CN104588134A - 离子交换装置自动控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够用于生产硝酸钾的离子交换装置自动控制系统，包括离子交换柱R、第1主管Z1、第2主管Z2、第3主管Z3。第1主管Z1上的五个上进料支管N1～N5设有切断阀Q1～Q5，第2主管Z2上的两个上出料支管M1、M2设有切断阀Q6、Q7，第3主管Z3上的三个下进料支管L1～L3上设有切断阀Q8～Q10，三个下出料支管K1～K3上设有切断阀Q11～Q13。第1连锁控制器C1根据交换柱R内的液位控制调节阀T1，第2连锁控制器C2根据第2主管2内液体电导率的不同，分别控制切断阀Q6、Q7的开启和关闭，第3连锁控制器C3根据第3主管3内液体电导率的不同，分别控制切断阀Q11～Q13的开启和关闭。因此在出料时能够根据不同的出料，自动的切换切断阀。

Description

离子交换装置自动控制系统
技术领域
本发明涉及离子交换装置自动控制系统，尤其涉及适用于生产硝酸钾的离子交换装置自动控制系统。
背景技术
工业硝酸钾是制造黑色火药的原料，也用于焰火以产生紫色火花。机械热处理作淬火的盐浴。陶瓷工业用于瓷彩釉彩药。用作玻璃澄清剂，用于制造汽车灯玻璃、光学玻璃、显像管玻壳等。医药工业用于生产青霉素钾盐、利福平等药物。用于制卷烟纸。用作催化剂、选矿剂，用作农作物和花卉的复合肥料，食用硝酸钾在食品工业用作发色剂、防腐剂等。尤其是随着现代新兴工业和高科技研究成果的迅猛发展，该产品的作用和地位日益重要。高纯度、高质量的硝酸钾是生产光学玻璃、车灯玻壳、高档彩色显像管玻壳的重要原料之一。
农用硝酸钾是优质无氯钾肥，含有13％以上的硝态氮和44％以上的氧化钾，全部都是水溶性氧分，钾离子和硝酸根离子可很快被农作物吸收，是化学性质的钾氮复合肥，可明显提高烟草、甜菜、柑桔等经济作物的产量和品质。近年来硝酸钾也被用于无土栽培植物的营养液的配制。
离子交换法生产硝酸钾的主要设备有盐水精制系统、离子交换柱、蒸发器、离心机、熔盐造粒、包装等，而作为主要设备的离子交换柱直接关系到硝酸钾的产能、产品品位以及生产成本。
为提高用离子交换法生产硝酸钾的产能，需要对硝酸钾生产装置的产能进行扩大，如有些项目需要将年产6万吨的硝酸钾生产装置扩大至年产20万吨。现有的离子交换柱由于全部采用人工控制，无法形成大的生产量，制约了产能的提高。
本发明的目的在于对离子交换柱的离子交换控制过程进行改进，提供一种能够实现自动化控制，大大节省人力成本提高产能和产品品位，降低生产成本的离子交换装置自动控制系统。
发明内容
本发明的第一技术方案为一种离子交换装置自动控制系统，其特征在于，包括离子交换柱(R)，与离子交换柱(R)内部联通的第1主管(Z1)、第2主管(Z2)、第3主管(Z3)，第1主管(Z1)上连接有多个上进料支管(N1～N5)，第2主管(Z2)上连接有多个上出料支管(M1、M2)，第3主管(Z3)上连接有多个下进料支管(L1～L3)并通过调节阀(T1)与多个下出料支管(K1～K3)连接，各个上进料支管(N1～N5)中分别设有上进料切断阀(Q1～Q5)，各个上出料支管(M1、M2)中分别设有上出料切断阀(Q6、Q7)，各个下进料支管(L1～L3)中分别设有下进料切断阀(Q8～Q10)，各个下出料支管(K1～K3)中分别设有下出料切断阀(Q11～Q13)，
