Способ автоматического регулирования работы кристаллизатора

 

Изобретение относится к способам автоматического рег-улирования работы кристаллизаторов, применяемых в составе установок фрикционной кристаллизации в химической и смежной с ней.отраслях промышленности, например , при получении обеспыленных калийных удобрений. Способ осуществляется путем стабилизации вакуума, изменением подачи пара в зл ектир, лированием расхода возвращаемого в кристал;п затор отфугованного маточного раствора в зависимостл от концентрации основного кристаллизующегося компонента и уровня игходного раствора в питающем сборнике, регулированием величины расхода пульпы, возвращаемой в питаюгций сборник в зависимости от концентрации основного кристаллизующегося компонента, концентрации основного некр1 сталлизующегося компонента, температуры и уровня исходного раствора в питающем сборнике и температуры кипения пульпы в кристаллизаторе, а также корректированием величины расхода возвращаемого в кристаллизатор отфугованного маточного раствора в зависимости от концентрации основного некристаллизующегося компонента и температуры исходного раствора в питающем сборнике. 2 ил. i (Л

ф ", ==- СОЦИАЛИСТИ 4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU, 1465065

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4 162403/23-26 (22) 18.12.86 (46) 15.03.89. Вюл. || - 10 (72) Е.В. Кротков (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

|| - 812345, кл. В 01 D 9/02, С 05 D 27/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Р 835459, кл. В 01 D 9/02, С 05 D 27/00, 1981. (54) СГ!ОСОБ АВТО|1АТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВА11ИЯ РАБОТЪ! КРИСТЛЛг|ИЗАТОРА (57) Изобретение относится к способам автоматического регулирования работы кристаллизаторов, применяемых в составе установок фрикционной кристаллизации в химической и смежной с ней отраслчх промышленности, например, при получении обеспыпенных калийных удобрений. Способ осуществляется путем стабилизации вакуума, изИзобретение относится к способам автоматического регулирования работы кристаллизаторов, применяемых в сос таве установок фракционной кристаллизации в химической и смежной с ней отраслях промышленности, например, при получении обеспыленных калийных удобрений улучшенного гранулометрического сос.тана.

Целью изобретения является увеличение выхода готового кристаллического продукта.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряются

1, 11 В 01 D 9/02, 0 05 D 27, 00 менением подачи пара B зжектор, ре| улированием расхода в!!зврашаемого в кристаллизатор отфугсванного маточного раствора в зависимости г т концентрации основного криста!и!пiзующегo ся компонента и уровня ги ходного раствора в питакщем сборнике, регулированием величины расхода пульпы, возвращаемой в питающий сборник в зависимости от концентрации основного кристаллизующегося компонента, концентрации основного некристаллизующегося компонента, температуры и уровня исходного раствора в питающем сборнике и температуры кипения пульпы в кристаллизаторе, а также корректированием величины расхода возвращаемого в кристаллизатор отфугованного маточного раствора в зависимости от концентрации основного некристаллизующегося компонента и температуры исходного раствора в питающем сборнике. 2 ил. концентрация основного некристаллизующегося компонента и температура исходного раствора в питающем сборнике и в зависимости от указанных параметров дополнительно корректируется величина расхода возвращаемого в кристаллизатор отфугованного маточного раствора, а также дополнительно регулируется величина расхода пульпы, возвращаемой в питающий сборник, путем воздействия на клапан в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу в зависимости от концентрации основного кристаллизующегося компонента, 1465065 концентрации основного некристаллиэующегося компонента, температуры и уровня исходного раствора в питающем сборнике и температуры кипения пульпы в кристаллизаторе.

На фиг. 1 представлена схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — структурная схема комплекса технических средств, реализующих управление работой установки, на основе которой осуществлен предлагаемый способ.

