Способ управления процессом карбонизации жидкого стекла в производстве белой сажи и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматизации процесса карбонизации жидкого стекла в производстве белой сажи, может быть использовано в химической промьшленности и позволяет повысить и стабилизироватьподачу углекислого газа в карбонизатор, Сво идкое стекло I соб управления реализуется устройством , включающш контур стабилизации подачи углекислого газа в карбонизатор , датчик (Д) 1 расхода, регулятор (Р) 2, исполнительный механизм (ИМ) 3, контур регулирования температуры в карбонизаторе (Д 4 температуры, преобразователь 5, Р 6, ИМ 7) изменением подачи пара в карбонизатор с коррекцией по плотности и раствора жидкого стекла и уровня в карбонизаторе . Корректирующий контур содержит Д 8 уровня, преобразователь 9, позиционный Р 10, блок памяти, к другому входу которого подключен Д 11 плотности через преобразователь 12, Выход блока связан через формирователь 16 управляющего сигнала с камерой задания Р 6. Блок содержит последовательно соединенные пневмоклапан 13, емкость 14, повторитель 15, 2 с,п. ф-лы, 2 ил. i (Л G

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

41179 А i (!9) (И) МСЕО Í : вр (! ек 1",,,,г;;

,д . )Ч

"-НьЛ ((Гl >Жм 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 4067093/23-26 (22) 13,05 86 (46) 30.09.87. Бюл, ¹ 36 (72) Ю.И.Голендер, В.А.Коцаренко и В.М.Утешев (53) 66.012-52(088 ° 8) (56 ) Авторское свидетельство СССР

¹ 382578, кл. С 01 В 33/12, 1971.

Авторское свидетельство СССР

¹281428, кл,,В 01 J 8/00, 1968. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

КАРБОНИЗАЦИИ ЖИДКОГО СТЕКЛА В ПРОИЗВОДСТВЕ БЕЛОЙ САЖИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматизации процесса карбонизации жидкого стекла в производстве белой сажи, может быть использовано в химической промьппленности и позволяет повысить и стабилизировать подачу углекислого газа в карбонизатор. СпоВ (SD 4 С 09 С 1/48, C 05 D 27/00 соб управления реализуется устройст.вом, включающим контур стабилизации подачи углекислого газа в карбонизатор, датчик (Д) 1 расхода, регулятор (Р) 2, исполнительный механизм (ИМ)

3, контур регулирования температуры в карбонизаторе (Д 4 температуры, преобразователь 5, Р 6, ИМ 7) изменеf нием подачи пара в карбонизатор с коррекцией по плотности и раствора жидкого стекла и уровня в карбонизаторе. Корректирующий контур содержит Д 8 уровня, преобразователь 9, позиционный Р 10, блок памяти, к другому входу которого подключен Д 11 плотности через преобразователь 12.

Выход блока связан через формирователь 16 управляющего сигнала с камерой задания P 6. Блок содержит последовательно соединенные пневмоклапан 13, емкость 14, повторитель 15.

2 с.п. ф-лы, 2 ил.

= const

Г гк, = (ПР)

Рь = Х(Г, Р) (2) (3) при Н <Н (4) (5) при Н=Н

P = const

Р =(К(1-Р ) +0,2 J+C

134

Изобретение относится к автоматизациии процес сов химиче ской технологии и может быть использовано в химической промышленности при управлении процессом карбонизации жидкого стекла в производстве углекислой белой сажи.

Целью изобретения является повышение и стабилизация усиливающих свойств сажи.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для управления процессом карбонизации жидкого ,стекла при получении белой сажи, на фиг. 2 — экспериментальный график зависимости температуры карбониэации от плотности исходного раствора жидкого стекла.

Устройство содержит датчик 1 расхода газа, регулятор 2, исполнительный механизм 3 подачи газа, датчик

4 температуры, преобразователь 5 значения температуры в пропорциональный пневматический сигнал, регулятор

6, исполнительный механизм 7 подачи пара, датчик 8 уровня с преобразователем 9 значения уровня в пропорциональный пневматический сигнал, позиционный регулятор 10, датчик 11 плотности с преобразователем 12 значения плотности в пропорциональный пневматический сигнал, запоминающее устройство, состоящее иэ пневмоклапана 13, пневмоемкости 14 и пневмоповторителя 15, и формирователь 16 управляющего сигнала.

