申请日2011.11.11
公开(公告)日2012.04.18
IPC分类号G05B11/42
摘要
本发明公开了废水余热循环利用的药液提取浓缩自动控制系统，包括药液提取装置、药液浓缩装置、一换热装置、一冷凝缸以及PID控制器，药液浓缩装置设有一用于排出废水的废水引出口，废水引出口将废水导入换热装置进行换热冷却，换热冷却后的废水导入冷凝缸，冷凝缸中的废水导入药液提取装置作为药液提取装置的提取用水使用，所述PID控制器分别与药液提取装置及药液浓缩装置电连接，以对药液提取和药液浓缩进行PID控制。本系统通过将浓缩后的废水及其余热再次用于提取工序中，实现了废水余热的循环利用，降低了对环境的污染和提取工序中的能源需求;整个工序均由PID控制器进行控制，提高了生产效率和生产标准化水平，实现了提取浓缩的自动化。
权利要求书
1.废水余热循环利用的药液提取浓缩自动控制系统，其特征在于：包括药 液提取装置及药液浓缩装置，所述药液提取装置与药液浓缩装置管路连接，以 将药液提取装置输出的提取液导入药液浓缩装置进行浓缩操作，所述药液浓缩 装置设有一用于排出废水的废水引出口;本发明系统还包括一换热装置、一冷 凝缸以及PID控制器，所述药液浓缩装置的废水引出口通过管路将废水导入换 热装置进行换热冷却，换热装置通过管路将换热冷却后的废水导入冷凝缸，冷 凝缸通过管路与药液提取装置相连接，以将冷凝缸中的废水导入药液提取装置 作为药液提取装置的提取用水使用，所述药液浓缩装置还连接有用于存放浓缩 液的浓缩液缸，所述PID控制器分别与药液提取装置及药液浓缩装置电连接， 以对药液提取和药液浓缩进行PID控制。
2.根据权利要求1所述的废水余热循环利用的药液提取浓缩自动控制系统， 其特征在于：所述药液提取装置设置有用于进行药液提取操作的提取罐、用于 存蓄提取液的贮药罐，所述提取罐连接有用于导入提取蒸汽的提取蒸汽输入管 路、用于导入提取用水的提取用水输入管路以及原料输入口;所述提取罐设置 有第一温度传感器和第一压力传感器，所述提取罐和贮药罐之间的管路设置有 第一电磁阀，第一温度传感器以及第一压力传感器均与PID控制器电连，一方 面将各现场传感数据发送给PID控制器，另一方面PID控制器分析接收到的现 场传感数据并反馈相应控制指令以控制提取罐进行相应工作以及控制提取罐和 贮药罐之间第一电磁阀的开关。
3.根据权利要求2所述的废水余热循环利用的药液提取浓缩自动控制系统， 其特征在于：所述药液浓缩装置设置有加热蒸发室、分离室以及升温升压泵;
所述加热蒸发室与贮药罐连接的管路设置有第一动力泵;
所述加热蒸发室设置有用于将提取液进行热交换以分离出第一阶段浓缩 液、第一阶段升温蒸汽以及废水的热处理段;
所述加热蒸发室通过管路将第一阶段升温蒸汽传至分离室，所述分离室用 于将升温蒸汽分离出第二阶段浓缩液及低温蒸汽，所述升温升压泵介接在加热 蒸发室与分离室之间，用于将所述低温蒸汽升温升压后变成第二阶段升温蒸汽 并传回加热蒸发室，以使得加热蒸发室的热处理段对第二阶段升温蒸汽进行换 热，进一步分离出第三阶段浓缩液和废水;
所述第一动力泵设置有第二温度传感器，所述热处理段、第一动力泵及其 第二温度传感器均与PID控制器电连，PID控制器通过第二温度传感器控制第一 动力泵传导达到PID预设温度值的提取液输入加热蒸发室，另一方面，PID控制 器还控制热处理段进行工作。
4.根据权利要求3所述的废水余热循环利用的药液提取浓缩自动控制系统， 其特征在于：所述第一动力泵与加热蒸发室除通过一管路直接连接外，第一动 力泵还通过换热装置与加热蒸发室管路连接，换热装置对废水进行换热得到的 热量对第一动力泵传导的提取液进行二次进热再进入加热蒸发室。
5.根据权利要求4所述的废水余热循环利用的药液提取浓缩自动控制系统， 其特征在于：所述加热蒸发室和分离室均连接至第二动力泵，第二动力泵通过 管路分别与浓缩液缸、加热蒸发室连接，所述第二动力泵设置有与PID控制器 电连的用于检测浓缩液浓度的浓度检测装置，当浓度检测装置检测到浓缩液浓 度未达到PID预设的浓度值时，PID控制器控制第二动力泵将浓缩液通过管路再 次传导至加热蒸发器，当浓度检测装置检测到浓缩液浓度达到PID预设的浓度 值时，PID控制器控制第二动力泵将浓缩液传导至浓缩液缸。