Схема (фиг. !) содержит питающий сборник 1, насос 2, кристаллизатор

3, датчик 4 вакуума, эжектор 5, клапан 6 в линии подачи пара, насос 7, центрифугу 8, датчик 9 расхода исходного раствора, регулятор 10, клапан 11 в трубопроводе подачи исходного раствора, эадатчик 12, датчик 13 концентрации основного кристаллизующегося компонента в питающем сборнике, датчик 14 уровня в питающем сборнике, многосвязный регулятор 15, клапан 16 в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу, клапан 17 в трубопроводе возврата отфугованного маточного раствора в питающий сборник, задатчик 18 уровня, датчик 19 концентрации основного некристаллизующегося компонента в питающем сборнике, датчик 20 температуры раствора в питающем сборнике, датчик 21 температуры кипения пульпы в кристаллизаторе и вычислительное устройство 22.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходный раствор из питающего сборника 1 подается насосом 2 в кристаллизатор 3, в котором в условиях вакуума, измеряемого датчиком 4 и поддерживаемого эжектором 5 с помощью пара, регулируемого клапаном 6, вырабатывается пульпа, возвращаемая затем насосом 7 в питающий сборник 1 и одновременно в центрифугу 8, откуда отфугованный Маточный раствор также частично возвращается в питающий сборник 1. Величина расхода исходного раствора, измеряемого датчиком 9, стабилизируется регулятором

10 с помощью клапана 11 в соответствии с заданием, формируемым задатчиком 12, Сигналы с датчика 13 концентрации основного кристаллизующегося компонента и датчика 14 уровня в питающем сборнике поступают на входы многосвязного регулятора 15, который

I0

55 выдает управляющие воздействия непосредственно на клапан 16 в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу и на клапан 17 в трубопроводе возврата отфугованного маточного раствора в питающий сборник. Задатчик 18 формирует и выдает в камеру задания многосвязного регулятора величину номинала по уровню в питающем сборнике. Сигналы датчика 19 концентрации основного некристаллизующегося компонента и датчика 20 температуры раствора в питающем сборнике, а также датчика 21 температуры кипения пульпы поступают в вычислительное устройство 22, которое вычисляет величину номинала по концентрации основного кристаллизующегося компонента в питающем сборнике и выдает сигнал, пропорциональный вычисленной величине, в камеру зада— ния многосвязного регулятора.

Операция измерения расхода пульпы и расхода отфугованного маточного раствора, возвращаемый в питающий сборник 1, в данном способе отсутствует. Под регулированием расходов этих потоков подразумевается воздействие на величины этих потоков с помощью клапанов 16 и 17 в зависимос— ти от значений параметров, измеряемых датчиками 13, 14, 19, 20 и 21.

Структурная схема (фиг, 2) комплекса технических средств, реализующих функциональные блоки 15, 18 и 22, содержит входные нормирующие преобразователи 23-27, модуль 28 ввода аналоговой информации, модуль общесистемного интерфейса 29, модуль 30 системного контроля, панель 31 контроля и управления, модуль 32 центрального процессора с локальной памятью, оперативный запоминающий модуль 33, полупостоянный запоминающий модуль 34, модуль 35 таймера, модуль

36 вывода аналоговой информации, выходные нормирующие преобразователи

37 и 38, Взаимодействие модулей осуществляется через интерфейс 29 по принципу задатчик — исполнитель, при котором функции арбитража выполняют модули

30 и 31, предназначенные для контро— ля состояния микроЭВМ и управления ее работой в режимах отладки ч профилактики, Г1одуль 32 осуществляет арифметическую и логическую обработку данных, а также формирует функции интерфейса 29.

65065 где SL u

40

КМ, 50 (4) FP = KPx UP, 55 где FM—

5 14

В модуле 34 хранится кодовая часть программ и константы, Модуль 33 служит для приема, хранения и выдачи оперативной информации. Модуль 35 обеспечивает работу данного устройства в реальном времени. Модуль 28 осуществляет аналого-цифровую обработку сигналов. МВВА производит цифроаналоговое преобразование сигналов.

