***, M, N* Na schemacie pokazano sterowanie procesem karbonlzacjl zachodzecym w aparacie B. Sterowanie procesami karbonlzacjl w Innych aparatach A, C, #s#9 M, N jest realizowane w sposób analo¬ giczny* Roztwór glinianu doprowadza sie do baterii 1 w kierunku zaznaczonych strzalke a, a na wyjsciu baterii 1 otrzymuje sie zawiesine zaznaczone na schemacie strzalke b* Gaz do-145 276 5 starczany do kerbonlzacjl do aparatów A9 B, **•, M, N jest zaznaczony strzalke c* Informacja o stezeniu sody kaustycznej w aparacie B okresowo jest otrzymywana od czuj¬ nika 2 stezenia 1 przekazywana do bloku 3 prognozowania stezenia sody kaustycznej* Oo blo¬ ku 3 prognozowania stezenia sody kaustycznej równiez se dostarczane Informacje z Biernika 4 przeplywu roztworu glinianu 1 Biernika 5 stezenia sody kaustycznej w tym roztworze. Pro¬ gnozowana na podstawie otrzymanej informacji wartosc stezenia sody kaustycznej jest przesy¬ lana z bloku 3 prognozowania do bloku 6 porównywania prognozowanej wartosci stezenia z war- toscie zadane* Otrzymana róznica wartosci prognozowanej 1 zadanej atezenia sody kaustycznej porównywana jest z maksymalnym dynamiczny* bledem prognozowania w selektorze 7* Selektor 7 zawiera dwupozycyjny element logiczny: sygnal na wyjsciu tego elementu jest równy jedynce logicznej, jezeli róznica prognozowanej 1 zadanej wartosci atezenia Jest wieksza od maksy¬ malnego dynamicznego bledu, i równy zeru logicznemu, jezeli róznica jest mniejsza od maksy¬ malnego bledu dynamicznego* Selektor 7 steruje prace urzadzenia przeleczajecego 8* Jezeli na wyjsciu selektora 7 uzyskiwane se sygnaly odwzorowujece zero logiczne, to znaczy gdy róznica miedzy wartoscle prognozowane a zadane stezenia sody kaustycznej nie jest wieksza od maksymalnego bledu dynamicznego, wówczas urzedzenle przeleczajece 6 przesyla sygnal od¬ wzorowujacy te róznice do rsgulatora 9* Regulator 9 podtrzymuje zadane stezenie sody kau¬ stycznej poprzez zmiane przeplywa gazu 1 wytwarza sygnal sterujecy dla mechanizmu wykonaw¬ czego 10, który jest zainstalowany w linii doprowadzajecej gaz do aparatu B. Jezeli na wyj¬ sciu selektora 7 zostaje wytworzony sygnal, odwzorowujecy jedynke logiczne, to znaczy, je¬ zeli róznica wartosci prognozowanej 1 zadanej stezenia jest wieksza od maksymalnego bledu dynamicznego prognozowania, wówczas sygnal odwzorowujecy te róznice, jost przesylany przez urzedzenle przeleczajece 8 do regulatora 11, który zapewnia stabilizacje stezenia sody kau¬ stycznej poprzez zmiane przeplywu roztworu glinianu* Regulator 11 jest poleczony z mechani¬ zmem wykonawczym 12 zainstalowanym w linii doprowadzajecej roztwór glinianu do baterii 1* Jako bloki skladowe przedstawionego schematu se wykorzystywane znane utrzedzenia analogowe 1 cyfrowe* W szczególnosci. Jako miernik 4 przeplywu roztworu glinianu moze byc zastosowany mier¬ nik przeplywu, którego zasada dzialania oparta jest na detekcji zmiennego spadku cisnienia* Funkcje czujnika 2 i miernika 5 stezenia sody kaustycznej se realizowane automatycznie przez urzedzenle do miareczkowania roztworów* Funkcja bloku 3 prognozowania stezenia sody