一种用于甲醇净化的自动化监测方法与流程

    技术2025-05-19  5


    本发明涉及甲醇净化,具体为一种用于甲醇净化的自动化监测方法。


    背景技术:

    1、甲醇是一种有机化合物,是结构最为简单的饱和一元醇,现代甲醇是直接从一氧化碳,二氧化碳和氢的一个催化作用的工业过程中制造。甲醇毒性大,不可以饮用。通常用作溶剂、防冻剂、燃料或乙醇变性剂,亦可用于经过酯交换反应生产生物柴油,同时甲醇还可以用作为电池的燃料;

    2、甲醇燃料电池属于低温燃料电池,釆用质子交换膜做固体电解质,甲醇作为燃料,主要由膜电极、双极板、集流板和密封垫片组成。由催化剂层和质子交换膜构成的膜电极是燃料电池的核心部件,燃料电池的所有电化学反应均通过膜电极来完成。质子交换膜的主要功能是传导质子阻隔电子,同时作为隔膜防止两极燃料的互串。催化剂的主要功能是降低反应的活化过电位,促进电极反应迅速进行。使用较多的是pt基负载型催化剂,如pt/c催化剂或ptm/c合金催化剂等。

    3、如中国专利cn115504861b公开的一种耦合co2加氢制甲醇的工艺方法中就实现了粗甲醇的制备,但是甲醇的生产过程中,对粗甲醇的净化是尤为重要的一环,对粗甲醇的净化过程中,涉及到对粗甲醇的初步除杂,以及对粗甲醇溶液调节酸碱度,在酸碱度的调节过程中,需要对粗甲醇的进行采样确定粗甲醇的酸含量或者碱含量,之后对放置甲醇的容器添加相应的试剂(粗甲醇呈酸性就加碱,粗甲醇呈碱性就加酸,相应的试剂后文统称调节试剂),除去甲醇中的酸或者碱,这个方法有以下缺点,一方面是位于容器内(默认大容器)粗甲醇的酸度或者碱度在不同高度的液位下可能是不同的,因此很难定量的确定容器内粗甲醇整体的酸含量或者碱含量;因此在调节ph的过程中需要逐步的添加调节试剂,搅拌并逐步确认甲醇的酸碱度,之后将调节后的粗甲醇输入精馏塔进行脱水处理,当前的这个过程会较为耗时耗力。


    技术实现思路

    1、本发明提供了一种用于甲醇净化的自动化监测方法,用于促进解决上述背景技术中所提到的问题。

    2、本发明提供如下技术方案:一种用于甲醇净化的自动化监测方法,其特征在于:包括,初级净化,

    3、对粗甲醇进行除杂处理,记除杂后甲醇,并调节除杂后甲醇的ph;

    4、初测除杂后甲醇的ph值,初步计算所需调节试剂的含量;

    5、计算分层层数,根据分层层数于除杂后甲醇的所在容器中设置若干取样层,取样层在容器内由上至下依次分为第一取样层、第二取样层……第q取样层,

    6、将每个取样层进行网格化划分,将取样层分为多个取样区间,于每个取样区间内确认一取样点进行取样;取样点包括第一取样点、第二取样点……第n取样点;

    7、计算每个取样点的覆盖体积,则,每个取样点的覆盖体积相同,且覆盖体积=容器内粗甲醇总体积÷n,n为取样点总个数;

    8、检测每个取样点对应酸或碱的单位含量,并计算每个取样点所对应覆盖体积的酸或碱的总含量=每个取样点酸或碱的单位含量×覆盖体积;

    9、将所有的取样点所对应覆盖体积的酸或碱的总含量相加,记为待调整总量;

    10、根据待调整总量计算调节试剂的总需求量,记为体积x,并对体积为x的调节试剂进行稀释处理,得到调节液,记调节液的总体积为s;