6.利用权利要求1至5任一项所述废水余热循环利用的药液提取浓缩自动 控制系统所实现的方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
A、PID控制器控制药液提取装置对原料进行药液提取操作，输出提取液;
B、PID控制器控制药液浓缩装置对步骤A输出的提取液进行浓缩操作，输 出浓缩液至浓缩液缸，并通过废水引出口输出浓缩操作中产生的废水;
C、PID控制器控制换热装置将步骤B所产生的废水进行进行换热冷却，并 将换热冷却后的废水导入冷凝缸，冷凝缸通过管路与药液提取装置相连接，以 将冷凝缸中的废水导入药液提取装置作为药液提取装置的提取用水使用。
7.利用权利要求6所述的基于废水余热循环利用的药液提取浓缩自动控制 方法，其特征在于，步骤A所述提取操作的具体方法如下：
原料加入提取罐后，PID控制器通过第一温度传感器和第一压力传感器传来 的提取罐内温度和压力数据，控制导入提取蒸汽和提取用水，使得提取罐内达 到PID预设的温度值和压力值，PID控制器控制提取罐的工作时间，当达到预设 的提取时间时，PID控制器打开第一电磁阀以将提取罐中的提取液导入贮药罐， 所述预设的温度值和压力值可根据具体原料的提取浓缩要求来确定。
8.利用权利要求7所述的基于废水余热循环利用的药液提取浓缩自动控制 方法，其特征在于，步骤B所述浓缩操作的具体方法如下：
B1、PID控制器通过第二温度传感器控制第一动力泵将贮药罐的提取液提高 到预设的温度值，第一动力泵将达到预设温度值的提取液传导至加热蒸发室， 所述预设的温度值由PID控制器可根据具体原料的提取浓缩要求来确定;
B2、PID控制器控制热处理段对提取液进行热交换操作，分离出留在加热蒸 发室底部的第一阶段浓缩液、位于热处理段下端的第一阶段升温蒸汽以及废水;
B3、步骤B2的升温蒸汽排入分离室，PID控制器控制分离室将升温蒸汽分 离出留在分离室底部的第二阶段浓缩液及低温蒸汽;
B4、PID控制器控制升温升压泵将所述低温蒸汽升温升压后变成第二阶段升 温蒸汽并传回加热蒸发室，加热蒸发室的热处理段对第二阶段升温蒸汽进行换 热，进一步分离出第三阶段浓缩液和废水;
B5、加热蒸发器的废水通过废水引出口输出，加热蒸发室和分离室中的浓 缩液输出至浓缩液缸。
9.利用权利要求8所述的基于废水余热循环利用的药液提取浓缩自动控制 方法，其特征在于：步骤B1所述第一动力泵将达到预设温度值的提取液传导至 加热蒸发室的过程中，达到预设温度值的提取液除直接输入至加热蒸发室外， 第一动力泵还通过管路将部分提取液传导至换热装置，换热装置对加热蒸发器 输出的废水进行换热冷却后得到的热量供给所述达到预设温度值的提取液，进 一步提高提取液的温度后再传导至加热蒸发室。
10.利用权利要求9所述的基于废水余热循环利用的药液提取浓缩自动控 制方法，其特征在于：步骤B5所述加热蒸发室和分离室中的浓缩液首先由第二 动力泵中的浓度检测装置进行检测是否达到PID控制器预设的浓度值，如达到 则将达标浓缩液传导至浓缩液缸，否则第二动力泵将浓缩液再次传导至加热蒸 发器。
说明书
废水余热循环利用的药液提取浓缩自动控制系统及方法
技术领域
本发明涉及药液提取浓缩技术，具体是指一种废水余热循环利用的药液提 取浓缩自动控制系统及方法。
背景技术
现有的药液工业化生产流程主要由提取、过滤、浓缩、醇沉、吸附、洗脱、 收膏、干燥、制剂及相应的乙醇回收等工序组成，而其中的提取、浓缩工序是 关键。药液提取浓缩的核心指标在于有效成分的提取率和以及提取液的纯度， 由于中药、藏药等药物的原料所含成分极其复杂，除含有效成分外，通常还含 有大量的无效成分甚至于有毒成分，所以提取、浓缩水平很大程度上决定了药 液的质量和疗效。