kaustycznej, bloku 6 porównywania stezsnla prognozowanego z wartoscle zadane, selektora 7 1 urzedzenla przeleczajecego 8 se realizowane przez sterujece maszyne cyfrowe, która na podstawie Informacji, otrzymywanej z czujnika 2, miernika 4 przeplywu roztworu glinianu 1 miernika 5 stezenia eody kaustycznej ksztaltuje za pomoce programowanych bloków 3, 6, selek¬ tora 7 i urzadzenia przeleczajecego 8 zadania dla analogowych urzedzen regulacyjnych; a mia¬ nowicie dla regulatora 9 1 regulatora 11* Regulatory 9 1 11 pracuje wedlug algorytmu propor- cjonalno-calkowo-rózniczkowego* Jako mechanizmy wykonawcze 10 i 12 se wykorzystywane nape¬ dy pneumatyczne lub elektryczne, sprzezone z przeelonaml obracajecyal sie* Szczególowych wy¬ jasnien wymaga praca bloku 3 prognozowania atezenia sody kaustycznej* Wartosc prognozowane stezenia sody kaustycznsj mozna okreslac róznymi metodami wedlug wyników pomiarów okresowych* Pierwsza 1 najprostsza metoda polega na ekstrapolacji wyników pomiarów okresowych stezenia sody kaustycznej na caly przedzial czasowy, miedzy ostatnim po¬ miarem a poprzednim i zaklada praktyczny brak opóznienia pomiarów oraz mozliwosc uprzedniej analizy charakterystyk glównych zaburzeni wahan przeplywu roztworu glinianu 1 jego stezen* Celem ekstrapolacji mozna na przyklad, wykorzystac jedne z metod optymalnej filtracji, jezeli wiadomo, ze normowana funkcja korelacyjna r. odchylen atezenia Y] sody kaustycznej w i-tym aparacie baterii od wartosci sredniej f* na postac rt - . "* ™ gdzie: T - stala czasowa funkcji korelacyjnej, t - czas biezecy.6 145 276 Jezeli znane se wyniki pomiarów stezenia na wyjeciu i-tego aparatu w momonty czasu tl# t29 ••*• tk* °°°* *n* od8t^P «lcdzy którym wynosi At, wówczas wartosc prognozowana f /t/ w przedziale czasowym t < t 4 tn4.i oblicza sie wedlug wzorus rt (0 - r£ *fó (tj - rj •"T /u/ gdziet Pt (O - wartosc szacunkowa obliczana na podstawie zmierzonych wartosci n^). ri ft2), Xt (O • W szczególnym przypadku, jezeli At > t, przyjmuje sie r*i (O - riM /JII/ Przy sterowaniu procesem karbonizacjl najczesciej wykorzystuje sie równanie /II/ przy warunku /III/. Celem okreslenia stalej czasowej T funkcji korelacji r, nalezy znac funkcje gestosci widmowych glównych zaburzen, oddzialywujacych na stezenie JTjt wahan przeplywu roztworu glinianu 1 Jego stezenia.
Gestosc widma S. wahan stezenia sody kaustycznej w zawiesinie na wyjsciu i-tego aparatu okresla sie wedlug wzoru: si W- sd M- K (j^)|2 /IV/ gdzie: S.(co)- gestosc widmowa wahan przeplywu roztworu glinianu, Wjfcoj- zespolona funkcja przenoszenia, odwzorowujeca wplyw wahan przeplywu roztwo¬ ru glinianu na stezenie sody kaustycznej w fazie cieklej zawiesiny na wyj¬ sciu i-tego aparatu, CJ - czestotliwosc katowa© Poprzez aproksymacje gestosci widmowej S. (6JJdo wyrazenia okresla sie wartosc T. w tym wyrazeniu O* - wariancja wahan stezenia ¥T« Przedstawiona procedura wyznaczania wartosci T nie moze byc realizowana z wymagane dokladnoscle, jezeli wahania przeplywu roztworu glinianu lub zmiany stezenia sody kausty¬ cznej w roztworze glinianu se niestacjonarne* Wówczas wykorzystuje sie lnne metode prog¬ nozowania stezenia sody kaustycznej, na przyklad, okresla sie wartosc prognozowane steze¬ nia sody kaustycznej wedlug równania równowagi sody kaustycznej w aparacie - z uwzglednie¬ niem wyników poprzedzajecych pomiarów stezenia sody kaustycznej.
