有的介孔碳生产小型设备，提高了自动化程度、扩大生产规模，极大提高了生产效率和产量。
综合以上描述，采用本发明实施例中的介孔炭自动生产***，自动化程度较高，减少人力和精力，易于操作，避免了生产过程中的人为操作失误引起的产品报废；并且采用工业以太网连接西门子PLC，能够实时数据的监测和上传，远程监测生产情况，及时保存工艺数据，可以优化代替现有小型低自动化介孔炭生产设备；适用于介孔炭材料的高效、连续化、大批量的生产工作。
以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种介孔炭加压流化生产***，其特征在于：
包括生产工艺设备和控制***；
其中，所述生产工艺设备包括：
反应罐，其具有反应腔；所述反应腔用于进行介孔炭生成的流化反应；所述反应罐开设有连通至所述反应腔的加料口、加气口、出料口、反吹口和排气口；
加料罐，其连通至所述反应罐的加料口，用于向所述反应腔提供介孔炭生产的碳源物；
反应气源，其连通至所述反应罐的加气口，用于向所述反应腔提供反应气；
出料罐，其连通至所述反应罐的出料口，用于承接在所述反应腔中生产的介孔炭；
反吹罐，其连通至所述反应罐的反吹口，用于向所述反应腔提供反吹气体；
尾气排气***，其连通至所述反应罐的排气口，用于反应腔的尾气排出；
所述控制***包括现场控制器、上位机和通信网络；所述通信网络用于实现现场控制器和上位机之间的通信；
所述控制***还包括感应元件、通信元件和操作执行单元；
所述感应元件安装在所述生产工艺设备上，用于感测对应的工艺参数，并能够将感测到的工艺参数通过通信元件发送至所述现场控制器或通过通信网络发送给上位机；
所述操作执行单元安装在所述生产工艺设备上，并能够在所述现场控制器或上位机的控制下执行改变对应工艺参数的操作。
2.根据权利要求1所述的介孔炭加压流化生产***，其特征在于：
所述感应元件包括测温元件，所述通信元件包括温度信息传输器，所述对应的所述操作执行单元包括加热元件；和/或，
所述感应元件包括压力变送器，所述通信元件包括压力信息传输器,所述对应的所述操作执行单元包括排气控制阀；和/或，
所述感应元件包括物位变送器，所述通信元件包括物位信息传输器，对应的所述操作执行单元包括供料控制阀；
所述感应元件包括物位变送器，所述通信元件包括物位信息传输器，对应的所述操作执行单元包括供料控制阀；
所述感应元件包括电磁流量计，所述通信元件包括流量记录器，对应的所述操作执行单元包括流量调节阀。
3.根据权利要求1所述的介孔炭加压流化生产***，其特征在于：
所述现场控制器采用西门子S7-1215C的CPU模块，所述通信网络采用工业以太网。
4.根据权利要求1所述的介孔炭加压流化生产***，其特征在于：
所述介孔炭加压流化生产***设有有主控制柜和辅控制柜，所述现场控制器分设于所述主控制柜和所述辅控制柜；
所述主控制柜和所述辅控制柜之间通过采用Profinet工业以太网S7通信。
5.根据权利要求1所述的介孔炭加压流化生产***，其特征在于：
所述尾气排气***包括排气管路和排气控制阀，所述排气控制阀设置在所述排气管路上，用于调节所述尾气排气***的开度。
6.根据权利要求1所述的介孔炭加压流化生产***，其特征在于：
所述生产工艺设备还包括预热器；所述预热器包括多级串联的预热单元；
所述反应气源提供的反应气一路通过所述预热器的所有预热单元后连通至所述加气口、另一路经过所述预热器的部分预热单元后连通至所述加料罐。
7.根据权利要求6所述的介孔炭加压流化生产***，其特征在于：
在所述反应气源和预热器之间的管路上设置有MFC流量控制单元，所述MFC流量控制单元通信连接于所述现场控制器，用于控制反应气的添加量。
8.根据权利要求7所述的介孔炭加压流化生产***，其特征在于：
所述MFC流量控制单元包括电磁流量计、流量记录器和流量控制阀，电磁流量计和流量阀分别设置在反应气源的输出管道上，流量记录器连接电磁流量计和流量阀，并能够将获得的流量信息输送给所述上位机，由上位机分析后用于控制调节流量阀，从而实现反应气的供应流量调节。
9.根据权利要求1所述的介孔炭加压流化生产***，其特征在于：
所述加料罐具有排气口，所述排气口通过管道连通所述尾气排气***，用于加料罐排气。
10.一种介孔炭加压流化生产方法，其特征在于，基于权利要求1-9任一项所述的介孔炭加压流化生产***；所述介孔炭加压流化生产方法包括：
通过加料罐向反应罐内添加碳源物，通过反应气源向反应罐添加反应气；
反应气和碳源物在反应罐内进行反应生成介孔炭，并产生尾气；
生成的介孔炭从反应罐导入至出料罐等待出料；
产生的尾气通过尾气排气***排出反应罐；
所述感应元件用于感测所述介孔炭加压流化生产方法生产过程中对应的工艺参数，并将感测到的工艺参数通过通信元件发送至所述现场控制器或通过通信网络发送给上位机；所述操作执行单元在所述现场控制器或上位机的控制下执行改变对应工艺参数的操作。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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