智能自动化化学反应系统及其控制方法与流程

本发明涉及化工，尤其涉及一种智能自动化化学反应系统及其控制方法。

背景技术：

1、随着化学工业的迅速发展，自动化水平的提高成为推动行业技术升级的关键。然而，传统智能自动化化学反应系统在这一进程中暴露出一系列问题。

2、现有的化学反应系统中虽然存在使用锁扣技术，但是该技术在锁定状态的反馈机制和安全性上存在明显不足，无法实时监控和反馈锁定状态的变化，特别是在面对高温、高压的苛刻反应条件时，可能带来严重的安全隐患，增加了操作风险；以及，样品取样与处理过程仍然依赖于手动操作，这不仅增加了操作复杂性，而且在多个环节中可能引入污染源，导致样品的纯度和实验结果的准确性受到影响；此外，手动操作的效率较低，难以满足现代化生产中对高频率、大批量取样的需求。针对上述出现的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、发明目的：提供一种智能自动化化学反应系统及其控制方法，以至少解决上述现有技术中存在的问题之一。

2、技术方案：一种智能自动化化学反应系统，包括：机架；两驱动机构，沿第一方向相对设置于所述机架的内侧；反应釜，沿所述第一方向设置于两所述驱动机构之间；釜盖组件，盖设于所述反应釜顶部，且其两侧分别与两所述驱动机构相连；至少两组智能锁扣系统，沿所述第一方向相对设置于所述釜盖组件顶部，且其输出端与所述反应釜相抵或远离设置；密封取样装置，沿所述第一方向与所述釜盖组件的顶部相连，且其取样端设置于所述反应釜内；及样品预处理装置，沿第二方向与靠近所述密封取样装置一侧的一所述驱动机构相连；其中，通过至少两组所述智能锁扣系统将所述釜盖组件与所述反应釜智能锁扣配合，并通过所述密封取样装置将所述反应釜内的溶剂取样至预设位置，所述样品预处理装置按照预设移动路径将预处理后的样品溶剂由所述预设位置定向移动至指定位置，以使化学反应系统集成智能锁扣、自动取样和自动样品预处理功能。

3、作为优选，所述釜盖组件的顶部沿所述第一方向设置有用于待冷却装置的循环冷凝工作的循环冷凝装置，所述循环冷凝装置的底部与所述反应釜相连通，所述循环冷凝装置与所述密封取样装置相对设置。

4、作为优选，所述釜盖组件的顶部沿第三方向且远离所述密封取样装置一侧还设置有ph检测装置，所述ph检测装置分别与所述循环冷凝装置和所述密封取样装置相对设置。

5、作为优选，所述釜盖组件的顶部沿所述第一方向且远离所述样品预处理装置一侧还设置有加样装置，所述加样装置与所述循环冷凝装置相邻设置且相互连通。

6、作为优选，所述釜盖组件的顶部沿所述第一方向还设置有搅拌机构，所述搅拌机构的输出端延伸至所述反应釜内，所述搅拌机构位于所述循环冷凝装置和所述密封取样装置之间；

7、其中，所述密封取样装置、所述搅拌机构和所述循环冷凝装置沿所述第三方向设置。

8、作为优选，所述机架上还设置有用于反应釜和/或外接设备放料、循环、排空和清洗的反应釜循环排空系统，所述反应釜循环排空系统与所述反应釜相连通。

9、作为优选，所述机架上还设置有用于对反应釜智能控温的反应釜智能控温系统，所述反应釜智能控温系统与所述反应釜相连通。

10、作为优选，所述样品预处理装置、所述加样装置和所述反应釜循环排空系统内分别设置有至少一多通道流体阀。

11、作为优选，所述机架上还设置有电气控制柜，所述电气控制柜分别与所述驱动机构、所述智能锁扣系统、所述密封取样装置、所述样品预处理装置、所述循环冷凝装置、所述ph检测装置、所述加样装置、所述搅拌机构和所述反应釜循环排空系统电连接；所述电气控制柜内设置有主控制器；

12、其中，所述电气控制柜根据操作指令分别发出控制指令控制所述驱动机构、所述智能锁扣系统、所述密封取样装置、所述样品预处理装置、所述循环冷凝装置、所述ph检测装置、所述加样装置、所述搅拌机构和所述反应釜循环排空系统动作，以使化学反应系统具备智能锁扣、取样、流体控制、样品预处理、冷凝回流与精馏、智能放料和数控阀门功能。

13、作为优选，所述智能锁扣系统包括：第一驱动组件；第一支撑组件，靠近所述第一驱动组件输出端且沿所述第一方向与所述第一驱动组件相连；螺旋锁紧组件，沿所述第一方向与所述第一驱动组件的输出端相连，且至少其末端远离所述第一支撑组件；压力感应部件，设置于所述第一驱动组件和所述螺旋锁紧组件之间；及限位感应组件，与所述第一支撑组件相连，且其感应侧与所述第一驱动组件的输出端相连；主控制器，分别与所述第一驱动组件、所述压力感应部件和所述限位感应组件电连接；其中，当所述压力感应部件和所述限位感应组件将实时感应信号发送至所述主控制器时，所述主控制器根据反馈的感应信号发出控制信号控制所述第一驱动组件动作，所述第一驱动组件带动所述螺旋锁紧组件同步动作，以控制设置于所述螺旋锁紧组件末端的釜盖与釜体相锁紧或开启。