还具有第1连锁控制器(C1)、第2连锁控制器(C2)、第3连锁控制器(C3)，第1连锁控制器(C1)具有检测离子交换柱(R)内液位的液位计，根据交换柱(R)内的液位控制调节阀(T1)，第2连锁控制器(C2)具有检测第2主管(Z2)内液体电导率的电导率仪，根据第2主管(Z2)内液体电导率的不同，分别控制上出料切断阀(Q6、Q7)的开启和关闭，第3连锁控制器(C3)具有检测第3主管(Z3)内液体电导率的电导率仪，根据第3主管(Z3)内液体电导率的不同，分别控制下出料切断阀(Q11～Q13)的开启和关闭。
本发明的第二技术方案基于第一技术方案，其特征在于，与所述第1主管(Z1)连接的上进料支管(N1～N5)有五个，与第2主管(Z2)连接的上出料支管(M1、M2)有二个，与第3主管(Z3)连接的下进料支管(L1～L3)为三个，通过调节阀(T1)与第3主管(Z3)连接的下出料支管(K1～K3)有三个。
本发明的第三技术方案基于第二技术方案，其特征在于，以4台离子交换柱(R)为一个控制单元，各个离子交换柱(R)的上进料支管(N1～N5)、上出料支管(M1、M2)、下进料支管(L1～L3)、下出料支管(K1～K3)分别与共同的管线连接，各个离子交换柱(R)的工艺交换过程不同步。
本发明的第四技术方案基于第三技术方案，其特征在于，各个上进料支管(N1～N5)、下进料支管(L1～L3)所连接的供料管线上设有压力变送器，通过供料管线为各个上进料支管(N1～N5)、下进料支管(L1～L3)供料的供料泵用变频控制，变频控制器根据压力管线压力，调节供料泵的频率实现衡压供料。
本发明的第五技术方案基于第四技术方案，其特征在于，各个上进料支管(N1～N5)、下进料支管(L1～L3)所连接的供料管线上设有流量控制器和检测供料管线内液体电导率的电导率仪，流量控制器根据供料管线内液体的电导率，控制进料的时间。
本发明的第六技术方案基于第三至第5技术方案中的任一项，其特征在于，用于硝酸钾的生产，五个上进料支管(N1～N5)分别与硝酸铵、碳酸氢氨、正洗水、正洗水1、正洗水2的供料管线连接，三个下进料支管(L1～L3)分别与氯化钾、反洗水1、反洗水2的供料管线连接，二个上出料支管(M1、M2)分别与进钾退水、氯化铵的出料管线连接，三个下出料支管(K1～K3)分别与低度交换液、交换液、退水的出料管线连接。
根据以上记载的本发明的技术方案，由于第1连锁控制器(C1)检测离子交换柱(R)内的液位，根据交换柱(R)内的液位控制调节阀(T1)，因此由上进料支管(N1～N5)向离子交换柱(R)内进料时，能够防止下出料支管(K1～K3)的出料过快或过慢，使离子交换柱(R)内的液位维持在最佳位置，提高了生产效率并保证了产品的质量。
由于第2连锁控制器(C2)根据第2主管(Z2)内液体电导率的不同，分别控制上出料切断阀(Q6、Q7)的开启和关闭，能够根据第2主管(Z2)内的液体不同，自动切换出料切断阀(Q6、Q7)，对物料等进行导流。
由于第3连锁控制器(C3)根据第3主管(Z3)内液体电导率的不同，分别控制下出料切断阀(Q11～Q13)的开启和关闭，能够根据第3主管(Z3)内的液体不同，自动切换下出料切断阀(Q11～Q13)，对物料等进行导流。
附图说明
图1是本发明实施方式的离子交换装置自动控制系统的结构示意图；
图2是本发明实施方式的离子交换系统的结构示意图；
图3是图2的右上部分放大图；
图4是图2的左上部分放大图；
图5是图2的左下部分放大图；
图6是图2的右下部分放大图。
具体实施方式
以下以生产硝酸钾的离子交换装置自动控制系统为例，对本发明实施方式的离子交换装置自动控制系统进行说明。
