SU1465065A1

SU1465065A1 - Способ автоматического регулировани работы кристаллизатора

Info

Publication number: SU1465065A1
Application number: SU864162403A
Authority: SU
Inventors: Евгений Викторович Кротков
Original assignee: Предприятие П/Я В-8644
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1989-03-15

Abstract

Изобретение относитс к способам автоматического рег-улировани работы кристаллизаторов, примен емых в составе установок фрикционной кристаллизации в химической и смежной с ней.отрасл х промышленности, например , при получении обеспыленных калийных удобрений. Способ осуществл етс путем стабилизации вакуума, изменением подачи пара в зл ектир, лированием расхода возвращаемого в кристал;п затор отфугованного маточного раствора в зависимостл от концентрации основного кристаллизующегос компонента и уровн игходного раствора в питающем сборнике, регулированием величины расхода пульпы, возвращаемой в питаюгций сборник в зависимости от концентрации основного кристаллизующегос компонента, концентрации основного некр1 сталли- зующегос компонента, температуры и уровн исходного раствора в питающем сборнике и температуры кипени пульпы в кристаллизаторе, а также корректированием величины расхода возвращаемого в кристаллизатор отфугованного маточного раствора в зависимости от концентрации основного некристаллизующегос компонента и температуры исходного раствора в питающем сборнике. 2 ил. i (Л

Description

I

Изобретение относитс к способам автоматического регулировани работы кристаллизаторов, примен емых в составе установок фракционной кристаллизации в химической и смежр1ой с ней отрасл х промыишенности, например , при получении обеспыпенных калийных удобрений улучшенного гранулометрического состава.

Целью изобретени вл етс увеличение выхода готового кристаллического продукта.

Поставленна це.чь достигаетс тем, что дополнитепьло измер ютс

О) ел

концентраци основного некристаллизующегос компонента и температура исходного раствора в питающем сборнике и в зависимости от указанных параметров дополнитетьно корректируетс величина расхода возвращаемого в кристаллизатор отфугованного маточного раствора, а также дополнительно регулируетс величина расхода пульпы, возвращаемой в питающий сборник, путем воздействи на клапан в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу в зависимости от концентрации основного кристаллизующегос компонента.

05 СП

концентрации основного некристаллизующегос компонента, температуры и уровн исходного раствора в питающем сборнике и температуры кипени пульпы , в кристаллизаторе.

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

Схема (фиг. I) 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, регул тор 10, клавыдает управл ющие воздействи 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 вьщает в камеру задани много- св зного регул тора величину номинаQ ла по уровню в питающем сборнике. Сигналы датчика 19 концентрации основного некристаллизующегос компонента и датчика 20 температуры раствора в питающем сборнике, а также датчика 21

5 температуры кипени пульпы поступают в вычислительное устройство 22, которое вычисл ет величину номинала по концентрации основного кристаллизующегос компонента в питающем сборни

пан 11 в трубопроводе подачи исходно- 20 выдает сигнал, пропорциональный

го раствора, задатчик 12, датчик 13 концентрации основного кристаллизующегос компонента в питающем сборнике , датчик 14 уровн в питающем сборнике, многосв зный регул тор 15, клапан 16 в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу, клапан 17 в трубопроводе возврата отфугованного маточного раствора в питающий сборник, задатчик 18 уровн , датчик 19 концентрации основного некристаллизующегос компонента в питающем сборнике , датчик 20 температуры раствора в питающем сборнике, датчик 21 температуры кипени пульпы в кристаллиза- у. функциональные блоки 15, 18 и 22,

45

торе и вычислительное устройство 22.

Способ осуществл ют следующим образом .

Исходньш раствор из питающего . сборника 1 подаетс насосом 2 в крис- Q таллизатор 3, в котором в услови х вакуума, измер емого датчиком 4 и поддерживаемого эжектором 5 с помощью пара, регулируемого клапаном 6, вырабатываетс пульпа, возвращаема затем насосом 7 в питающий сборник 1 и одновременно в центрифугу 8, откуда отфугованный йаточный раствор также частично возвращаетс в питающий сборник 1. Величина расхода исходного раствора, измер емого датчиком 9, стабилизируетс регул тором 10 с помощью клапана 11 в соответствии с заданием, формируе ым задатчи- ком 12. Сигналы с датчика 13 концентрации основного кристаллизующегос компонента и датчика 14 уровн в питающем сборнике поступают на входы многосв зного регул тора 15, которьй

50

55

1

содержит входные нормирующие преобразователи 23-27, модуль 28 ввода аналоговой информации, модуль общесистемного интерфейса 29, модуль 30 системного контрол , панель 31 контрол и управ-пени , модуль 32 центрального процессора с локальной пам тью , оперативный запоминающий модуль 33, полупосто нный запоминающий модуль 34, модуль 35 таймера, модуль

36вывода аналоговой информации, выходные нормирующие преобразователи

37и 38.