14、作为优选，所述密封取样装置包括：支架、设于所述支架上的取样器与升降组件，所述取样器位于待取样装置内，所述升降组件与所述取样器连接并驱动所述取样器移动取样；所述待取样装置设有取样孔，通过所述取样孔将所述取样器内的样液取出，所述取样器与所述待取样装置之间通过凹凸结构抵接密封，所述凹凸结构对所述取样孔周侧形成密封。

15、作为优选，所述样品预处理装置包括：取样单元，用于吸取样品液；定量阀单元，与所述取样单元连接，且所述定量阀单元连接有稀释液储液单元；稀释过滤单元，与所述定量阀单元连接，用于将所述样品液与稀释液混合、过滤；及送样单元，用于传输运送混合、过滤后的所述样品液。

16、作为优选，所述循环冷凝装置包括：包括：冷凝管，与所述待冷却装置连接并连通；制冷单元，与所述冷凝管连接，用于为所述冷凝管提供冷却液；第一阀体，连接所述冷凝管与所述待冷却装置；及第二阀体，与所述冷凝管连接，并外接有储存容器。

17、作为优选，所述反应釜循环排空系统包括：依次连通的反应釜、第二驱动部件和外接设备；所述反应釜、所述第二驱动部件和所述外接设备之间分别通过溶剂循环管路和溶剂排空管路相连通；其中，所述循环排空系统具有溶剂循环模式和溶剂排空模式；所述循环排空系统切换至所述溶剂循环模式时，所述溶剂循环管路中的预设第一阀组按照预设顺序开启或关闭，通过所述第二驱动部件驱动所述反应釜和所述外接设备按照预设所述溶剂循环管路循环溶剂；所述循环排空系统切换至所述溶剂排空模式时，所述溶剂排空管路中的预设第二阀组按照预设顺序开启或关闭，通过所述第二驱动部件驱动至少所述反应釜和/或所述外接设备按照所述溶剂排空管路排空溶剂。

18、作为优选，所述反应釜智能控温系统包括：冷液箱和热液箱，所述反应釜通过管道组件与所述冷液箱和所述热液箱连通，所述管道组件上设有阀门组件，所述阀门组件用于控制所述管道组件的开闭；还包括温控控制组件，所述温控控制组件用于检测所述反应釜内的温度并根据温度数据控制所述阀门组件的开闭。

19、作为优选，所述多通道流体阀包括：第四阀体；至少一组第三驱动组件，沿第一方向相对设置于所述第四阀体两侧；及至少一组阀芯组件，分别与所述第三驱动组件的输出端相连，且其末端分别设置于所述第四阀体的流道孔内；其中，所述第三驱动组件分别驱动所述阀芯组件沿所述第三方向定向移动，且带动所述阀芯组件的末端与所述第四阀体的流道孔相远离或相抵，以使第四阀体内腔的孔位开启或关闭。

20、为了实现上述目的，根据本技术的另一个方面，还提供了一种智能自动化化学反应系统控制方法。

21、根据本技术的智能自动化化学反应系统控制方法，包括以下步骤：

22、获取第一操作指令；

23、根据所述第一操作指令发出第一控制指令控制至少两组智能锁扣系统动作，以将釜盖与釜体智能锁扣；

24、获取第二操作指令；

25、根据所述第二操作指令发出第二控制指令控制密封取样装置动作，以将反应釜内溶剂取样至预设位置；

26、获取第三操作指令；

27、根据所述第三操作指令发出第三控制指令控制样品预处理装置动作，以按照预设移动路径将预处理后的样品溶剂由所述预设位置定向移动至指定位置。

28、有益效果：在本技术实施例中，采用集成和自动化的方式，通过至少两组所述智能锁扣系统将所述釜盖组件与所述反应釜智能锁扣配合，并通过所述密封取样装置将所述反应釜内的溶剂取样至预设位置，所述样品预处理装置按照预设移动路径将预处理后的样品溶剂由所述预设位置定向移动至指定位置，以使化学反应系统集成智能锁扣、自动取样和自动样品预处理功能，达到了集成智能锁扣、自动取样和自动样品预处理的目的，从而实现了自动化化学反应、提高样品纯度和安全系数的技术效果，进而解决了现有的化学反应系统中虽然存在使用锁扣技术，但是该技术在锁定状态的反馈机制和安全性上存在明显不足，无法实时监控和反馈锁定状态的变化，特别是在面对高温、高压的苛刻反应条件时，可能带来严重的安全隐患，增加了操作风险；以及，样品取样与处理过程仍然依赖于手动操作，这不仅增加了操作复杂性，而且在多个环节中可能引入污染源，导致样品的纯度和实验结果的准确性受到影响；此外，手动操作的效率较低，难以满足现代化生产中对高频率、大批量取样需求的技术问题。