Система автоматического управления установкой гидролиза растительного сырья

 

Изоб ретение касается управления процессами переработки растительного сырья с целью получения моносахаридов и фурфурола. Целью изобретения является повышение производительности установки по сахарам и фурфуролу. Система автоматического управления установкой гидролиза растительного сырья предусматривает регулирование подачи сырья и времени нахождения его в реакторе в зависимости от суммарной концентрации оксиметилфурфурола и фурфурола, измеряемой оптическим датчиком на выходе, путем воздействия на исполнительный механизм - (клапан) и регулятор уровня варочной смеси в реакторе. 3 ил. (Л сг

Ф

СбОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИДТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛЙН

„„SU„„ I 439 1 25 A 1

А)) 4 С )3 К 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А BTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (5?) Изобретение касается управления процессами переработки растительного сырья с целью получения моносахаридов и фурфурола. Целью изобретения является повышение производительности установки по сахарам и фурфуролу.

Система автоматического управления установкой гидролиза растительного сырья предусматривает регулирование подачи сырья и времени нахождения

его в реакторе в зависимости от суммарной концентрации оксиметилфурфурола и фурфурола, измеряемой оптическим датчиком на выходе, путем воздействия на исполнительный механизм (клапан) и регулятор уровня варочной смеси в реакторе. 3 ил. (21 ) 416191 ) /31 — 13 (22) 15.12.86 (46) 23.11.88. Бюл. У 43 (71) Научно-производственное гидролизное объединение и Ленинградский технологический институт им.Ленсовета (?2) В.Г. Костенко, В ° В. Брюс, И.С. Лаевский, В.П. Шипов, В.Б. Губарев, В.Е. Кононов, Н.В. Лебедев, И.А. Сергеев и А.А. Егоров (53) 663.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1) - 99449900001), кл. С 1 3 К 1 /02,,1 982. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКОЙ ГИДРОЛИЗА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1439125

Изобретение относится к области управления процессами переработки растительного сырья с целью получения моносахаридов и фурфурола.

Целью изобретения является повышение производительности установки по сахарам и фурфуролу.

На фиг. 1 показана блок-схема установки; на фиг. 2 — изменение суммарной концентрации УэОМФ (оксиметил-. фурфурола) и фурфурола, а также концентрации сахаров и фурфурола в зависимости от времени выдержки варочной смеси в реакторе, на фиг. 3 техническая реализация системы автоматического управленк.я установкой гидролиза растительного сырья.

Система автоматического управления процессом гидролиза растительного сырья аостои1 иэ трубчатого реактора 1, холодильника 2, исполнительных органов 3 входных потоков, датчиков 4, измеряющих входные потоки, а также параметры проце<, регуляторов 5 25 блока аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6, блока цифроаналоговых преобразователей (ЦАП} 7, вычислителя 8, регулирующего органа 9 выдачи гидролизатлигниновой пульпы, регуля- 30 тора 10 уровня, АЦП 11, оптического датчика !2, нормирующего АЦП 13, задатчика 14 изменения уровня, датника 15 уровня, пробоотборника 16, бункера-дозатора 17 сырья, шлюзового питателя 18, парового аккумулятора 1 9, пропаривателя 20 сырья, струйного подогревателя 21 варочной кислоты, смесителя 22 кислоты с водой, водяного насоса 23, сбор- 40 ника 24 гидролизатлигниновой пульпы, насоса 25.

Вектор Х „ материальных потоков имеет в качестве составляющих расход сырья Х ex< x pacxop водь< ХВхz, рас ход пара Хв„, Хв«расход кислоты Х « Ъ

На входы датчиков 4 поступают физические величины, характеризующие

50 входные потоки, параметры ведеиия процесса и образующие н совокупности вектор Х этих физических велиТ чин. На выходах датчиков 4 появляются соответствующие аналоговые величины, образующие в совокупности

55 вектор Х< и поступающие далее на измерительньте вход<я регуляторов 5 и входы блока А1111 б. 11а вь<ходе бло— ка AIjH б сигналы превращаются в дискретные (вектор Х ) и поступают на входы вычислителя 8.