Работа указанного комплекса технических средств осуществляется следующим образом.

Сигнапы с датчиков 13, !4, 19, 20 и 2 1 поступают на входы нормирующих преобразователей 23, 24, 25, 26 и 27, где преобразуются в стандартные электрические сигналы постоянного тока, и далее поступают на вход

МВВА, который преобразует их в цифровую форму. Модуль 35 таймера формирует через заданный временной интервал метки времени, после чего выход модуля 28 соединяется через шины интерфейса 29 с модулем 33 и цифровая информация поступает в модуль 33, Далее модуль 32 обрабатывает полученную информацию в соответствии с программой, заложенной в модуле 34, и формирует в модуле 33 цифровые коды выходных сигналов, после чего модуль 33 через шины интерфейса 29 соединяется с модулем 36. Цифровые коды поступают на вход модуля 36, где преобразуются в аналоговую форму.

Сигналы с модуля 36 поступают на входы преобразователей 37 и 38, где преобразуются в пневматические сигналы, которые поступают на клапаны

16 и 17.

Функциональные блоки 15, 18 и 22 технически реализуются с помощью стандартных нормирующих преобразователей из номенклатуры ГСП и модулей типового микропроцессорного комплекта, например комплекта микроЭВМ

СМ вЂ 18.

При изменении концентрации основного кристаллиэующегося компонента в питающем сборнике многосвязный регулятор корректирует соотношение расходов пульпы и отфугованного маточного раствора, возвращаемых в питающий сборник, оставляя постоянным и суммарный расход, .что позволяет скомпенсировать возмущение по концентрации, не внося дополнительного возмущения по уровню. Изменение нагрузки по питающему раствору приводит к изменению уровня раствора в питающем сборнике. В этом случае многосвязный регулятор корректирует суммарный расход возвращаемых потоков, оставляя постоянным их соотношение, что позволяет скомпенсировать возмущение по нагрузке, не внося дополнительно10 го возмущения по концентрации. При изменении условий кристаллизации, которые зависят от изменения концентрации основного некристаллизующегося компонента и температуры в питающем сборнике, а также изменения температуры кипения пульпы в кристаллиэа-, торе, вычислительное устройство произ- водит коррекцию задания многосвязному регулятору по концентрации основно20 го кристаллизующегося компонента в питающем сборнике.

Коррекции указанных величин осуществляют при постоянном расходе исходного раствора, подаваемого в крис25 таллиэатор из питающего сборника, Определение значений выходных переменных многосвязного регулятора может производиться, например, по формулам:

ЦМ = SL/(,Ä,„(SL + SB)); (1) UP = SB/(ÊÐ (ВЬ + SB) ), (2) SB — внутренние переменные регуляторов;

UM — значение первого выхода многосвязного регулятора, подсоединенного к клапану в трубопроводе возврата отфугованного маточного раствора в сборник;

UP — значение второго выхода многосвязного регулятора, подсоединенного к клапану в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу;

KP — коэффициенты передачи клапанов, определяющие значения расходов: расход возвращаемого маточного раствора, м /ч; расход возвращаемой пульпы, м /ч, 1465065

К1„1 иВй лх °

11лм .с и

КР = --" Рм

1- >4ic р где F „, - максимальная пропускная способность линии возврата отфугованного маточного раствора; — максимальное значение управляющего сигнала на клапан 17;

F — максимальная пропускная способность линии возврата пульпы;

U, — максимальное значение управляющего сигнала на клапан 16;

SI. — внутренняя переменная регулятора, определяемая например по формуле

SI. = SLO + PL x ((LSP-L) + 1 /ТАУ х (5) где SLO— начальное значение переMeHHOH диапазон пропорциональности; время изодрома; текущее время; переменная интегрирования; задание по уровню в питающем сборнике 1, которое функционально формируется блоком 18; текущее значение уровня в питающем сборнике 1, измеряемого датчиком 14; внутренняя переменная регулятора, определяемая, например по формуле

PI.

