Способ автоматического управления процессом выпаривания Советский патент 1983 года по МПК B01D1/30 G05D27/00 

Изобретение относится к способам автоматического управления непрерывными технологическими процессами в частности управления процессом выпаривания растворов, содержащих целевой продукт, например, при производстве аминокислоты - лизина, и может быть применено в микробиологической, пищевой, химической и химико фармацевтической промышленности. Известен способ автоматического регулирования процесса выпаривания многокомпонентных растворов, в котором подачу греющего пара корректируют по плоскости и общей щелочности исходного раствора, расход которого стабилизируют, а также стабилизируют вакуум регулированием температуры во ды . на выходе из конденсатора и изменением- ее расхода и регулировани ем уровня кгонденсата в конденсатоpeClJ. Наиболее близким к изобрете.нию по технической сущности и достигаемому результату является способ автоматического управления процессом выпарив НИН путем коррекции расхода греющего пара в зависимости от концентрации исходного раствора, температуры в греющей камере аппарата,расхода и температуры раствора в аппарате и концентрации упаренного раствора 2 Недостатком известного способа автоматического управления процессом выпаривания является то, что он рассчитан на применение в условиях температурной стабильности целевых продуктов, т.е. целевой продукт не подвержен термическому разложению в диапазоне температур выпарива ния... Однако существуют целевые продукты выпаривания, например лизин, которые подвержены разложению под действием высокой температуры. Цель изобретения - снижение потерь целевого продукта путем уменьшения термического разложения. Указанная цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления процессом выпаривания в многокорпусной выпарной установке путем коррекции расхода острого пара в зависимости от расхода и температу ры исходного раствора, концентрации сухих веществ в нем и требуемой концентрации сухих веществ в упаренном растворе дополнительно регулируют вакуум на выходе установки путем из менения подачи хладагента в зависимости от совокупности указанных параметров. В результате определения оптимал ных управлений по острому пару и вакууму достигается снижение температур выпаривания и в результате эт го снижается скорость разложения лизина и, следовательно, умен4 шаются его потери. Целевым продуктом в выпариваемой культуральной жидкости в микробиологическом производстве лизина является аминокислота - лизин, подверженна терморазложению, поэтому подцержа-. ние на нижнем уровне температур выпаривания ведет к снижению потерь лизина. В общем случае снижение расхода пара при соответствующем повышении вакуума ведет к снижению температур выпаривания и уменьшению потерь лизи- , на. Однако чрезмерное увеличение вакуума создает перерасход хладагента, а соответствующее понижение температур на последних выпарных аппаратах вызывает увеличение вязкости упариваемой жидкости, снижение коэффициентов теплоотдачи и, следовательно, снижение эффективности их работы, В результате этого возрастает нагрузка на первые аппараты, возрастает расход острого пара, пов.ышаются температуры выпаривания и потери лизина. Отсюда вытекает необходимость оптимизации процесса с целью снижения потерь термолабильного целевого продукта. Прямым методом получения оптимальных расхода острого пара и вакуума является минимизация удельных затрат на процесс выпаривания, включающих и потери целевого продукта лизина при условии поддержания концентрации сухих веществ в упаренной жидкости на заданном уровне. Однако, учитывая высокую СТОИМОСТЬ лизина по сравнению с другими затратами,целесообразно проводить такой поиск по температуре выпаривания в первом выпарном аппарате. В результате обработки результатов оптимизации получены алгоритмы определения расхода острого пара и вакуума РЗ 0,71-0,0275(90-А)Ю,3945-10(90-А; (-l)-Voj G.) ( - ) А t - -2расход жидкости на входе выпарной установки, Gf, - расход острого пара, PJ - вакуум на выходе выпарной установки, , fcjj ,Ъз концентрация сухих веществ на входе и выходе выпарной установки, io температура жидкости на входе, К - средний коэффициент теплопередачи, .,Ъ- коэффициенты. На чертеже приведена схема реализации предлагаемого способа.

Выпарная установка состоит из айпаратов 1-3. Датчики 4,5 и 6 расхода соответственно температуры и плотности поступакяцей на упаривание жидкости, а- также датчики 7,8 и 9 соответственно пара,- вакуума и плотности упаренной жидкости соединены с вычислительным управляющим устройством 10, которое связано с регуляторами 11 и 12 расхода пара и вакуума .

Способ осуществляют следующим образом.

Сигналы от датчиков 4 - 9 поступают в вычислительное устройство 10. Вычислительное устройство 10 по полученной информации в зависимости от заданной плотности упаренной жидкости определяет и выдает величину заданий регуляторами 11 и 12 расхода пара и вакуума, соответствующих минимальным потерям целевого продукта от термического разложения.

Экономическую эффективность составляет снижение потерь лизина на 0,5%, что дает возможность получить дополнительно 25 т лизина в год. Ожидаемый годовой экономический эффект от максимального объема использования изобретения на 10 узлах выпарки составит 1 млн. 750 тыс. руб.

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫПАРИВАНИЯ в многокорпусной выпарной установке путем коррекции расхода острого пара в зависимости от расхода и температуры исходного раствора, концентрации сухих веществ в нем и требуемой концентрации сухих веществ в упаренном растворе, отличающийс я тем, что с целью снижения потерь целевого продукта за счет оптимизации процесса упаривания, дополнительно регулируют вакуум на выходе установки путем изменения подачи хладчагента в зависимости от совокупности указанных параметров. (Л со со м 00