PL227574B1 - Sposób sterowania procesem podawania składników do reaktora chemicznego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania procesem podawania składników do chemicznego reaktora mieszalnikowego. Omawiany wynalazek ma zastosowanie w przemyśle petrochemicznym, chemicznym, a także wszędzie tam gdzie mamy do czynienia z mieszaniem składników. Ma na celu skrócenie czasu mieszania i polepszenie wymieszania składników chemicznych.

W praktyce przemysłowej, w klasycznym przypadku, przeprowadza się reakcje chemiczne, za pomocą reaktora i zainstalowanego w nim mieszadła i elementów doprowadzających do niego składniki chemiczne. Elementami składowymi systemu są: rury, zawory, zasuwy, urządzenia podające, (jeżeli składnik występuje w postaci granulatu) i zbiorniki ze składnikami podstawowymi do reakcji, stężonymi lub nie. W zależności od rodzaju procesu budowa stosowanych reaktorów może być różna. Omawiane procesy występują głównie w zakładach petrochemicznych, chemicznych i innych tego typu.

Dla przykładu: Farba nie składa się tylko z jednego komponentu, w skład farby, niezależnie od jej rodzaju i przeznaczenia wchodzą: spoiwa, wypełniacze, pigmenty, rozpuszczalniki oraz tzw. środki pomocnicze. Każdy ze składników jest odpowiedzialny za prawidłowe zachowanie się farby podczas malowania oraz użytkowania otrzymanej powłoki. Przedstawiony fakt powoduje konieczność połączenia kilku składników i równomiernego ich przenikania się.

W przypadku mieszania czynników, doprowadza się je do reaktora kolejno po sobie lub równocześnie, przez załączenie urządzeń podających, tym samym dostarczając odpowiednie ich ilości do reaktora. W trakcie podawania czynników do reaktora występuje wstępne wymieszanie składników, lecz zazwyczaj poziom jego wymieszania nie jest wystarczający, dlatego następnie przeprowadza się proces właściwego mieszania, zazwyczaj za pomocą różnego typu mieszadeł.

Znane jest z polskiego opisu patentowego PL 217244 mieszadło w postaci wału z zamocowanym do niego, co najmniej jednego elementarnego modułu mieszającego zmieniającego geometrię pod wpływem zewnętrznych ustawień wału wewnętrznego.

Znane jest z europejskiego opisu patentowego PL/EP 2064308 mieszadło w postaci wału z zamontowanymi łopatami mieszającymi, które mogą być ustawiane pod różnym nachyleniem w odniesieniu do pionu.

Znane są także inne sposoby mieszania oparte na zastosowaniu mieszadeł takich czy innych w patentach: PL/EP 1624955, PL/EP 2018218, PL/EP 2370198, PL 214823, PL 215498.

Znane jest z europejskiego opisu patentowego, PL/EP 2101239 Sposób sterowania systemem dozowania i mieszania wyrobu złożonego z dwóch składników za pomocą pomp o posuwisto zwrotnym ruchu tłoka, przy określonym stosunku dozowania.

Znane jest z europejskiego opisu patentowego, PL/EP 2347874 Sposób i urządzenie do mieszania mieszaniny cząstek z klejem polegającym na tym, że doprowadza się strumień cząstek o różnej wielkości do mieszalnika, przy czym ilość kleju określa się na podstawie wielkości cząstek.

Znane jest z europejskiego opisu patentowego, PL/EP 2414092 Sposób i układ do mieszania zaczynu polegający na tym, że sposób dodatkowo zawiera etap przekierowania płynu z wyjścia pompy napełniania kadzi do linii obejściowej, przy czym linia obejściowa łączy pompę napełniania kadzi z wyjściem pierwszej linii procesowej, omijając kadź mieszalniczą i pompę zaczynu drugiej linii procesowej.