传统的药液提取浓缩方法有煎煮法、回流法、浸渍法以及渗漉法等等，其自 动化水平不高，由于提取、浓缩工序都是多变量、扰动大、非线性的复杂动态 系统，传统的方法需要借助手工操作、记录、检测以及人为判断提取、浓缩工 序各环节的时间、温度、压力等关键性参数标准，人为的操作及判断必然造成 各批次工序中操作时间、温度、压力的不统一，从而实现药液质量不均一，同 时也造成药液的提取率、药液浓度偏低，而且，生产效率低、操作复杂、生产 标准化低、生产成本高。另外，各工序采用人工记录和检测关键性参数，亦容 易造成药液的生产过程缺乏追溯性，不便于进行查询、分析。
在考虑药液提取率和纯度的同时，还应该尽量降低生产过程中的环保因素， 传统的药液提取浓缩工序中，通常将各工序环节产生的废水及其携带的余热直 接排出，对环境造成了污染，如需要降低污染，还需要设置专门的处理设备对 废水进行处理，以降低污染。
综上所述，传统的药液提取浓缩技术，由于其缺乏自动化控制手段及对废 水余热的回收，不仅造成提取率和纯度偏低，生产效率低、操作复杂、生产标 准化低、生产成本高、生产过程缺乏追溯性，而且容易对环境造成污染。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中的不足之处，提供一种废水余热循环 利用的药液提取浓缩自动控制系统，本系统通过将浓缩后的废水及其余热再次 用于提取工序中，实现了废水余热的循环利用，一方面降低了对环境的污染， 另一方面降低了提取工序中的能源需求;同时，整个药液提取浓缩工序均由PID 控制器进行控制，提高了生产效率和生产标准化水平，实现了提取浓缩的自动 化。
本发明的另一目的在于提供上述废水余热循环利用的药液提取浓缩自动控 制系统所实现的基于废水余热循环利用的药液提取浓缩自动控制方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：废水余热循环利用的药液提 取浓缩自动控制系统，包括药液提取装置及药液浓缩装置，所述药液提取装置 与药液浓缩装置管路连接，以将药液提取装置输出的提取液导入药液浓缩装置 进行浓缩操作，所述药液浓缩装置设有一用于排出废水的废水引出口;本发明 系统还包括一换热装置、一冷凝缸以及PID控制器，所述药液浓缩装置的废水 引出口通过管路将废水导入换热装置进行换热冷却，换热装置通过管路将换热 冷却后的废水导入冷凝缸，冷凝缸通过管路与药液提取装置相连接，以将冷凝 缸中的废水导入药液提取装置作为药液提取装置的提取用水使用，所述药液浓 缩装置还连接有用于存放浓缩液的浓缩液缸，所述PID控制器分别与药液提取 装置及药液浓缩装置电连接，以对药液提取和药液浓缩进行PID控制。
为实现对药液提取工序的PID控制，所述药液提取装置设置有用于进行药 液提取操作的提取罐、用于存蓄提取液的贮药罐，所述提取罐连接有用于导入 提取蒸汽的提取蒸汽输入管路、用于导入提取用水的提取用水输入管路以及原 料输入口;所述提取罐设置有第一温度传感器和第一压力传感器，所述提取罐 和贮药罐之间的管路设置有第一电磁阀，第一温度传感器以及第一压力传感器 均与PID控制器电连，一方面将各现场传感数据发送给PID控制器，另一方面 PID控制器分析接收到的现场传感数据并反馈相应控制指令以控制提取罐进行 相应工作以及控制提取罐和贮药罐之间第一电磁阀的开关。
为实现对药液浓缩工序的PID控制，所述药液浓缩装置设置有加热蒸发室、 分离室以及升温升压泵;
所述加热蒸发室与贮药罐连接的管路设置有第一动力泵;
所述加热蒸发室设置有用于将提取液进行热交换以分离出第一阶段浓缩 液、第一阶段升温蒸汽以及废水的热处理段;
所述加热蒸发室通过管路将第一阶段升温蒸汽传至分离室，所述分离室用 于将升温蒸汽分离出第二阶段浓缩液及低温蒸汽，所述升温升压泵介接在加热 蒸发室与分离室之间，用于将所述低温蒸汽升温升压后变成第二阶段升温蒸汽 并传回加热蒸发室，以使得加热蒸发室的热处理段对第二阶段升温蒸汽进行换 热，进一步分离出第三阶段浓缩液和废水。
贮药罐内的提取液可能由于长时间放置造成温度降低，为提高加热蒸发室 的热处理段对提取液的热交换效率，所述第一动力泵设置有第二温度传感器， 所述热处理段、第一动力泵及其第二温度传感器均与PID控制器电连，PID控制 器通过第二温度传感器控制第一动力泵传导达到PID预设温度值的提取液输入 加热蒸发室，另一方面，PID控制器还控制热处理段进行工作。