Na fig* 2 przedstawiono schemat realizacji sposobu sterowania procesem karbonizacjl roztworu glinianu, polegajacy na wyznaczaniu prognozowanej wartosci stezenia wedlug równa¬ nia równowagi sody kaustycznej w aparacie B. Ten schemat sterowania od przedstawionego na fig. 1, rózni sie tym, ze przewidziane jest dodatkowe poleczenie miedzy czujnikiem 13, zainstalowanym na wejsciu aparatu B 1 przeznaczony* do pomiaru stezenia sody kaustycznej w fazie cieklej zawiesiny, a blokiem 3 prognozowania. Do bloku 3 prognozowania przekazy¬ wany jest wynik pomiaru z czujnika 13. Starowania procesami karbonizacjl w Innych spara¬ tach A, C, •••, M, N baterii 1 karbonizacjl realizowane jest analogicznie* Ola prognozowania stezenia sody kaustycznej moze byc wykorzystane równanie bilansu materialowego sody kaustycznej w aparacie, otrzymane przy idealnym mieszaniu 1 atabilnym poziomie zawiesiny w aparacie* Równanie ma postaci dr L^{R^QWL^^^fLfl)145 276 7 /VI/ gdzie: V. - objetosc zawiesiny w i-tym aparacie, Q - przeplyw objetosciowy roztworu glinianu doprowadzanego do baterii karboni¬ zacJ i, fl-4 - stezenie sody kaustycznej w fazie cieklej zawiesiny na wejsciu i-tego aparatu, R - szybkosc reakcji chemicznej neutralizacji sody kaustycznej, przyjeta za wartosc stale* Oeden z przykladów rozwiezanla liczbowego równania dla dowolnego zadanego przedzialu czasowego [t , t] moze byc przedstawiony w postacis ri(LML-t.o-^^ /vu/ Przy gwaltownych zalanaeh zawartosci dwutlenku wegla w gazie, zalozenie o etaloscl szybkosci reakcji cheaicznej wprowadza znaczny bled w prognozowania stezenia sody kausty¬ cznej* Ola dokladnego okreslenia wartosci R w wyrazaniu /VII/ wynagane jaat opisanie kinety¬ ki neutralizacji sody kaustycznej dwutlenkiem wegla* Mozna unlknec trudnosci zwlezanych z okresienlea chwilowej szybkosci reakcji cheBi¬ eznej, wykorzystujac dla prognozowania stezenia sody kaustycznej srednie calkowe oszaco¬ wanie szybkosci reakcji* Oszacowanie nozna otrzymac na podstawie bilansu dwutlenku wegla doprowadzanego do aparatu w ustalonym przedziale czasowym [t, t J , na przyklad, majecym wartosc At.
Srednie szybkosc R reakcji cheaicznej przy tya okresla sie wedlug wzoru R - i \ Q (t) . &(t) . Cdt /VIII/ / n*l i Q ft) . /3(t) . £dt gdzie i A - stezenie dwutlenku wegla w gazie, £, - wspólczynnik stechiometrii* Na fig* 3 przedstawiony jest schemat dla realizacji sposobu sterowania procesem kar- bonlzacjl roztworu glinianu z uwzglednieniem gwaltownych zalan stezenia dwutlenku wegla w gazie* Na schemacie pokazane jest sterowanie procesem karbonizacji w aparacie B. Stero¬ wanie procesem karbonizacji w innych aparatach A, C, ••••» M, N baterii realizuje sie ana¬ logicznie* Schemat przedstawiony na fig* 3 rózni sie od schematu przedstawionego na flg*l tya, ze za pomoce czujnika 14 mierzy sie przeplyw gazu doprowadzanego