При управлении процессом карбонизации с помощью предлагаемого устройства реализуется следующий алгоритм

1179 где О,. — Текущее значение расхода газа 00

Π— значение расхода пара, 5

t — текущее значение температук ры в карбониэаторе;

1) — значение плотности раствора в карбонизаторе;

fl — текущее значение уровня в

10 карбониэаторе;

Н вЂ” заданное значение уровня в карбонизаторе;

Р„ — сигнал, формируемый блоком

12, пропорциональный значению плотности раствора жидкого стекла;

P — сигнал, формируемый блоком

10, пропорциональный значению уровня в карбонизаторе;

P> — сигнал, формируемый блоком

15, пропорциональный значению плотности при Н i H

I и постоянный при иэмененйи

Р, при H=H5

25 Р„ — управляющий сигнал, формируемый блоком 16;

P — сигнал пропорциональный

У текущему значению температуры в карбониэаторе;

30 P — управляющий сигнал блока 6; ь

С вЂ” сигнал смещения характеристики плотности в рабочую область,.

К вЂ” коэффициент пропорциональ 35 ности.

Принцип работы устройства состоит в следующем.

От датчика 1 расхода углекислого газа сигнал через регулятор 2 посту40 пает на исполнительный механизм 3 подачи углекислого газа, стабилизируя его расход. От датчика 11 плотности сигнал через преобразователь

12 поступает в проточную камеру пнев45 13 запоминающего устройства, где при давлении подпора P

0,5 кгс/см открывается сопло и сигнал далее через открытое сопло пневмоповторителя 15 и пневмоемкость 14.

5О Пневмоповторитель 15 формирует сигнал, пропорциональный сигналу плотности исходного раствора жидкого стекла, поступающий в формирователь 16 управляющего сигнала, в котором происходит его инверсия (формирование сигнала, обратно пропорционального сигналу P>), масштабирование (умножение на коэффициент

К, изменяющий крутизну характеристи3

13 ки сигнала Р ) и необходимое смещение сигнала в рабочую зону, определяемую характеристикой и диапазоном выходных сигналов датчиков плотности и температуры, После формирователя управляющего сигнала управляющий сигнал поступает на вход "Задание" регулятора 6, а на вход Переменная" этого регулятора через преобразователь 5 поступает сигнал с датчика и температуры.

Управляющий сигнал с регулятора 6 поступает на исполнительный механизм

7 подачи пара.

При достижении заданного уровня в карбонизаторе сигнал от датчика

8 уровня через преобразователь 9 поступает на позиционный регулятор

10, где вырабатывается сигнал Р2, 2 величина которого равна 1,0 кгс/см поступающий в глухую камеру пневмоклапана 13. Этим давлением перекрывается сопло, связывающее проточную камеру пневмоклапана 13 с глухой камерой пневмоповторителя 15, отключая тем самым сигнал P., от блока 16. В пневмоемкости 14 сохраняется значение отключенного сигнала Р,, а пневмоповторитель 15 продолжает фор— мировать сигнал Р>, пропорциональный запомнившемуся в пневмоемкости 14 сигналу. Процесс карбонизации протео кает в открытой емкости при 75-85 С в течение 90-120 мин и ее плотность повьппается на 10-15Х от исходной, Температурный же режим карбонизации необходимо поддерживать в соответствии со значением исходной плотности жидкого стекла.

Способ управления процессом карбонизации жидкого стекла при получении белой сажи осуществляют следующим образом.

Карбонизацию проводят в .карбонизаторах периодического действия.

С момента заполнения карбонизатора жидким стеклом осуществляют подачу газа CO на карбониэацию и пара в паровую рубашку на подогрев раствора. Сигналом датчика 11 плотности устанавливают задание регулятору 6 на поддержание необходимого температурного режима процесса карбонизации, По достижении заданного уровня в карбонизаторе производят отсечку сигнала плотности и температурный режим выдерживают по запомнившемуся сигналу, пропорциональному ис- .

Карбонизованная суспензия поступает на нейтрализацию, фильтрацию, промывку и сушку, Полученная белая сажа имеет следующие показатели качества:

Удельная поверхность, м /r 115

Щелочность, X иапо рН водной вытяжки 8,85

Насыпная

0,30 плотность г/л 145

Вулканизат на основе каучука, наполненный белой сажей, полученной по этому примеру имеет предел прочУ

2, ности на разрыв 228 кгс/см

Пример 2. В карбонизатор периодического действия подают жидкое стекло плотностью 1,08 г/см

Ъ

Расход углекислоты, температурный режим осуществляют вьппеописанны.

41179 ходной плотнос ти жидкого стекла. Готовая суспензия белой сажи поступает на последующие стадии получения белой сажи: нейтрализацию, фильтрацию, промывку, сушку.

При реализации способа с помощью устройства используются датчики плотности и температуры, имеющие сле10 дующие характеристики: датчик плотности, шкала 1,0-1,1 г/см, соответ3 ствуюший пневматический сигнал 0,2л

1, 0 к гс/ см -, датчик температуры, шкала 0-150 С, соответствующий пнев15 матический сигнал 0,2 — 1,0 кгс/см

Пример 1. Карбонизацию проводят в карбонизатарах периодического действия в течение 115 мин.