为进一步提高进入加热蒸发室的提取液温度，所述第一动力泵与加热蒸发 室除通过一管路直接连接外，第一动力泵还通过换热装置与加热蒸发室管路连 接，换热装置对废水进行换热得到的热量对第一动力泵传导的提取液进行二次 进热再进入加热蒸发室，以减少热处理段在进行热交换时的能源损耗。
所述加热蒸发室和分离室均连接至第二动力泵，第二动力泵通过管路分别 与浓缩液缸、加热蒸发室连接，所述第二动力泵设置有与PID控制器电连的用 于检测浓缩液浓度的浓度检测装置，当浓度检测装置检测到浓缩液浓度未达到 PID预设的浓度值时，PID控制器控制第二动力泵将浓缩液通过管路再次传导至 加热蒸发器，当浓度检测装置检测到浓缩液浓度达到PID预设的浓度值时，PID 控制器控制第二动力泵将浓缩液传导至浓缩液缸。
上述系统所实现的基于废水余热循环利用的药液提取浓缩自动控制方法， 包括如下操作步骤：
A、PID控制器控制药液提取装置对原料进行药液提取操作，输出提取液;
B、PID控制器控制药液浓缩装置对步骤A输出的提取液进行浓缩操作，输 出浓缩液至浓缩液缸，并通过废水引出口输出浓缩操作中产生的废水;
C、PID控制器控制换热装置将步骤B所产生的废水进行进行换热冷却，并 将换热冷却后的废水导入冷凝缸，冷凝缸通过管路与药液提取装置相连接，以 将冷凝缸中的废水导入药液提取装置作为药液提取装置的提取用水使用。
上述方法中，步骤A所述提取操作的具体方法如下：
原料加入提取罐后，PID控制器通过第一温度传感器和第一压力传感器传来 的提取罐内温度和压力数据，控制导入提取蒸汽和提取用水，使得提取罐内达 到PID预设的温度值和压力值，PID控制器控制提取罐的工作时间，当达到预设 的提取时间时，PID控制器打开第一电磁阀以将提取罐中的提取液导入贮药罐， 所述预设的温度值和压力值可根据具体原料的提取浓缩要求来确定。
上述方法中，步骤B所述浓缩操作的具体方法如下：
B1、PID控制器通过第二温度传感器控制第一动力泵将贮药罐的提取液提高 到预设的温度值，第一动力泵将达到预设温度值的提取液传导至加热蒸发室， 所述预设的温度值由PID控制器可根据具体原料的提取浓缩要求来确定;
B2、PID控制器控制热处理段对提取液进行热交换操作，分离出留在加热蒸 发室底部的第一阶段浓缩液、位于热处理段下端的第一阶段升温蒸汽以及废水;
B3、步骤B2的升温蒸汽排入分离室，PID控制器控制分离室将升温蒸汽分 离出留在分离室底部的第二阶段浓缩液及低温蒸汽;
B4、PID控制器控制升温升压泵将所述低温蒸汽升温升压后变成第二阶段升 温蒸汽并传回加热蒸发室，加热蒸发室的热处理段对第二阶段升温蒸汽进行换 热，进一步分离出第三阶段浓缩液和废水;
B5、加热蒸发器的废水通过废水引出口输出，加热蒸发室和分离室中的浓 缩液输出至浓缩液缸。
上述方法中，步骤B1所述第一动力泵将达到预设温度值的提取液传导至加 热蒸发室的过程中，达到预设温度值的提取液除直接输入至加热蒸发室外，第 一动力泵还通过管路将部分提取液传导至换热装置，换热装置对加热蒸发器输 出的废水进行换热冷却后得到的热量供给所述达到预设温度值的提取液，进一 步提高提取液的温度后再传导至加热蒸发室，以此降低热处理段的能源损耗。
上述方法中，步骤B5所述加热蒸发室和分离室中的浓缩液首先由第二动力 泵中的浓度检测装置进行检测是否达到PID控制器预设的浓度值，如达到则将 达标浓缩液传导至浓缩液缸，否则第二动力泵将浓缩液再次传导至加热蒸发器。
上述方法中，PDI控制器记录第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力 传感器以及浓度检测装置传来的数据，以便与追溯分析。
本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：
1、本发明系统通过将浓缩后的废水及其余热再次用于提取工序中，实现了 废水余热的循环利用，一方面降低了对环境的污染，另一方面降低了提取工序中 的能源需求
2、本发明中，药液提取时的温度、压力，药液浓缩步骤的浓度等均由PID 控制器进行标准化控制，提高了生产效率和生产标准化水平，实现了提取浓缩的 自动化。