do aparatu 1 analizuje sie zawartosc dwutlenku wegla w gazie za pomoce analizatora gazowego 15. Wedlug wyników pomiarów przeplywu 1 stezenia gazu okresla sie za pomoce integratora 16 sumaryczne ilosc dwutlenku wegla, doprowadzanego do aparatu B i zmienia sie proporcjonalnie do tej ilosci wartosc prognozowane stezenia za pomoce korektora 17* Integrator 16 przedstawia sobe cy¬ frowe urzadzenie aumujece 1 moze byc zrealizowana w postaci bloku programowego w steruje- cej maszynie cyfrowej* Dokladnie tak samo realizuje sie korektor 17, który ksztaltuje wy¬ razanie t ft - tn) » (ff - r) f gdzie 1 R - azybkosc reakcji chemicznej przyjeta w wyrazaniu /VII/ jako wartosc stala 1 sumuje podane wyrazenie z prawe czescie wyrazenia /VII/, ksztaltowanego blokiem 3 pro¬ gnozowania*8 145 276 Utworzona w ten sposób prognozowana wartosc utezenle sody kaustycznej# tak sano, jak 1 w rozpatrzonych powyzej przypadkach, porównuje itle z zadane wartoscia, stezenia przez blok 6 porównywania* Róznica wartosci prognozowanej i zadanej stezenia z bloku 6 porówny¬ wania przesylana jest do selektora 7, który steruje prace urzedzenia przeleczaJacego 6* Mr ten sposób okresla sie kierunek przejscie sygnalu sterujacego ku reguletorowl 9, zmie- nlajecenu przeplyw gezu ze pomoce mechanizmu wykonawczego 10, lub do regulatora 11, zale¬ niejecego przeplyw roztworu glinianu za pomoce mechonlzmu wykonawczego 12* Przy zawartosci eody kaustycznej w zawiesinie mniejszej od 15 g/l nozna prowadzic ciagly poalar stezenie jonów wodorowych w fazie cieklej zawiesiny* W aiare zwlekezenla nuaeru kolejnego aparatu w lancuchu szeregowym baterii 1 karbo¬ nlzacjl etezenla eody kaustycznej w fazie cieklej zawiesiny zmniejsza sie* Odpowiednio do tego zmniejszenia powinien zmniejszac sie równiez 1 bled bezwzgledny stabilizacji sody kaustycznsj* I tak, na przyklad, w ostatnia aparacie dopuszczalna wartosc stezenia sody kaustycznej w przypadku jednoetopnlowego schematu przetwarzania roztworu glinianu powinna miescic sie w granicach od 1,5 do 1 g/l, co zapewnia praktycznie calkowite wytrecenie tlenku gl linowego z roztworu glinianu 1 ellnlnuje Mozliwosc tworzenia sie wodoroweglanów* Ookladnosc stabilizacji stezenia sody kaustycznej w fazie cieklej zawiesiny na wyjsciu pierwszego aparatu w glównej alerze okresla sie bledem analizy ekspresowej lugu w cieklej fazie zawiesiny, który wynosi aniej wiecej 1,5 - 2 g/l* W ten sposób bled bezwzgledny stabilizacji stezenia na drodze do ostatniego eparatu N baterii 1 powinien ulec zmniejsze¬ niu co najmniej trzykrotnemu* Ola zwiekszenie dokladnosci stabilizacji stezenia w aparatach A, B, ***, M, N z Bala zawartoscle sody kaustycznej w fezie cieklej zawiesiny proponuje ele korygowac wyniki prognozowania wedlug wskeznlka pH* Na fig* 4 przedstawiono schemat dla realizacji sposobu stsrowanla procesem karbonlzacjl przy malej zawartosci sody kaustycznej w fazie cieklej zawiesiny* W szczególnosci zas przedstawiono schemet sterowania procosem karbonlzacjl w aparacie M* Tek samo, jak w przypadkach opisanych powyzej, informacja o stezeniu sody kaustycz¬ nej kierowana Jest do