В карбонизатор подают жидкое

20 стекло плтностью 1,065 г/см .

Расход углекислоты в карбонизатор стабилизируют при помощи датчика 1 расхода газа, регулятора 2 и исполнительного механизма 3 подачи газа.

Контроль уровня осуществляют датчиком 8 уровня, преобразователем 9 и вторичным прибором 10 (см, схемупрототип), Температурный режим в карбониэа-

30 торе поддерживают в пределах 80+5 С контуром регулирования, включающем датчик 4 ",åìïåðàòóðû, преобразователь 5, регулятор б и исполнительный механизм подачи пара 7.

13411

0,42

20

35

0,35

50 Удельная поверхность, м /r

Щелочность, 7. Na gO

55 рН водной вытяжки

Насыпная

145

0,20

7,05 плотность, г/л

172 ми контурами регулирования. Температуру в карбонизаторе поддерживают в пределах 80+5 С.

После карбонизации суспензию направляют на последующие стадии (см. пример 1).

Полученная белая сажа имеет следующие показатели качества:

Удельная поверхность, м /г 110

Щелочность, Ж а,0 рН водной вытяжки 8,35

Насыпная плотность, г/л 17Я

Вулканизат на основе каучука, наполненный белой сажей, полученной по этому примеру, имеет предел проч.ности на разрыв 160 кгс/см

Пример 3. Жидкое стекло плотностью 1, 1 г/см поступает в

3 карбонизаторы периодического действия, Контроль уровня, расход углекислоты и температурный режим осуществляют описанным в примере 1 образом.

Температура в карбонизаторе поддерживается в пределах 80+5 С, Карбонизированную суспензию направляют на последующие стадии, описанные в предыдущих примерах.

Полученная белая сажа имеет следующие показатели качества:

Удельная поверхность, м /г 102

Целочность, Na 0 рН водной вытяжки 8,80

Насыпная плотность, г/л 135

Вулканизат на основе каучука, наполненный белой сажей, полученной по этому примеру, имеет предел прочности на разрыв 140 кгс/см

Пример 4. Карбонизацию проводят в карбонизаторах периодического действия в течение 115 мин. В карбонизатор подают жидкое стекло плотностью 1,065 г/см, Сигнал Р пропорциональный плот1 Ю ности раствора и равный 0,72 кгс/см через нормально открытое давление

79 е подпора (P„„A„ = 0,5 кгс/см ) сопло пневмоклапана 13 отслеживается пневмоповторителем 15., после чеro поступает в формирователь 16 управляющего сигнала, где происходит инверсия сигнала (формирование сигнала обратной пропорциональности), умножение инверсного сигнала на коэффициент

К = 0,41 и сдвиг его на величину С

0,34 кгс/см

Сформированный сигнал Р

= 0 65 кгс/см поступает на вход

"Задание" регулятора 6 температуры устанавливая температуру в карбонизаторе 85 С °

Выходной сигнал регулятора Р изменяет положение регулирующего органа в исполнительном механизме 7 и соответственно расход пара до установления заданного значения температурного режима карбонизации. При достижении температуры 85 С сигнал

Р, поступающий на вход Переменная" регулятора 6, становится равным сигналу P и температура в карбонизато4 а ре постоянно поддерживается 85 С.

При достижении заданного уровня в карбонизаторе позиционный регулятор

10 формирует сигнал Р> давлением

1,0 кгс/см, который поступает в глухую камеру пневмоклапана 13 и перекрывает сопло, связанное с пневмоповторителем 15, отсекая тем самым сигнал Р„ . Таким образом, дальнейшее изменение сигнала P не приводит к изменению задания регулятору 6. В момент отключения сигнала Р, его значение запоминается в пневмоемкости 14 и отслеживается пневмоповторителем 15 на протяжении всего процесса карбонизации.

Карбонизованная суспензия поступает на последующие стадии получения белой сажи: нейтрализацию, фильтрацию, промывку, сушку, Полученная белая сажа имеет следующие показатели качества:

41179

0,26

0,41

7 13

Вулканизат на основе каучука, наполненный белой сажей, полученной по данному примеру, имеет предел прочности на разрыв 250 кгс/см г

Пример 5. В карбонизатор периодического действия поступает жидкое стекло плотностью 1,08 г/см до заданного уровня. Одновременно подают углекислоту, Сигнал Р,, пропорциональный плотности раствора и равный 0,84 кгс/см отслеживается пневмоповторителем 15.