Взаимодействие модулей осуществл етс через интерфейс 29 по принципу задатчик - исполнитель, при котором функции арбитража выполн ют модули 30 и 31, предназначенные дл контрол состо ни МИКРОЭВМ и управлени ее работой в режимах отладки и профилактики . Модуль 32 осуществл ет арифметическую и логическую обработку данных, а также формирует функции и 1терфейса 29.

вычисленнои величине, в камеру задани многосв зного.регул тора.

Операци измерени расхода пульпы и расхода отфугованного маточного

раствора, возвращаемый в питающий сборник 1, в данном способе отсутствует . Под регулированием расходов этих потоков подразумеваетс воздействие на величины этих потоков с помощью клапанов 16 и 17 в зависимости от значений параметров, измер емых; датчиками 13, 14, 19, 20 и 21.

Структурна схема (фиг. 2) комплекса технических средств, реализую45

Q 50

55

37и 38.

В модуле 34 хранитс кодова час программ и константы. Модуль 33 служит дл приема, храпени и выдачи оперативной информации. Модуль 35 , обеспечивает работу данного устройства в реальном времени. Модуль 28 осуществл ет аналого-цифровую обработку сиг.налов. МВВА производит циф роаналоговое преобразование сигналов .

Работа указанного комплекса технических средств осуществл етс следующим образом.

Сигналы с датчиков 13, 14, 19, 20 и 21 поступают на входы нормирующих преобразователей 23, 24, 25, 2 и 27, где преобразуютс в стандартные электрические сигналы посто нного 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 модул 28 соедин етс через шины интерфейса 29 с модулем 33 и цифрова информаци поступает в модуль 33. Далее модуль 32 обрабатывает полученную информацию в соответствии с программой, заложенной в модуле 34, и формирует в модуле 33 цифровые код выходных сигналов, после чего модуль 33 через шины интерфейса 29 соедин етс с модулем 36. Цифровые коды поступают на вход модул 36, гд преобразуютс в аналоговую форму.

Сигналы с модул 36 поступают на входы преобразователей 37 и 38, где преобразуютс в пневматические сигналы , которые поступают на клапаны 16 и 17.

Функциональные блоки 15, 18 и 22 технически реализуютс с помощью стандартных нормирующих преобразователей из номенклатуры ГСП и модулей типового микропроцессорного комплекта , например комплекта микроЭВМ СМ-1800.

При изменении концентрации основного кристаллизующегос компонента в питающем сборнике многосв зный регул тор корректирует соотношение расходов пульпы и отфугованного маточного раствора, возвращаемых в питающий сборник, оставл посто нным и суммарный расход,.что позвол ет скомпенсировать возмущение по концентрации , не внос дополнительного возмущени по уровню. Изменение нагрузки по питающему раствору приводит к изменению уровн раствора в питающем сборнике. В этом случае многосв зный регул тор корректирует суммарный расход возвращаемых потоков, оставл посто нньм их соотношение, что позвол ет скомпенсировать возмущение по нагрузке, не внос дополнитапьно

35

0

5

0

10

го возмущени по концентрации. При изменении условий кристаллизации, которые завис т от изменени концентрации основного некристаллизующегос компонента и температуры в пита- 15 ющем сборнике, а также изменени температуры кипени пульпы в кристаллиза-, торе,вычислительное устройство произ- .водит коррекцию задани многосв зному регул тору по концентрации основно- 20 го кристаллизующегос компонента в питающем сборнике.

Коррекции указанных величин осуществл ют при посто нном расходе исходного раствора, подаваемого в крис- 25 таллизатор из питающего сборника.