图1是本发明实施方式的离子交换装置自动控制系统的结构示意图。如图1所示，离子交换装置具有离子交换柱R，与离子交换柱R内部联通的第1主管Z1、第2主管Z2、第3主管Z3。第1主管Z1上连接有五个上进料支管N1～N5，第2主管Z2上连接有两个上出料支管M1、M2，第3主管Z3上连接有三个下进料支管L1～L3，并通过调节阀T1与三个下出料支管(K1～K3)连接，各个上进料支管(N1～N5)中分别设有上进料切断阀Q1～Q5，各个上出料支管M1、M2中分别设有上出料切断阀Q6、Q7，各个下进料支管L1～L3中分别设有下进料切断阀Q8～Q10，各个下出料支管K1～K3中分别设有下出料切断阀Q11～Q13。
第1连锁控制器C1具有检测离子交换柱R内液位的液位计，根据交换柱R内的液位控制调节阀T1。第2连锁控制器C2具有检测第2主管Z2内液体电导率的电导率仪，根据第2主管Z2内液体电导率的不同，分别控制上出料切断阀Q6、Q7的开启和关闭，第3连锁控制器C3具有检测第3主管Z3内液体电导率的电导率仪，根据第3主管Z3内液体电导率的不同，分别控制下出料切断阀Q11～Q13的开启和关闭。
五个上进料支管N1～N5分别与硝酸铵、碳酸氢氨、正洗水、正洗水1、正洗水2的供料管线连接，三个下进料支管L1～L3分别与氯化钾、反洗水1、反洗水2的供料管线连接，二个上出料支管M1、M2分别与进钾退水、氯化铵的出料管线连接，三个下出料支管K1～K3分别与低度交换液、交换液、退水的出料管线连接。
上部进料时，根据硝酸钾生产的工艺要求依次打开上进料切断阀Q1～Q5，分阶段的向离子交换柱R内注入硝酸铵、碳酸氢氨、正洗水、正洗水1、正洗水2。此时，第1连锁控制器C1根据离子交换柱R内的液位，控制调节阀T1的开度，使离子交换柱R的液面维持在最佳位置。
第3连锁控制器C3根据第3主管Z3内液体电导率的不同，分别控制下出料切断阀Q11～Q13的开启和关闭，对物料的流向进行导向。
当下部进料时，根据硝酸钾生产的工艺要求依次打开下进料切断阀Q8、Q9、Q10，此时上部的上出料支管M1、M2为自流出料。第2连锁控制器C2根据第2主管Z2内液体电导率的不同，分别控制上出料切断阀Q6、Q7的开启和关闭，对物料的流向进行导流。
即，根据单一物料的浓度和其导电率成正比这一基本原理，对物料的流向进行导流，此方法在生产过程中在线监测验证。
以下对由32台离子交换柱R构成的离子交换系统进行说明。
图2是本发明实施方式的离子交换系统的结构示意图，图3是图2的右上部分放大图，图4是图2的左上部分放大图，图5是图2的左下部分放大图，图6是图2的右下部分放大图。
如图所示，离子交换系统由32台图1所示的离子交换柱R构成。32台离子交换柱R分成8组，各组分别有4台离子交换装置构成一个控制单元。各控制单元中，离子交换柱R的上进料支管N1～N5、上出料支管M1、M2、下进料支管L1～L3、下出料支管K1～K3分别与共同的管线连接，各个离子交换柱R的工艺交换过程不同步。
各控制单元由共同的管线供料和出料。供料管线上设有压力变送器，通过供料管线为各个上进料支管N1～N5、下进料支管L1～L3供料的供料泵(未图示)用变频控制，变频控制器根据压力管线压力，调节供料泵的频率实现衡压供料。各个供料管线上设有流量控制装置C0，流量控制装置C0由流量控制器和检测供料管线内液体电导率的电导率仪构成，流量控制器根据供料管线内液体的电导率，控制进料的时间，实现进料量的控制。