Независимо от формы представления

::арактеристики входных потоков и параметров ведения процесса обозначаются в виде вектора Х, основными составляющими которого являются: расход сырья Х<, расходы воды Х, температура Х> варочной смеси, температура Х в зоне реакции, давление

Х> в реакторе, отношение количеств подаваемого сырья и варочной смеси

Х . Кроме этих величин в вычислитель 8 вводятся содержание абсолютно сухой древесины à.с.ä. Х и зна7 чение уровня Х реакционной массы в реакторе.

Вектор Y значений выходного потока содержит следующие составляющие: температуру,У, пульпь<после холодильника, отбор пробы Y гидро— г. лизатлигниновой пульпы, суммарную концентрацию У ОМФ и фурфурола.

Вектор Х<, заданных значений регулируемых величин поступает из вычислителя 8 через ЦАП 7 на задающие входы регуляторов 5. При этом вырабатываются значения следующих величин: заданное значение Х, расхода сырья Х „< на выходе в трубчатый реактор 1; заданное значение Х« расхода воды Х, заданное значение

В<<

Х ь температуры подогрева раствора варочной смеси, по которой регули— руется расход пара Х>,заданное значение Х<, температуры в реакторе, по которой регулируется подача пара

Х р заданное значение Х расхода кислоты Х ex 5, На измерительные входы регулятоторов 5 поступают соответствующие составляющие вектора Х. Регуляторы

5 изменяют положение исполнительнь1х органов 3 входных потоков, чем обеспечивают заданные расходы сырья Х в<< < воды Х ех пара Х „<, Х „, кислоты

Х „, обеспечивающие нужный режим работы реактора 1.

Контур управления уровнем заполнения трубчатого реактора 1 включает в себя датчик 15 уровня, "оединенный с регулятором 10 уровня, а также регулирующий орган 9 выдачи гидроли-. затлигниновой пульпы, соединен.-<ь<й с выходом регулятора 10, измерител<ьный выход контура управления уровнем соединен через ЛЦП 11 с вычислителем 8. з !

4391

Отбор пробы У осуществляют пробоотборником )6 и сигнал поступает на .вход оптического датчика 12, с выхода датчика 12 после усиления и нормиро.-5 вания в АЦП 13 сигнал Y поступает в вычислитель 8, где сравнивается измеренная величина суммарной концентрации ОМФ и фурфурола с заданной концентрацией С, которая определяется 10 как функция вектора переменных Х

= (Х „Х, ...,Х„)т.

Вычислитель 8 вырабатывает заданное значение Х уровня, которое через задатчик 14 поступает на управляю-15 щий вход регулятора 10. При этом устанавливается положение датчика 15 уровня, при котором обеспечивается оптимальное время пребывания реакционной массы:в зоне реакции, 20

При превышении величиной Yz заданного уровня С „вычислитель 8 вырабатывает задающее воздействие, которое

- через эадатчик 14 поступает на задающий вход регулятора 10, что уменьшает высоту расположения датчика 15 уровня. В соответствии с новым положением датчика уровня контур локального управления обеспечивает регулирование пульпы в реакторе 1 около 30 нового более низкого уровня, что соответствует меньшему времени выдержки реакционной массы, а следовательно, и снижению измеряемой оптическим датчиком 12 суммарной концентрации

У ОМФ и фурфурола.

При снижении показаний Y оптиче3 ского датчика 12 ниже заданного уровня С, вычислитель 8 вырабатывает сигнал Х„,который увеличивает высоту 40 расположения датчика 15 уровня, а следовательно, увеличивает время пребывания реакционной массы в реакторе

1 и концентрацию продуктов разложеЪ ния ОМФ и фурфурола, т.е. увеличи- 45 вает У>.

Система автоматического управления установкой гидролиза растительно, го сырья работает следующим образом.

Сырье поступает иэ бункера-дозатора )7 в шлюзовой питатель 18, обогреваемый отходящим паром иэ парового аккумулятора 19, и далее в пропариватель 20 сырья, представляю55 щий собой шнек-питатель, который подает сырье в реактор 1. Раствор варочной кислоты поступает в верхнюю часть реактора 1 через струй25

4 ный подогреватель 2! иэ смесителя 22. в который подаются кислота и чере-. теплообменник 2 вода насосом 23.

Гидролизатлигниновая пульпа иэ трубчатого реактора 1 охлаждается при прохождении через змеевик холодильника-теплообменника 2, через клапан

9 выдается в сборник 24 пульпы, затем далее в технологический поток насосом 25.