Определение значений выходных переменных многосв зного регул тора может производитьс , например, по формулам:

3° им SL/CKM)r(SL + SB)); (1)

. UP SB/(KPA(SL + SB, (2)

где SL и SB

внутренние переменные регул торов;

им - значение первого выхода многое-в зного регул тора , подсоединенного к клапану в трубопроводе возврата отфугованного маточного раствора в сборник;

UP - значение второго выхода многосв зного регул тора , подсоединенног о к клапану в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу;

КМ, КР - коэффициенты передачи клапанов, определ ющие значени расходов:

FM Ю-ииМ; FP KPxUP,

(3) (4)

где FM - расход возвращаемого маточного раствора, м /ч; FP - расход возвращаемой пульпы , .

Формулы (3) и (4) предназначены дл по снени физического см1лсла кон- ста т КМ и КР, а не дл вычислени расходов FM и FP.

Константы КР и КМ определ ют св зь между величинами потоков пульпы и от- фугова}пшго маточного раствора и величинами управл ющих сигналов на клапаны 16 и 17.

Значени констант могут быть оп- редепены, например, по формулам:

КМ

КР

MAltcp

SL

р

iWAitm .

fV(4LM

Z 5t S tJL

TI и мдкс р

де ,Р,дкст максимальна пропускна

способность линии возврата отфугованного маточного раствора;

имлкс т, максимальное значение управл ющего сигнала на клапан 17, мдхср максимальна пропускна

способность линии возврата пульпы;

максимальное значение управл ющего сигнала на клапан 16;

внутренн переменна регул тора , определ ема например по формуле

L SLO + PL4(LSP-L)+ I/TAY-

X ()xclf

(5)

де SLO - начальное значение переменной;

диапазон пропорциональности;

врем изодрома; текущее врем ; переменна интегрировани ; задание по уровню в питающем сборнике 1, которое функционально формируетс блоком 18;

текущее значение уровн в питающем сборнике 1, измер емого датчиком 14; внутренн переменна регул тора , определ ема , например по формуле

PL TAY t 7

LSP

I, SB + BX((BSP - B) + 1/TAY

(6)

SB SBO t (BSP - B)4dt

5

0

5

РВ TAY t

BSP

где SBO - начальное значение переменной;

диапазон пропорциональности;

врем изодрома; текущее врем ; переменна интегрировани , задание по концентрации основного кристаллизующего компонента.

Вычисление величины задани много- св зного регул тора по концентрации основного кристаллизуюп1егос компонента может осуществл тьс , например, по формуле

ВОК (14-Z) X (11 3+5,33x1-0,009 )к А(1-0,0016(Т-ТО) - OJAA BON, (7)

ТО где

температура раствора в питающем сборнике,с; Т - температура кипени пульпы в кристаллизаторе

0

5

0

5

0

5

Z (ВКО - ВКН)/ВКН, ВКО

(8)

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

ВКН - насьЕценна концентраци основного кристаллизующегос компонента в кристаллизаторе;

BON - концентраци основного некристаллизующегос компонента в питакщем сборнике 1, измер ема датчиком 19. Задание формируетс функциональным блоком 22 в соответствии с формулой (7), т.е. BSP ВОК.

ВОК - текуща концентраци основного кристаллизующегос компонента в питающем сборнике 1, измер ема датчиком 13.

Рассмотрим режим работы кристаллизатора дл получени кристаллического КС1 из раствора КС1-Н .0-NaCl при следующих данных: концентраци КС1 в сборнике 350 г/л; концентра1у1 NaCl в сборнике 30 г/л; температура раствора в сборнике температу- Т)а раствора в кристаллизаторе 50°С.

Аппроксимаци кривой взаимной растворимости в системе KCl-Hj O-NaCl дает следующую формулу дл вычислени

концентрации насьЕцени по КС1 таллизаторе:

BKN 113 + 5, - 0,009лТдТ - О,144 (9)

где BN - концентраци NaCl в кристаллизаторе .

Концентрации КС1 и NaCl определ - ютс из уравнений материального и теплового баланса и могут быть вычислены по формулам:

146506510

крис- При управлении по предлагйемс.у способу будет скорректирована концентраци КС1 в сборнике

ВОК 1,007« (,944-0, ) 351,4 г/л,

тогда ВК 379 г/л и пересыщение не изменитс .