以上对本发明的实施方式进行了说明，在本实施方式中，由于各个支管能够根据物料的不同自动切换物料的流向和进料时间，不仅结构简单，工作可靠，也容易提高产能和产品品位，降低生产成本。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，只要在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种离子交换装置自动控制系统，其特征在于，包括离子交换柱(R)，与离子交换柱(R)内部联通的第1主管(Z1)、第2主管(Z2)、第3主管(Z3)，第1主管(Z1)上连接有多个上进料支管(N1～N5)，第2主管(Z2)上连接有多个上出料支管(M1、M2)，第3主管(Z3)上连接有多个下进料支管(L1～L3)并通过调节阀(T1)与多个下出料支管(K1～K3)连接，各个上进料支管(N1～N5)中分别设有上进料切断阀(Q1～Q5)，各个上出料支管(M1、M2)中分别设有上出料切断阀(Q6、Q7)，各个下进料支管(L1～L3)中分别设有下进料切断阀(Q8～Q10)，各个下出料支管(K1～K3)中分别设有下出料切断阀(Q11～Q13)，
还具有第1连锁控制器(C1)、第2连锁控制器(C2)、第3连锁控制器(C3)，第1连锁控制器(C1)具有检测离子交换柱(R)内液位的液位计，根据交换柱(R)内的液位控制调节阀(T1)，第2连锁控制器(C2)具有检测第2主管(Z2)内液体电导率的电导率仪，根据第2主管(Z2)内液体电导率的不同，分别控制上出料切断阀(Q6、Q7)的开启和关闭，第3连锁控制器(C3)具有检测第3主管(Z3)内液体电导率的电导率仪，根据第3主管(Z3)内液体电导率的不同，分别控制下出料切断阀(Q11～Q13)的开启和关闭。
2.根据权利要求1记载的一种离子交换装置自动控制系统，其特征在于，与所述第1主管(Z1)连接的上进料支管(N1～N5)有五个，与第2主管(Z2)连接的上出料支管(M1、M2)有二个，与第3主管(Z3)连接的下进料支管(L1～L3)为三个，通过调节阀(T1)与第3主管(Z3)连接的下出料支管(K1～K3)有三个。
3.根据权利要求2记载的一种离子交换装置自动控制系统，其特征在于，以4台离子交换柱(R)为一个控制单元，各个离子交换柱(R)的上进料支管(N1～N5)、上出料支管(M1、M2)、下进料支管(L1～L3)、下出料支管(K1～K3)分别与共同的管线连接，各个离子交换柱(R)的工艺交换过程不同步。
4.根据权利要求3记载的一种离子交换装置自动控制系统，其特征在于，各个上进料支管(N1～N5)、下进料支管(L1～L3)所连接的供料管线上设有压力变送器，通过供料管线为各个上进料支管(N1～N5)、下进料支管(L1～L3)供料的供料泵用变频控制，变频控制器根据压力管线压力，调节供料泵的频率实现衡压供料。
5.根据权利要求4记载的一种离子交换装置自动控制系统，其特征在于，各个上进料支管(N1～N5)、下进料支管(L1～L3)所连接的供料管线上设有流量控制器和检测供料管线内液体电导率的电导率仪，流量控制器根据供料管线内液体的电导率，控制进料的时间。
6.根据权利要求3至5中任一项记载的一种离子交换装置自动控制系统，其特征在于，用于硝酸钾的生产，五个上进料支管(N1～N5)分别与硝酸铵、碳酸氢氨、正洗水、正洗水1、正洗水2的供料管线连接，三个下进料支管(L1～L3)分别与氯化钾、反洗水1、反洗水2的供料管线连接，二个上出料支管(M1、M2)分别与进钾退水、氯化铵的出料管线连接，三个下出料支管(K1～K3)分别与低度交换液、交换液、退水的出料管线连接。
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