bloku 3 prognozowania* Tamze kierowane se sygnely z miernika 4 prze¬ plywu roztworu glinianu i z miernika 5 stezenie sody keustycznej w roztworze glinianu*War- tosc prognozowanego stezenie sody kaustycznej z bloku 3 przesylana jest do bloku 6 porów¬ nywania stezsnia prognozowanego sody kaustycznej z wartoscle zadane* Stezenie pH. jonów wodorowych w fazie cieklej zawiesiny na wyjsciu aparatu M mierzy sie miernikiem pH 18 1 porównuje ele w bloku 19 porównywania z wartoscle zadane pH** , odpowiadajace zadanej wartosci stezsnia sody kaustycznej 1T* * Otrzymana róznica Al prognozowanej i zadanej wartosci stezenia Ai - rt -rt» zix/ oraz róznica ^2 mierzonej 1 zadanej wartosci pH A 2 - pHL ?PHt* /X/ ae sumowane w bloku 20 keztaltowania sygnalu pomiarowego: 4- Y4Al-^AL /XI/ gdzie Y1 1 Y2 • wspólczynniki proporcjonalnosci charakteryzujece zaleznosc regulowanego parametru od wartosci ^11 ^2.
Otrzymane w ten sposób wartosc sygnalu pomiarowego porównuje ele w selektorze 7 z ma¬ ksymalnym bledem dynamicznym regulacji i w zaleznosci od wyników porównania przekazuje sie z selektora 7 poprzez urzedzenia przeleczajece 8 do regulatora 9, podtrzymujecego za¬ dane etezenle sody kaustycznej poprzez zmiane przeplywu gazu lub do regulatora 11 pod- trzymujecego zadana stezenie eody kaustycznej poprzez zmiane przeplywu roztworu glinianu* Przeplyw roztworu przetwarzanego w baterii 1 karbonlzacjl powinno sie zmieniac w za¬ leznosci od wydajnosci naetepnego etapu technologicznego, gdzie nastepuje zageszczenie145 276 9 tworzecej sie w procesie karbonlzacji zawiesiny* Olatego przeplyw roztworu glinianu dopa¬ sowuje sie do obciazenia etapu zageszczania* Gdy tylko zmienia sie wydajnosc zageszczania, nalezy, w aiare mozliwosci szybko, zmieniac strumien zawiesiny z ostatniego aparatu N klarowany.do stopnia zageszczania. Oe- zoli zmieniac strumien roztworu glinianu, wówczas strumien zawiesiny zmieni sie z opóz¬ nieniem, spowodowanym bezwlad noscie systemu stabilizacji poziomów zawiesiny w aparatach A, 6, • **, M N* Aby wyeliminowac takie opóznienie korzystne jaat zmieniac strumien roztworu glinianu przez oddzialywanie na przeplyw zawiesiny z ostatniego aparatu N, lecz przy tym nalezy stabilizowac poziom zawiesiny w kazdym z aparatów A, B, ***, M, N poprzez oddzialy¬ wanie na doplyw zawiesiny do dansgo aparatu* W ten sposób, przy dopasowaniu wydajnosci baterii 1 karbonlzacji z wydajnoscie naste¬ pnego odcinka technologicznego, bezwladnosc ukladów regulacji poziomów bedzie wplywala nie na szybkosc zalany strumienia zawiesiny na wyjsciu baterii 1, lecz na charakter zmia¬ ny strumienia roztworu glinianu na wejsciu baterii 1* Na fig* 5 przedstawiono schemat dla realizacji sposobu sterowania procsssn karbonl¬ zacji roztworu glinianu zapewniajecy zmiane wydajnosci procesu poprzez oddzialywanie na strumien zawiesiny z ostatniego aparatu baterii* Schemat ten rózni sie od schematu na fig* 1 tym, za oddzialywania na strumien wejs¬ ciowy roztworu glinianu realizuje sie nie bezposrednio w linii roztworu glinianu, lecz w linii rozladowywania zawiesiny przez mechanizm wykonawczy 21, uruchamiany