Функционально многосв занный регул тор 15 реализуетс с помощью формул (1), (2), (5) и (6), а вьгчис лительньпЧ блок 22 - с помощью форму лы (7).

ВК ВОК/(1-0,0016х(ТО-Т); (10) BN BON/(1-0,0016(TO-T), (11)

де ВОК, BON гконцентрации КС1 и NaCl в сборнике: пере- 20 сыщение в кристаллизаторе вычисл етс по формуле

25 30 25 40 45 Q

Р 100(ВК-ВНК)/ВНК

(12)

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

ВК 350/(1-0,001б«45) 377 г/л; BN 30/(1-0,0016x45) 32 г/л; ВЖ 1 13x5,3350-0, -0 ,144x32 352 г/л; Р 100х(371-352)/352 5,1%.

Таким образом, величина пересыщени уменьпгилась на 2%.

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

ВОК 1,007х(357хО,944)-0, 356 г/л,

тогда ВК 377 г/л и пересыщение не изменитс .

Предположим, что в результате внешних возмутдений концентраци NaCl 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; Р 6,5%.

Таким образом, величина пересыщени по сравнению с начальной уменьшилась на 0,6%.

ВОК 1,007« (,944-0, ) 351,4 г/л,

тогда ВК 379 г/л и пересыщение не изменитс .

Функционально многосв занный регул тор 15 реализуетс с помощью формул (1), (2), (5) и (6), а вьгчис- лительньпЧ блок 22 - с помощью формулы (7).

Улучшение стабилизации величины пересыщени позвол ет увеличить выход готового кристаллического продукта на 3-5%.

Формул

изобретени

20

Способ автоматического регулировани работы кристаллизатора путем 25 стабилизации вакуума изменением подачи пара в эжектор, регулировани расхода возвращаемого в кристаллизатор отфугованного маточного раствора воздействием на клапан в трубопро- 30 воде подачи раствора из центрифуги в кристаллизатор в зависимости от концентрации основного кристаллизующегос компонента и уровн исходного раствора в питающем сборнике, а так- 5 же температуры кипени пульпы в кристаллизаторе , отличающийс тем, что, с целью увеличени выхода готового кристаллического продукта, дополнительно измер ют концентрацию 0 основного некристаллизующег ос компонента и температуру исходного раствора в питающем сборнике, корректируют по измеренным параметрам величину расхода возвращаемого в 5 кристаллизатор отфугованного маточного раствора, а также дополнительно регулируют величину расхода пульпы , возвращаемой в питающий сборник, в зависимости от концентрации основ- Q ных кристаллизующегос и некристаллизующегос компонентов, температуры и уровн исходного раствора в питающем сборнике и температуры кипени пульпы в кристаллизаторе.

Заказ 2457

Тираж 599

ВНШШИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул, Гагарина,101

Подписное

Claims

Формула изобретения торе вычисляется по формуле

Р = ЮОх(ВК-ВНК)/ВНК (12)

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

ВК = 350/(1-0,0016 >45) = 377 г/л; BN = 30/(1-0,0016x45) = 32 г/л;

BNK = 113x5,33*50-0,009x50*50 -0,144*32 = 352 г/л;

Р = 100х(371-352)/352 = 5,1%.

Таким образом, величина пересыщения уменьшилась на 2%.

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

ВОК = 1,007»(357x0,944)-0,144*30 = = 356 г/л, тогда ВК = 377 г/л и пересыщение не изменится.

Предположим, что в результате внешних возмущений концентрация NaCl 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; Р= 6,5%.

Таким образом, величина пересыщения по сравнению с начальной уменьшилась на 0,6%.

Способ автоматического регулирования работы кристаллизатора путем 25 стабилизации вакуума изменением подачи пара в эжектор, регулирования расхода возвращаемого в кристаллизатор отфугованного маточного раство ра воздействием на клапан в трубопро 30 воде подачи раствора из центрифуги в кристаллизатор в зависимости ст концентрации основного кристаллизующегося компонента и уровня исходного раствора в питающем сборнике, а так55 же температуры кипения пульпы в кристаллизаторе, отличаю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода готового кристаллического продукта, дополнительно измеряют концентрацию 4Q основного некристаллизующегося компонента и температуру исходного раствора в питающем сборнике, корректируют по измеренным параметрам величину расхода возвращаемого в 45 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.

Фиг 2