TAY

t (LSP о PBx((BSP — В) + 1/TAY»

SR = SBO

t ( (6) ВЯР— В) х gt), Формулы (3) и {4) преднаэначеныдля пояснения физического смысла кон:.:тант KM u KP ° а не для вычисления расходов FM u FP.

Константы KP u KM определяют связь между величинами потоков пульпы и отфугованного маточного раствора и величинами управляющих сигналов на клапаны 16 и 17, Значения констант могут быть определены, например, по формулам: где SBO — начальное значение переменной;

PB — диапазон пропорцпональнос5 ти;

TAY — время иэодрома; текущее время; л, переменная интегрирования, BSP — задание по концентрации основного кристаллиэующего компонента.

Вычисление величины задания много10 связного регулятора по концентрации основного кристаллиэующегося компо15 нента может осуществляться, например, по формуле

ВОК = (1+2) к (1 13+5, 33к Т-0,009 x T xT) x л(1-0,0016 x(T-TO) — 0Ä 144x BON, (7) где ТΠ— температура раствора в питающем сборнике, С;

Т вЂ” температура кипения пульпы в кристаллиэаторе

25 .

Z = (ВКΠ— BKH) /ВКН, (8) 35

ВКΠ— оптимальное (по критерию максимума выхода готового продукта) значение концентрации основного кристаллиэующего компонента в кристаллизаторе;

BKH — насыщенная концентрация основного кристаллиэующегося компонента в кристаллизаторе;

BON — концентрация основного некристаллиэующегося компонента в питающем сборнике 1, измеряемая датчиком 19.

Задание формируется функциональным блоком 22 в соответствии с формулой (7), т.е ° BSP = ВОК.

45 ВОК вЂ” текущая концентрация основного кристаллизующегося компонента в питающем сборнике 1, измеряемая датчиком 13.

Рассмотрим режим работы кристаллиэатора для получения кристаллического КС1 из раствора KCI-Н„О-NaCI npu следующих данных: концентрация КСI в сборнике 350 г/л; концентрация

NaC1 в сборнике 30 г/л; температура

55 раствора в сборнике 95 С; температура раствора в кристаллизаторе 50 С.

Аппроксимация кривой взаимной растворимости в системе КСI-Н20 — ИаС1 дает следующую формулу для вычисления

1465065

)О концентрации насыщения по КС1 в кристаллизаторе:

BKN = 113 + 5,35кТ вЂ” 0,009лТ«Т

0,144 BN, (9) где BN — концентрация NaC1 в кристаллизаторе, Концентрации КС1 и NaC1 определяются из уравнений материального и теплового баланса и могут быть вычислены по формулам:

ВК = BOK/(1-0,00)бх(ТО-Т); (10)

BN = BON/(1-0,0016л(ТО-Т), (11) где ВОК, BON ; концентрации КС1 и

NaCl в сборнике: пере- 2О сьпцение в кристаллизаторе вычисляется по формуле

P = 100 к(ВК-ВНК) /BHK (12) 25

В соответствии с исходными данными и формулами (9) — (12) получим

BK = 350/(1-0,0016"45) = 377 г/л; 30

BN = 30/(1-0,001бх45) = 32 г/л;

ВЖ = 1 1 Зх5, 33« 50-0, 009 к50 «50

-0,144к32 = 352 г/л;

Р = 100x(371-352)/352 = 5,17.

Таким образом, величина пересьпце— ния;меньшилась на 27.

При управлении по предлагаемому способу будет скорректирована концентрация КС1 в сборнике:

BOK = 1, 007 ° (357« О, 944) -О, 144 «30

356 г/л, тогда BK = 377 г/л и пересьпцение не изменится. 45

Предположим, что в результате внешних возмущений концентрация NaC1 в сборнике стала равной 20 г/л, при управлении по способу, изложенному в прототипе, имеем: ВК = 377 г/л;

BN = 22 г/л; BNK = .352 г/л; P = 6,5Е.