Далее сигнал P = Р„ = 0,84 кгс/см

2 поступает в формирователь 16 управляющего сигнала, где сигнал подвер— гается инверсии, умножается на коэффициент К = 0,41 и сдвигается в рабочую область на величину С г

0,34 кгс/см . Сформированный сигнал Р = 0,59 кгс/см поступает на

2 вход ||Задание 1 регулятора температуо ры, устанавливая температуру 75 С в карбонизаторе, О При достижении температуры 75 С сигнал Р, поступающий на вход "ггеременная" регулятора 6, становится равным значению сигнала Р„ и температура в карбонизаторе поддерживаето ся постоянной (75 С). По достижении заданного уровня происходит отсечка сигнала Р„ отслеживание запоминающего сигнала, пропорционального плот ности раствора, аналогично описанному в примере 4.

После карбонизации суспензию подают на последующие стадии (см. пвимер 4), Полученная белая сажа имеет следующие показатели качества:

Удельная поверхность, м /г 127

Щелочность, X 1агО рН водной вытяжки 8,75

Насыпная

Сигнал Р,, равный 1,0 кгс/смг, через сопло пневмоклапана 13 отслеживается пневмоповторителем 15. После . инверсии умножения и сдвига в рабо5 чую область cAopMHpoBGHHbIH сигнал

Р = 0,54 кгс/см поступает на вход г

"Надание" регулятора 6 температуры, устанавливая температуру в карбонизаторе 65 С.

При достижении заданной температуры сигнал P. поступающий на вход

"Переменная" регулятора 6, становится равным сигналу Р и температура в карбонизаторе поддерживается постоянной (65 С). По достижении задан.— ного уровня аналогично предыдущим примерам суспензия подается на последующие стадии.

Полученная белая сажа имеет следующие показатели качества:

Удельная поверхность, м-/г 143

25 Щелочность, % наго рН водной вытяжки 7,15

Насыпная плотность г/л 148

Вулканизат»а основе каучука, наполненный белой сажей, полученной по данному примеру, имеет предел прочности на разрыв 248 кгс/см

Как видно из приведенных примеров, технико-экономические преимущества способа, осуществляемого с помощью предлагаемого устройства, 40 заключаются в повьппении и стабилизации усиливающих свойств белой сажи за счет повышения точности выбора температурного режима, так как получаемый продукт имеет максимальные

45 усиливающие свойства в вулканизатах (предел прочности на разрыв 230—

250 против 140-228 кгс/см у продукта, получаемого при управлении известным способом.

55 плотность, г/л 183

Вулканизат на основе каучука, наполненный белой сажей, полученной по данному примеру, имеет предел прочности на разрыв 230 кгс/см

Пример 6. Карбонизацию про-, водят в карбонизаторе периодического действия. В карбонизатор подают жидкое стекло плотностью 1, 1 г/см

Формула из обре тения

1. Способ управления процессом карбонизации жидкого стекла в производстве белой сажи путем регулирования температуры в карбонизаторе изменением подачи в него пара с коррекцией по плотности раствора жидкого стекла в карбонизаторе и стабили41179

0,Я

0,88

0,8

0,7Е

0р 7г

5Р кгс(0,ЕЯ

0,515 0,571 0,Е 062

Рие, г

Составитель Т, Голеншина

Техред A.Êðàí÷óê Корректор А.Ильин

Редактор Н,.Киштулинец

Заказ 4398/29

Тираж 633 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.113035, Москва, R-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

13 зации подачи углекислого газа в карбонизатор,отличающийся тем, что, с целью повышения и стабилизации усиливающих свойств сажи, дополнительно измеряют уровень раствора жидкого стекла в карбонизаторе, сравнивают его с заданным значением и по достижении измеренным значением уровня заданного значения . стабилизируют температуру в карбонизаторе на достигнутом значении.

2. Устройство для управления процессом карбонизации жидкого стекла в производстве белой сажи, содержа щее датчик и соединенный через регулятор расхода углекислого газа с исполнительным механизмом подачи углекислого газа в карбонизатор датчик, соединенный через регулятор температуры в. карбонизаторе с исполнительным механизмом подачи пара в карбонизатор, датчик плотности раствора жидкого стекла в карбонизаторе, о т— личающе е ся тем, что, с целью повышения точности выбора температурного режима, оно дополнительно содержит датчик уровня раствора жидкого стекла в карбонизаторе, позиционный регулятор, запоминающее устройство, повторитель и вычислительный блок, при этом выход датчика уровня через позиционный регулятор связан с первым управляющим вхо1 дом запоминающего устройства, выход датчика плотности через второй вход запоминающего устройства подключен к входу повторителя, связанному сво.им выходом через вычислительный блок с камерой "Задание" регулятора температуры.