一种全类型松脂溶解与分离工艺测控及自动生产系统技术方案

本发明专利技术公开了一种全类型松脂溶解与分离工艺测控及自动生产系统和工艺，系统由在线测控系统及自动分离系统构成。基于检测流过带动搅拌器的直流电机电流、间接掌握松脂溶解情况为基础的在线测控系统，涉及物料类型检测及传送控制单元、物量检测控制单元、脂液溶解及温度控制单元、脂液分流控制单元、溶解剂投放装置、恒温调节装置及精脂液流量检测驱动控制系统；自动分离系统，由物料类型待测平台、前/后置物料传送带、粉碎机和研磨机、隔断倾倒装置、恒温搅拌式溶解器、脂液分流器、螺旋式固液分离器及离心式脂液精滤分离器构成。本发明专利技术克服了中温溶解用水量大及效率低下的不足，通过优化溶解与分离过程的参数、实现溶解/脱色剂的精准投放。精准投放。精准投放。

【技术实现步骤摘要】
一种全类型松脂溶解与分离工艺测控及自动生产系统


[0001]本专利技术涉及一种林产化学品制造领域，具体涉及一种全类型松脂溶解与分离工艺测控及自动生产系统，包括采集松脂和落地松脂溶解与分离工艺中的检测与控制方法、并依据该方法构成的一种自动生产系统。