    11、通过输送管道输送容器内除杂后甲醇用于脱水分馏,并实时检测输送管道内除杂后甲醇单位时间的流速,实时检测输送管道内除杂后甲醇酸或碱的单位含量,并适应性的向输送管道内添加适量体积的调节液,用于调节除杂后甲醇的ph值;

    12、对调节ph后的除杂后甲醇进行低温分馏进行脱水处理,并对脱水处理后的甲醇进行水含量检测,保留水含量符合标准的甲醇,并将水含量不符合标准的甲醇进行干燥处理,直至甲醇的水含量符合标准。

    13、可选的,通过流量计实时检测输送管道内除杂后甲醇单位时间的流速,所述流量计为超声流量计。

    14、可选的,通过在线浓度计实时检测输送管道内除杂后甲醇的酸或碱的浓度。

    15、可选的,所述计算分层层数,根据分层层数于除杂后甲醇的所在容器中设置多个取样层,取样层在容器内由上至下依次分为第一取样层、第二取样层……第q取样层还包括,

    16、s1、对除杂后甲醇的所在容器由上至下等间距划分多个初始取样层,初始取样层数量记为c,对每个初始取样层随机抽取两处样液进行酸或碱浓度检测,计算每个初始取样层的平均酸或碱的浓度,记为分层浓度;并计算所有相邻分层浓度的差值,取最大值,记为实测差值;

    17、s2、设定酸碱浓度偏差阈值;

    18、若酸碱浓度偏差阈值≥实测差值;则统计当前初始取样层数量作为分层层数;

    19、s3、若酸碱浓度偏差阈值<实测差值,则计算二次取样层数量,

    20、包括,计算单位增层数量,和增层单位个数;

    21、单位增层数量=实测差值÷酸碱浓度偏差阈值;

    22、增层单位个数=c-1;

    23、二次取样层数量=实测差值÷酸碱浓度偏差阈值×(c-1)+c,二次取样层数量取整数;

    24、s4、将二次取样层数量记作初始取样层数量,重复步骤s1-s3,直至酸碱浓度偏差阈值≥实测差值。

    25、可选的,所述通过输送管道输送容器内除杂后甲醇用于脱水分馏,并实时检测输送管道内除杂后甲醇单位时间的流速,实时检测输送管道内除杂后甲醇酸或碱的单位含量,并适应性的向输送管道内添加适量体积的调节液,用于调节除杂后甲醇的ph值包括,

    26、维持输送管道内除杂后甲醇单位时间的流速,记作v1;

    27、获取输送管道的横截面积,记作m1;

    28、实时检测输送管道内除杂后甲醇酸或碱的浓度,记为实际浓度h1;

    29、计算单位时间输送管道内酸或碱的总含量=v1×m1×h1;

    30、根据单位时间输送管道内酸或碱的总含量匹配调节液的体积,记为t;

    31、将输送调节液的管道记作调和管道,获取调和管道的横截面积,记作m2;

    32、则,调节液的单位输送速率=t÷m2。

    33、可选的,所述获取调和管道与输送管道的接口位置;记为调和位置;

    34、输送管道上设置有用于检测输送管道内液体酸或碱浓度的检测装置,记检测装置的位置为起始位置;

    35、获取起始位置和调和位置之间的路程,并计算调整时间间隔;

    36、调整时间间隔=起始位置和调和位置之间的路程÷v1;

    37、获取时间间隔的起始时间时刻,和结束时间时刻,于调整时间间隔内,多次测量输送管道内酸或碱的浓度,并取平均值,将平均值作为实际浓度;

    38、根据实际浓度,于结束时间时刻调整调节液的单位输送速率。

    39、可选的,所述将水含量不符合标准的甲醇进行干燥处理具体包括;

    40、将水含量不符合标准的甲醇记为待干燥甲醇;

    41、将待干燥甲醇置于干燥容器内;

    42、干燥容器包括用于容纳待干燥甲醇的腔室,用于疏导蒸汽的引流管以及用于调整干燥容器绕轴摆动的摆轴;

