CO sub>2 /sub>超临界分离萃取装置原理及控制系统的设计

摘 要： 　　介绍了西门子S7-200PLC跟炜煌微型打印机以及HITECH触摸屏在CO2超临界分离萃取装置中的应用，简述了控制系统总体方案，硬件构成及PLC程序设计的功能特点 关键词： 　　超临界萃取，PLC；打印机，PID Abstract: 　　this paper introduction the S7-200 PLC and WeiHuang printer used in CO2 extraction equipment 。 give a introduction about the control system 。 the function characteristic of the hardware and the PLC programming design。 Key Words： 　　extraction , PLC, printer ，PID 一 前言 　　CO2超临界萃取技术是当前国际上公认的最理想的分离技术，它是将CO2压缩调温（7.3MPa,31℃以上）达到超临界状态，用以萃取分离各种有用物质。代替传统的有机溶剂萃取、水蒸汽蒸馏以及蒸馏技术。具有无毒、无污染、节能、保存物质活性、分离简单等优点。 应用范围 1．从酒花中提取酒精油、酒花浸膏等。 2．从小麦胚芽、玉米胚芽中提取胚芽油，胚芽油可以生产保健品、高级化妆品，剩下的物质可做高级食品添加剂和饮料等，没有任何损失。一步生产出精油，省去精制过程。 3．从月见草种子中、发酵菌体中提取γ－亚麻酸，γ－亚麻酸是世界上公认的保健营养素，可生产保健品、婴儿食品和老年保健食品等。 4．γ从辣椒中提取辣椒红色素、油脂和辣素。达到国际标准，有较好的经济效益。 　　该项技术特别适于有一定基础的面粉加工厂、淀粉厂、制药厂和化妆品厂等，由于该技术超前先进，不需要锅炉，占在面积不大，有电源即可。生产能力可大可小，设备容量从2L～350L不等，可根据需要任意选用。 二 装置组成及工作原理 　　此设备以前用按钮来实现，由于该设备动作需平稳、准确，因此要求该设备的控制系统具有较强的抗干扰性、灵活性和友好的人机界面，操作简单方便。显然如用普通继电器控制或单片微机控制，很难达到上述要求。故在该产品的控制系统设计中，采用西门子CPU224 PLC作为系统控制核心，以HITECH PWS3261彩色触摸屏作为主要的人机对话界面，较好的满足了上述要求， 美观大方。 用了炜煌微型打印机， 可以将数据定时打印出来 ，以便分析，参考。 装置的说明 设备由三大部分组成。 流质CO2系统 由贮罐和泵组成 萃取系统 由一个萃取釜及管道组成。 分离系统 由二个分离釜和分离柱组成（分离柱可用于萃取）可通过阀门的不同组合。 它们的管道互相连在一起。 控制和观察在控制盘和现场仪表实现。 设备和人员的安全由电触点表及安全阀压力监控系统得到保证，达到全部安全要求。 CO2系统说明 　　气瓶CO2经储罐夹套内盘管过冷后以液体状态进入贮罐C，被泵HP1抽取，其压力升至萃取压力，在泵出口的换热器EX1把CO2温度升至成要求的萃取温度，然后CO2被当作溶剂加入萃取釜E达到萃取过程的需要条件，萃取釜E的萃取温度由温度控制器并通过热水箱保持稳定不变，装料吊蓝硬质密封及过滤器可保证溶剂均匀流过原料，原料中可溶性成份得到去除，并溶在溶剂中，萃取釜E萃取压力由V2-1控制，若不使用分离柱，则要关闭V4，V2。而分离柱的压力保证则由V5-1控制，同时溶有萃取物料的CO2溶剂进入分离釜S2内，然后通过S2外壁装有的换热器将溶剂彻底蒸发，这就使萃取物彻底从CO2中分离出来，沉淀出的萃取物被收集釜底部，分离釜，分离柱的工作温度控制由温度控制器并通过热水箱来实现，分离后的CO2又经盘管进行降温，CO2再被液化。（如何利用S1由工艺决定）。 三 PLC控制系统的设计 。 　　控制系统的硬件构成如图所示。

　　软件设计： 该系统中有数字开关量 ，有模拟量输入输出 ， 开关量通过在触摸屏中做按钮 ， 通过PLC程序 ，来控制各种泵的起停， 加热器的开关，通过采集的温度， 经过PLC的逻辑运算，控制加热器 ， 使温度在一个设定的范围内波动 。 　　由于本系统中流量希望在恒定 ，所以对变频器实行了PID控制 ，通过把流量的模拟量输入到PLC， 经过PID运算, 给出一个模拟量输出到变频器 ，通过改变变频器的频率来控制流量的恒定 。 四 结果分析 　　在该系统中，控制系统完全取代了原来的按钮控制， 把原来系统中所有的按钮都显示在一个人机界面上 ， 简洁， 美观 ，大方 ， 节省空间， 操作方便 。 通过PLC的逻辑运算控制 ， 控制精度更高 ， 产品的质量有了很大提高 ， 通过对流量的PID控制，流量比原来更加稳定。 达到了很好的效果 。本技术生产出的产品为高附加值产品，用于出口和内销，市场前景好，经济效益显著。该设备可生产多种产品，抗风险能力强。 已经大范围推广应用 。 参考文献 1．<西门子> 2．<西门子 s7-200=""> 3.

项目负责人： 覃宁凤 2005－9－14于广州