przsz regula¬ tor 22* Przy tym poziom zawiesiny w kazdya aparacie A, B, ••*, M, N baterii 1 podtrzymy¬ wany jest w wyniku oddzialywania na jej doplyw do tego aparatu za pomoce wykorzystywanych do tego celu mierników poziomów 23 1 regulatora poziomów 24, zainstalowanych w liniach doprowadzania zawiesiny do aparatów A, B, ***, M* N* Zaatrzazenla patentowa 1* Sposób starowania processm karbonlzacji roztworu glinianu w baterii szeregowo po¬ leczonych aparatów o dzialaniu cleglym, polegajecy na oddzialywaniu na przeplyw gazu do¬ prowadzanego do kazdego z aparatów 1 na przeplyw roztworu glinianu doprowadzanego do ba¬ terii, znamienny tym, ze okresowo mierzy sie stezenie sody kaustycznej w roz¬ tworze glinianu i w fazie cieklej zawiesiny na wyjsciu kazdego z karbonlzatorów, a nastep¬ nie wedlug wyników pomiarów okresla sie prognozowane wartosc stezenia aody kaustycznej w fazie cieklej zawiesiny na wyjsciu kazdego z karbonlzatorów w momencie, poprzedzajacym na¬ stepny pomiar, porównuje sie wartosci prognozowana z wartoscie zadane dla kazdsgo karbo- nlzatora 1 w przypadku gdy wartosc prognozowana jest wieksza od wartosci zadanaj wiecej, niz o wartosc maksymalnego dynamicznego bledu prognozowania, róznice prognozowanej 1 za¬ danej wartosci stezenia eliminuje sie przsz zwiekszenie przeplywu roztworu glinianu, a w pozostalych przypadkach te róznice eliminuje sie poprzez oddzialywanie na przeplyw gazu, przy czym przeplyw roztworu glinianu, doprowadzanego do baterii karbonlzatorów podtrzymu¬ je sie na poziomie zapewnlajecym zadane wydajnosc zawiesiny* 2* Sposób wedlug zastrz* 1, znamienny t y a, ze wartosc prognozowane ste¬ zenia sody kaustycznej w fazie cieklej zawiesiny okresla sie przez ekstrapolacje wyników co najmniej jednego poprzedzajacego pomiaru, korzystnie metode aproksymacji statystycznej* 3* Sposób wedlug zastrz* 1, znamienny tym, ze wartosc prognozowana ste¬ zenia sody kaustycznej w fazie cieklej zawiesiny na wyjsciu kazdego karbonizstora okres¬ la sie na podstawia równania bilansu aody kaustycznej w kazdym karbonizatorze z uwzgled¬ nieniem wyników poprzednich pomiarów stezenia sody kaustycznej w fazie cieklej zawleainy na wyjsciu 1 wejsciu danego aparatu* ' 4* Sposób wedlug zastrz* 1, znamienny tym, ze mierzy ale przeplyw gazu, doprowadzanego do kazdego karbonizotora oraz stezenie dwutlenku wegla w doprowadzonym gazie, wedlug wyników pomiarów okresla ale sumaryczne Ilosc dwutlenku wegla wprowadzone* go do kazdego z karbonlzatorów w czaala miedzy dwoma kolejnymi pomiarami atezenla aody10 145 276 kaustycznej w fazie cieklej zawiesiny na wyjsciu kazdego z aparatów i proporcjonalnie do zamierzonej Ilosci zaabsorbowanego dwutlenku wegla, zalenia sie wartosc prognozowane ste¬ zenia sody kaustycznej* 5* Sposób wedlug zastrz* 1, znamienny tyn, ze mierzy sie stezenie jonów wodorowych w zawiesinie w karbonizatorach pracujacych przy malym stezeniu sody kaustycz¬ nej /ponizej 15 g/l/ i zmienia sie wartosc prognozowane stezenia sody kaustycznej propor¬ cjonalnie do wskazników pH, a n, k £ r A\ i / FIEJ FIB.Z145 276 11 11, 4 i r c^-^^JT FIB.3 FIBA 6 7 F/B. 5