    43、摆轴装配于升降机构上,升降机构通过支架支撑;

    44、将干燥容器底部竖直置于水浴加热液中,

    45、使得干燥容器数值放置,且使得干燥容器内液体的液面与水浴加热液面处于同一水平面,并记录此时摆轴距离水浴加热液面的高度值,为初始高度值;

    46、设定干燥容器的最大摆动角度,最大摆动角的角度记为j;

    47、将最大摆动角度均分成若干调整角度,

    48、调整干燥容器至每个调整角度,并在每个调整角度上标记干燥容器内液面静止时高度,记为液面变化高度;

    49、计算每个液面变化高度与水浴加热液面的高度差值;

    50、根据各高度差值,调整摆轴距离水浴加热液液面的高度。

    51、可选的,所述根据各高度差值,调整摆轴距离水浴加热液液面的高度具体包括;

    52、获取干燥容器至每个调整角度所对应的干燥容器内液面与水浴加热液面的高度差值;

    53、判断干燥容器所处的当前调整角度,获取干燥容器至当前调整角度所对应的干燥容器内液面与水浴加热液面的高度差值,记为下降值,调整摆轴距离水浴加热液液面的高度,使得摆轴距离水浴加热液面的高度=初始高度值-下降值。

    54、可选的,还包括对干燥容器进行减压处理,

    55、于引流管处设置减压泵,用于调整干燥容器内气压呈负压状态。

    56、本发明具备以下有益效果:

    57、1、该用于甲醇净化的自动化监测方法,通过在纵向均匀形成多个分层进行取样并且在在水平面上划分多个取样区间进行取样能够比较精确的表征出位于容器内除杂后甲醇的整体酸碱度状态,根据取样点的个数以及除杂后甲醇的总体积,计算出每个取样点所能够表征的体积,最后根据每个取样点中酸度或碱度的浓度,初步计算出容器内除杂后甲醇内所含酸或碱的总量,以便于后续ph的调节。

    58、2、该用于甲醇净化的自动化监测方法,通过实时检测输送管道内除杂后甲醇单位时间的流速,实时检测输送管道内除杂后甲醇酸或碱的单位含量,并适应性的向输送管道内添加适量体积的调节液,这种方式避免了背景技术中的酸碱调节方式,在对甲醇的输送过程中,即可根据除杂后甲醇的流速以及酸或碱的单位含量即可适应性匹配调节液的量,从而实现对除杂后甲醇的酸碱度进行调节。

    59、3、该用于甲醇净化的自动化监测方法,首先随机获取初始取样层,之后根据每个初始取样层的酸或碱的浓度差值跟酸碱度偏差阈值之间的倍数关系,来决定在每相邻两个初始取样层之间额外增设的采样层数量,这种方式能够快速的将容器内的除杂后甲醇容易在纵向方向上迅速分成若干取样层,且使得每个取样层之间酸或碱的浓度在阈值范围内,配合对每个取样层水平面上形成的多个取样点,能够更精确的表征出位于容器内除杂后甲醇的整体酸碱度状态,根据取样点的个数以及除杂后甲醇的总体积,计算出每个取样点所能够表征的体积,最后根据每个取样点中酸度或碱度的浓度,初步计算出容器内除杂后甲醇内所含酸或碱的总量,以便于后续ph的调节。

    60、4、该用于甲醇净化的自动化监测方法,除杂后甲醇由起始位置开始流向调和位置时,通过位于起始位置上酸或碱浓度的检测装置实时反映除杂后甲醇酸或碱的含量,从而能够计算出除杂后甲醇由起始位置开始流向调和位置酸或碱的总含量,从而,当除杂后甲醇输送到结束时间时刻时,恰好输送至调和位置,位于调和位置处的调节液即可根据除杂后甲醇由起始位置开始流向调和位置这一段酸或碱的总含量来适应性调整调节液的单位输送速率,这种方式不近能够简化酸碱调节的流程,还可以再运输过程进行,节省时间,提高效率。