Znane są sposoby sterowania ilością materiału doprowadzanego podczas procesu przesyłania materiału do zbiornika mieszania z międzynarodowego opisu patentowego, PCT/US 00/32202, polski numer opisu PL 204598, polegający na sterowaniu ilością materiału doprowadzanego podczas procesu przesyłania materiału do zbiornika mieszania, w którym steruje się doprowadzaniem materiału do zbiornika mieszania za pomocą, co najmniej jednego zaworu podawania materiału, względnie większej ilości zaworów, korzystnie przez zamykanie, co najmniej jednego zaworu podawania materiału oraz w którym mierzy się początkowy ciężar zbiornika mieszania i ustala się ciężar docelowy, który jest równy sumie wartości początkowego ciężaru i żądanej ilości tj. żądanej wartości ciężaru dostarczanego materiału, który ma być doprowadzony do zbiornika mieszania, mierzy się aktualną wartość ciężaru, a następnie mierzy się, względnie oblicza, prędkość przepływu materiału, który jest doprowadzany do zbiornika mieszającego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ponadto oblicza się z zastosowaniem techniki komputerowej prognozowaną wartość naddatku, która to prognozowana wartość naddatku jest określana za pomocą wzoru prognozowania.

PL 227 574 B1

Sposób sterowania procesem mieszania według wynalazku polega na tym, że generuje się przebieg sygnału modyfikującego podawanie jednego lub więcej składników tak, że sygnał sterujący jest sumą dwóch sygnałów, pierwszego, który ma zapewnić zadaną ilość danego składnika, i drugiego powodującego chwilowe zwiększenie lub zmniejszenie podawanego składnika, tak, aby średnia była na poziomie wypracowanej przez regulator ilości składnika.

Wynalazek jest bliżej objaśniony na przykładzie wykonania pokazanym na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia przykładowy proces technologiczny mieszania składników w reaktorze chemicznym.

W skład procesu wchodzą:

- reaktor chemiczny,

- zawór podawania składnika nr 1,

- zawór podawania składnika nr 2,

- zawór podawania składnika nr 3,

- zawór podawania składnika nr 4,

- regulator składników.

Składniki niezbędne do reakcji (1), (2), (3), (4) doprowadzane są do reaktora za pomocą rur i za pośrednictwem zaworów (16), (17), (18), (19) składniki znajdują się pod ciśnieniem. Otwieranie i zamykanie zaworów jest kontrolowane przez regulator (15). Regulator składników (15) został tak zaprogramowany, aby dodać do procesu odpowiednią ilość składników. Zawory podawania składników (16), (17), (18) sterowane są w sposób klasyczny za pomocą regulatora (20). Przykładowe przepływ poszczególnych składników przedstawiają Fig. 2, 3, 4. Zawór (19) sterowany jest według sposobu przedstawionym w wynalazku.

Regulator (6), do realizacji sposobu według wynalazku, wypracowuje sygnał sterujący (13) dla składnika (4) jako sumę (12) dwóch sygnałów mianowicie sygnału wypracowanego przez regulator składnika (8), który zapewnia odpowiednią ilość danego składnika i sygnału o korzystnie zmiennym wypełnieniu (7), powodującego chwilowe zmniejszenie lub zwiększenie podawania składnika (13) tak, aby wartość średnia w rozpatrywanym okresie była na poziomie wypracowanym przez regulator składnika, co zapewnia dostarczanie żądanej ilości składnika, przy takim sterowaniu zmienia się charakter podawania danego składnika na turbulentny. Zaprezentowano zastosowanie wynalazku dla jednego podawanego składnika, w celu zobrazowania jego działania.

Dzięki zastosowaniu sposobu proces mieszania odbywa się w trakcie dodawania składników.

Skraca się czas mieszania składników i uzyskuje oszczędności energii elektrycznej w związku z krótszym czasem pracy mieszadła lub proces mieszania za pomocą mieszadła może zostać wyeliminowany.

Claims (3)

1. Sposób sterowania podawania składnika do reaktora chemicznego , znamienny tym, że generuje się przebieg sygnału modyfikującego podawanie jednego lub więcej składników tak, że sygnał sterujący jest sumą dwóch sygnałów, pierwszego, który ma zapewnić zadaną ilość danego składnika, i drugiego powodującego chwilowe zwiększenie lub zmniejszenie podawanego składnika, tak aby średnia była na poziomie wypracowanej przez regulator ilości składnika.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na każdej z linii doprowadzającej składniki do reaktora stosuje się ten sposób sterowania.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że sygnał sterujący jest wytwarzany centralnie.