Датчик 15 уровня, регулятор (LICA)

10 и регулирующий орган 9 выдачи гидролизатлигниновой пульпы образуют л 11 альную систему стабилизации уровня: сигнал о положении датчика

1S уровня поступает в вычислитель

8 через АЦП 11.

Из пробоотборника 16 анализируемая проба гидролизатлигниновой пульпы с помощью насоса непрерывно подается в рабочий канал проточного диалиэатора с переменной поверхностью диализа, где анализируемый раствор разбавляется до требуемой концентрации и отделяется от сопутствующих механических, коллоидньгх и высокомолекулярных примесей, мешающих определению суммарной концентрации ОМФ и фурфурола. Эту функцию выполняет полупроницаемая ацетатцеллюлозная мембрана, которая.не пропускает высокомолекулярные соединения, но легко пропускает из анализируемого раствора молекулы водь1, молекулы ОМФ и фурфурола, попадающие далее в параллельно протекающий поток дистиллированной воды. Количество прошедшего через мембрану ОМФ и фурфурола прямо пропорционально площади поверхности диализатора и времени диализа.

Полученный диализат поступает в проточную кювету ультрафиолетового фотометрического детектора с длиной волны 280 нм. Коэффициент разделения ОМФ и фурфурола при 40 С составляет 6,1-10 см/с, толщина мембраны

0 0l см, время перехода определяемых продуктов в раствор 0,061 с. Скорость измерения концентрации соизмерима со скоростью перехода определяемых продуктов в раствор и составляет менее 20 с.

Однако общее время анализа, включающее подготовку пробы, составляет около 60 с.

1439

Выходной электрический сигнал, :вырабатываемый на выходе оптического датчика 12, после усиления и нормировки через АЦП 13 поступает в вычи<;—

5 литель 8. В вычислителе 8 сравниваются величины сигнала оптического датчика 12 с пороговым значением С,„ и в зависимости от знака и величины разности, вырабатывается управляю) щее воздействие, которое через задатчик. 14 измерения уровня поступает на задающий вход устройства 10 (LICA) изменения уровня контура стабилизации уровня варочной смеси в реакторе

1. Изменение уровня стабилизации про1 изводится путем изменения вертикальной координаты изотопного датчика 15„ расположенного на трубчатом реакторе

1, за счет включения на определенное 20 время реверсивного электродвигателя, вращение которого с помощью редуктора превращается в перемещение датчика

15 вдоль трубы реактора 1. После это«

ro уровень реакционной» смеси в peas: — 26 торе 1 поддерживается регулятором 10 уровня на высоте расположения изотопного датчика 15 изменением скорости слива гидролизатлигниновой пульпы из реактора 1 с помощью управляемого 30 клапана 9.

Поскольку при стабилизированных скоростях подачи сырья, воды, пара и кислоты в реактор 1 время пребывания реакционной смеси в зоне реакции пропорционально уровню заполнения реактора 1, то изменение этого уровня приводит к пропорциональному изменению времени пребывания, что отража.—

125 б ется согласно графику на суммарной концентрации ОИФ и фурфурола, фиксируемых оптическим датчиком 12.

Система управления позволяет увеличить выход PB на 27 и фурфурола на

0,57, что приводит к увеличению объема производства кормовых дрожжей с

50 до 53 тыс. т и фурфурола с 25 до

26,5 тыс. т, к возможности изменения соотношения выхода целевых продуктов в зависимости от потребности того или иного продукта.

Формула изобретения

Система автоматического управления установкой гидролиза растительного сырья, содержащей реактор, включающая контуры регулирования подачи сырья, пара и варочной смеси с датчиками расходов сырья, пара и варочной смеси, преобразователи и управляющие механизмы, контур стабилизации уровня варочной смеси в реакторе, включающий датчик уровня, регулятор и исполнительный механизм, и вычислитель, отличающаяся тем, чтО, с целью повышения производительности установки, она содержит последовательно соединенные оптический датчик суммарной концентрации оксиметилфурфурола и нормирующий аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с вычислителем, а в контур стабилизации уровня варочной смеси в реакторе введен цифроаналоговый преобразователь, вход которого соединен с вычислителем„ а выход — с регулятором уровня варочной смеси.! 439125

О/ФРи

%ursa

Руррурси!

439125

Составитель А, Трошин

Техред N.Äèäûê

Корректор О. Кравцова

Редактор H. Гунько

Заказ 6040/25 Тираж 308

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

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