Таким образом, величина пересыщения по сравнению с начальной уменьшилась на 0,67.

При управлении по предлагаемому способу будет скорректирована концентрация КС1 в сборнике

ВОК = 1,007« (357л 0,944-0, 144 «30) 351,4 г/л, тогда ВК = 379 г/л и пересыщение не изменится.

Функционально многосвязанный ре-гулятор 15 реализуется с помощью формул (1), (2), (5) и (6), а вычислительньп» блок 22 — с помощью формулы (7).

Улучшение стабилизации величины пересьпцения позволяет увеличить выход готового кристаллического продукта на 3-5К.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования работы кристаллизатора путем стабилизации вакуума изменением подачи пара в эжектор, регулирования расхода возвращаемого в кристаллизатор отфугованного маточного раствора воздействием на клапан в трубопроводе подачи раствора из центрифуги в кристаллизатор в зависимости от концентрации основного кристаллиэующегося компонента и уровня исходного раствора в питающем сборнике, а также температуры кипения пульпы в кристаллизаторе, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода готового кристаллического чродукта, дополнительно измеряют концентрацию основного некристаллизующегося компонента и температуру исходного раствора в питающем сборнике, корректируют по измеренным параь»етрам величину расхода возвращаемого в кристаллизатор отфугованного маточного раствора, а также дополнительно регулируют величину расхода пульпы, возвращаемой в питающий сборник, в зависимости от концентрации основных кристаллизующегося и некристаллизующегося компонентов, температуры и уровня исходного раствора в питающем сборнике и температуры кипения пульпы в кристаллизаторе.

1465065 7

М нлалань! 10

Редактор А. Лежнина

Заказ 2457

Тираж 599

Подписное

ВНИИ11И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1)3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ÓIrîðîä, ул. Гагарина,101

gm ф и е8 f3 14 фас 1

Составитель Л. 11русковцов

Техред JI.Ñåðäþêoâà Корректор Т. Малец

Способ автоматического регулирования работы кристаллизатора Способ автоматического регулирования работы кристаллизатора Способ автоматического регулирования работы кристаллизатора Способ автоматического регулирования работы кристаллизатора Способ автоматического регулирования работы кристаллизатора Способ автоматического регулирования работы кристаллизатора 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано для управления диаметром и влажностью жил на бумагомассных машинах.

Изобретение относится к автоматическому управлению процессами биологической очистки сточных вод в аэротенках и позволяет повысить качество очистки за счет ппвьппения точности и оперативности управления

Изобретение относится к устройствам для управления периодическими массообменными процессами в пищевой промышленности и позволяет снизить себестоимость и повысить качество перерабатываемой продукции за счет равномерности обработки смолы и исключения уноса ее рабочей фракции

Изобретение относится к кристаллизации расплавов органических и неорганических веществ в химической и смежных с нею отраслях промышленности и позволяет повысить производительность , снизить металлоемкость и энергоемкость путем получения твердого продукта в ввде брусков заданных формы и размеров

Изобретение относится к устройствам для съема отвержденного материала с поверхности ленточного кристаллизатора и позволяет повысить надежность и удобство в работе

Изобретение относится к области химической технологии и позволяет предотвратить инкрустацию внутренних поверхностей кристаллизатора и повысить крупность кристаллов

Изобретение относится к технологическим процессам, требующим разделения твердой и жидкой фаз, и позволяет уменьшить степень дробления и потери твердой фазы

Изобретение относится к области химической технологии и позволяет увеличить производительность и улучшить качество кристаллов

Изобретение относится к области регулирования процессов химической технологии, а именно процессов непрерывной кристаллизации из растворов

Изобретение относится к конструкциям теплои .массооб.менных аппаратов и позволяет интенсифицировать процессы теплои массообмена
Наверх