技术介绍

[0002]松脂的初级分离产品，可分为挥发性的松节油(单萜和倍半萜)及不挥发性的松香(二萜类物质)两大类。但从松脂的生产原料端来看，包含两类：一是含有微量杂质的单品种采集松脂或多品种混合采集松脂；二是带有泥土、树皮、松针和虫尸等杂质的“落地松脂”。松脂原料的实际加工一般是通过溶解、粗过滤、静置、澄清、过滤、蒸馏滤液及成品包装的工艺组合共同完成。其中，脂液是通过人工判断溶解程度及手动方式直接介入分离，实现生产从上一工序向下一工序的流动，整个溶解和分离过程无任何自动检测。如：一种利用天然松香及松香厂残渣废液生产松香的方法(CN200610018823.2)、一种制取高纯松香的方法(CN201410192782.3)、一种松香生产工艺(CN201810009160.0)、一种落地松香的生产方法(CN201410138853.1)、一种松香生产加工工艺(CN202010056583.5)等。包含上述专利在内的溶解方案中，虽然给出了溶剂用量的大小范围，但基本还得依赖操作工的经验。这种处理方式在应付单一品种的采集松脂时，还尚可随着经验的丰富有迹可循。但在处理多品种混合采集松脂及落地松脂溶解工艺时，由于松脂原料组分或杂质含量的不同，溶剂用量投放的大小难达精确。如溶剂用量过大，则造成直接浪费；反之，则达到溶解平衡的时间显著延长，或原料的有效成份提取及分离的不充分。
[0003]虽然在“一种制取高纯松香的方法(CN201410192782.3)”和“一种松香生产工艺(CN201810009160.0)”的专利中，采用了水洗的方式，可缩短溶解平衡的时间。但一方面会造成用水量较大；另一方面这两种专利方法，依其溶解配方在处理落地松脂时，其溶剂浪费和原料的有效成份提取不足的缺点，表现特别明显。
[0004]“一种落地松香的生产方法(CN201410138853.1)”和“一种利用天然松香及松香厂残渣废液生产松香的方法(CN200610018823.2)”虽然对落地松脂(松香厂残渣废液因杂质较高，也可广义上归为落地松脂)进行了一定利用，但在落地松脂的脂液溶解和分离工艺中，对松节油的有效收集、“黑松香”成品质量差的改变方面，效果并不理想。“一种松香生产加工工艺(CN202010056583.5)”，所述工艺包括：储脂池、计量槽、废渣回收装置等，实现松香生产加工一级品率提高。从其表述看，所涉及的是松脂脂液的后续加工，与松脂的溶解及脂液的分离仅存在工艺方面的上下游关联。“一种松香生产系统(CN201922248341.1)”包括溶解锅、高位过渡锅、澄清锅以及蒸馏锅等，并依次连接。从松香的生产过程来看，虽包含了溶解与分离工艺，但使用该生产系统的原料为落地松脂时，其松香产品为高杂质的“黑松香”，此为其一；其二，即使在处理多品种混合采集松脂时，溶解时溶剂用量的投放及溶解时间，都较为盲目。“一种从松香生产废水中回收挥发性物质的方法(CN201911020671.3)”，虽涉及广义落地松脂有效成分的回收，但其采用的是：废水静置、过滤、蒸馏等工艺，不包含溶
解工艺。残成松脂有效成分提取方式效率低下，如不结合废水净化及回收，则经济效益小、实际应用价值不大。
[0005]此外，具有高附加值的松节油因对松酯的溶解能力极强，通常用其或其组合作为溶解剂。但无论是作为溶解剂或松脂的分离产品，往往都会在溶解高温加热过程中，容易形成异构物及聚合物，降低溶解能力及高效提取。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种全类型松脂溶解与分离工艺测控及自动生产系统，包括采集松脂和落地松脂溶解与分离工艺中的检测与控制方法、并依据该方法构成的一种自动生产系统。
[0007]本专利技术所使用的技术方案如下：
[0008]一种全类型松脂溶解与分离工艺测控及自动生产系统，系统由在线测控系统及自动分离系统构成；
[0009]在线测控系统是基于检测流过带动搅拌器的直流电机电流，间接掌握松脂溶解情况为基础所组成的测量运算及控制系统，涉及了物料类型检测及传送控制单元、物量检测控制单元、脂液溶解及温度控制单元、脂液分流控制单元、溶解剂投放装置、恒温调节装置及精脂液流量检测驱动控制系统。
[0010]物料类型检测及传送控制单元：对置于物料类型待测平台的生产原料进行拍照，将所拍照片送至处理器，处理器调用设置的“颜色
‑
图像识别”技术判断出物料类型，物料类型信息再由处理器返回至物料类型检测及传送控制单元、脂液分流控制单元，这两个单元将控制信息下达给控制对象的执行机构；
[0011]物量检测控制单元：利用重量传感器对堆积于隔断倾倒装置的物料重量进行判断，检测期间将重量信息发送给处理器，处理器将重量信息通过重量判断程序，当重量超过设定的阈值时，向物料检测控制单元下传隔断、倾倒指令，并由该单元向控制对象的执行机构传送；
[0012]脂液溶解及温度检测控制单元：通过测定带动搅拌体的直流电机电流，间接检测脂液溶解情况，处理器根据溶解情况控制溶解剂投放装置和恒温调节装置来调整全溶解剂投放量和脂液溶解器内/外层间的流体类保温介质的温度；
[0013]恒温调节装置：保证置于脂液溶解器内/外层间的流体类保温介质的温度为一恒值；
[0014]精脂液流量检测及驱动控制系统：采用流量传感器检测从脂液精滤分离器流出的溶液流速，通过启动和停止离心机的驱动系统，将精滤装置内残存的脂液快速脱离或停止。