    61、5、该用于甲醇净化的自动化监测方法,判断干燥容器所处的当前调整角度,获取干燥容器至当前调整角度所对应的干燥容器内液面与水浴加热液面的高度差值,记为下降值,调整摆轴距离水浴加热液液面的高度,一方面摆轴的摆动能够促进干燥容器内液面的摆动,起到均匀受热的作用,且摆轴摆动的过程中能够根据摆动的角度来适应性向上或者向下调整干燥容器,即便因为摆动所造成其内部液面升高,也能够及时的调整到水浴加热的液面中,并且调整后的高度满足摆轴距离水浴加热液面的高度=初始高度值-下降值,既不会使得干燥容器内液体液面脱离水浴加热液面,也尽量减少水浴加热液面覆盖干燥容器内液面的上部空间,避免高温度的水浴加热液面对干燥容器内的气体过度加热,尽可能减小加热所造成的不良影响。


    技术特征:

    1.一种用于甲醇净化的自动化监测方法,其特征在于:包括,初级净化,

    2.根据权利要求1所述的用于甲醇净化的自动化监测方法,其特征在于:通过流量计实时检测输送管道内除杂后甲醇单位时间的流速,所述流量计为超声流量计。

    3.根据权利要求1所述的用于甲醇净化的自动化监测方法,其特征在于:通过在线浓度计实时检测输送管道内除杂后甲醇的酸或碱的浓度。

    4.根据权利要求1所述的用于甲醇净化的自动化监测方法,其特征在于:所述计算分层层数,根据分层层数于除杂后甲醇的所在容器中设置多个取样层,取样层在容器内由上至下依次分为第一取样层、第二取样层……第q取样层还包括,

    5.根据权利要求1所述的用于甲醇净化的自动化监测方法,其特征在于:所述通过输送管道输送容器内除杂后甲醇用于脱水分馏,并实时检测输送管道内除杂后甲醇单位时间的流速,实时检测输送管道内除杂后甲醇酸或碱的单位含量,并适应性的向输送管道内添加适量体积的调节液,用于调节除杂后甲醇的ph值包括:

    6.根据权利要求5所述的用于甲醇净化的自动化监测方法,其特征在于:所述获取调和管道与输送管道的接口位置,记为调和位置;

    7.根据权利要求1所述的用于甲醇净化的自动化监测方法,其特征在于:所述将水含量不符合标准的甲醇进行干燥处理具体包括;

    8.根据权利要求7所述的用于甲醇净化的自动化监测方法,其特征在于:所述根据各高度差值,调整摆轴距离水浴加热液液面的高度具体包括;

    9.根据权利要求7所述的用于甲醇净化的自动化监测方法,其特征在于:还包括对干燥容器进行减压处理,


    技术总结
    本发明涉及甲醇净化技术领域,且公开了一种用于甲醇净化的自动化监测方法,对粗甲醇进行除杂处理,记除杂后甲醇,并调节除杂后甲醇的PH;初测除杂后甲醇的PH值,初步计算所需调节试剂的含量;并对调节试剂进行稀释处理得到调节液,通过输送管道输送容器内除杂后甲醇用于脱水分馏。通过实时检测输送管道内除杂后甲醇单位时间的流速,实时检测输送管道内除杂后甲醇酸或碱的单位含量,并适应性的向输送管道内添加适量体积的调节液,这种方式避免了背景技术中的酸碱调节方式,在对甲醇的输送过程中,即可根据除杂后甲醇的流速以及酸或碱的单位含量即可适应性匹配调节液的量,从而实现对除杂后甲醇的酸碱度进行调节。

    技术研发人员:李科,李丹妮
    受保护的技术使用者:上海昂泰兰捷尔系统集成有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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