[0015]优选地，脂液溶解情况的检测依据是：直流电机以某一恒定转速值运动时，由其电流决定的旋转力矩等于作用在搅拌体的反力矩，而在一定温度环境条件下、反力矩的大小又与脂液溶解情况中松脂多类分子综合运动的粘滞系数相关，由此，可得
[0016]电机电流I与脂液溶剂多类分子综合运动粘度μ的函数关系(1)式：
[0017]μ＝a
0x
+a
1x
I+a
2x
I2+
…
+a
nx
I
n
ꢀꢀꢀ
(1)a
0x
…
a
nx
为电流各幂次项系数；
[0018]电流各幂次项系数可通过不同的I与μ组成一个联合方程组，通过矩阵计算多项式的系数值，并给予设置；由于松脂在一定的恒温溶解过程中，(1)式多项式选取的多寡，主要
取决于原料的类型及可接受的计算复杂程度；
[0019]生产原料Ⅰ类(落地松脂)使用的溶解剂为碳酸二甲酯，脱色剂选择糠醛。工艺数学模型中的b1和c1是在一定溶解条件(如溶解温度、水料比等)下，Ⅰ类生产原料有效成份可高效率析出，溶解/脱色剂与原料的配比值经多组数值拟和后，确定的最优值。即：b1和c1过大，造成溶解/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全类型松脂溶解与分离工艺测控及自动生产系统，其特征在于：系统由在线测控系统及自动分离系统构成；在线测控系统是基于检测流过带动搅拌器的直流电机电流，间接掌握松脂溶解情况为基础所组成的测量运算及控制系统，涉及了物料类型检测及传送控制单元、物量检测控制单元、脂液溶解及温度控制单元、脂液分流控制单元、溶解剂投放装置、恒温调节装置及精脂液流量检测驱动控制系统。物料类型检测及传送控制单元：对置于物料类型待测平台的生产原料进行拍照，将所拍照片送至处理器，处理器调用设置的“颜色
‑
图像识别”技术判断出物料类型，物料类型信息再由处理器返回至物料类型检测及传送控制单元、脂液分流控制单元，这两个单元将控制信息下达给控制对象的执行机构；物量检测控制单元：利用重量传感器对堆积于隔断倾倒装置的物料重量进行判断，检测期间将重量信息发送给处理器，处理器将重量信息通过重量判断程序，当重量超过设定的阈值时，向物料检测控制单元下传隔断、倾倒指令，并由该单元向控制对象的执行机构传送；脂液溶解及温度检测控制单元：通过测定带动搅拌体的直流电机电流，间接检测脂液溶解情况，处理器根据溶解情况控制溶解剂投放装置和恒温调节装置来调整全溶解剂投放量和脂液溶解器内/外层间的流体类保温介质的温度；恒温调节装置：保证置于脂液溶解器内/外层间的流体类保温介质的温度为一恒值；精脂液流量检测及驱动控制系统：采用流量传感器检测从脂液精滤分离器流出的溶液流速，通过启动和停止离心机的驱动系统，将精滤装置内残存的脂液快速脱离或停止。2.根据权利要求1所述的一种全类型松脂溶解与分离工艺测控及自动生产系统，其特征在于：脂液溶解情况的检测依据是：直流电机以某一恒定转速值运动时，由其电流决定的旋转力矩等于作用在搅拌体的反力矩，而在一定温度环境条件下、反力矩的大小又与脂液溶解情况中松脂多类分子综合运动的粘滞系数相关，由此，可得电机电流I与脂液溶剂多类分子综合运动粘度μ的函数关系(1)式：μ＝a
0x
+a
1x
I+a
2x
I2+
…
+a
nx
I
n
ꢀꢀ
(1)a
0x
…
a
nx
为电流各幂次项系数；电流各幂次项系数可通过不同的I与μ组成一个联合方程组，通过矩阵计算多项式的系数值，并给予设置；由于松脂在一定的恒温溶解过程中，(1)式多项式选取的多寡，主要取决于原料的类型及可接受的计算复杂程度；生产原料Ⅰ类即落地松脂使用的溶解剂为碳酸二甲酯，脱色剂选择糠醛，其溶解工艺数学模型如式(2)：
生产原料Ⅱ类即采集松脂使用的溶解剂为碳酸二甲酯，脱色剂选择草酸；采集松脂溶解工艺数学模型如式(3)：3.根据权利要求1所述的一种全类型松脂溶解与分离工艺测控及自动生产系统，其特征在于：自动分离系统，由物料类型待测平台、前/后置物料传送带、粉碎机和研磨机、隔断倾倒装置、恒温搅拌式溶解器、脂液分流器、螺旋式固液分离器及离心式脂液精滤分离器构成。4.根据权利要求3所述的一种全类型松脂溶解与分离工艺测控及自动生产系统，其特征在于：恒温搅拌式溶解器包括上方密闭的溶解锅(1)，溶解锅(1)置于密闭的水浴槽(2)内，引水管(3)两端分别接入溶解锅(1)和水浴槽(2)内部下方，溶解锅(1)上方设有溶解剂投放管(4)和脱色剂投放管(5)，溶解锅(1)内部设有搅拌器(6)，溶解锅(1)下方设有粗脂出口管(7)，水浴槽(2)上方还设有除氧纯净水入口管(8)，溶解锅(1)上方设有物料投放管(11)，水浴槽(2)位于溶解锅(1)底部下方发热盘(12)。5.根据权利要求3所述的一种全类型松脂溶解与分离工艺测控及自动生产系统，其特征在于：除氧纯净水入口管(8)上下分别设有上液位传感器(9)、下液位传感器(10)，水浴槽(2)外侧设有保温层(13)。6.根据权利要求3所述的一种全类型松脂溶解与分离工艺测控及自动生产系统，其特征在于：引水管(3)、溶解剂投放管(4)、脱色剂投放管(5)、粗脂出口管(7)、除氧纯净水入口管(8)、物料投放管(11)上设有阀门。7.根据权利要求3所述的一种全类型松脂溶解与分离工艺测控及自动生产系统，其特征在于：主要由引水管及其控制阀、物料投放管及其控制阀、溶解锅、搅拌器及与其刚性连接的直流电机、溶解剂投放管及其控制阀、脱色剂投放管...

【专利技术属性】
技术研发人员：王皓宇，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：