Способ управления процессом выпаривания Советский патент 1984 года по МПК B01D1/30 G05D27/00 

vl Изобретение относится к способам управления процессом выпаривания в вакуумных многокорпусных установках без внешнего пароотбора и может найти применение в химической, пищевой и, других отраслях промышленности, Известен способ управления процессом выпаривания раствс-ра в многокорпусной установке путем регулирования подачи исходного раствора, тем Ьературы вторичного пара в последнем корпусе изменением подачи охлаждающей воды в конденсатор 5 регулирования расхода пара по плотности и об щей щелочности исходного раствора СП Недостатком указанногоспособа яв ляются повышенные затраты греющего пара ввиду отсутствия его регулирования. Кроме того, способ не обеспечивает требуемого качества выходного продукта при изменениях нагрузки по питающему раствору. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является способ управления процессом получения кристаллических продуктов в многокорпусной вакуум-выпарной установке без внешнего пароотбора, заключающийся в регулировании температуры кипения в первом корпусе изменением подачи гре ющего пара в кипятильник, регулировании вакуума или температуры вторич ного пара в последнем корпусе измене нием подачи воды в конденсатор, регулировании подачи раствора в каж,цый корпус в зависимости от расхода грею щего пара на установку. Причем температуру кипения раствора в первом корпусе стабилизируют на верхнем допустимом уровне С2Д. Недостатками известного способа являются повьш1енные затраты греющего пара на выпаривание за счет потерь тепла на нагрев исходного раств ра до температуры кипения и низкое качество выходного продукта ввиду отсутствия обратной связи по темпера турным депрессиям в аппаратах. Целью изобретения является снижение затрат на пыпаривание и улучшение качества выходного продукта путем повьпиения точности регулирования причем затраты на выпаривание склады ваются из стоимости греющего пара и ох-паждающей воды. (1оставленная цель достигается тем что согласно способу управления процессом выпаривания раствора в вакуумной многокорпусной установке без внешнего пароотбора путем регулирования температуры кипения раствора в первом корпусе изменением подачи греющего пара в кипятильник регулирования температуры вторичного пара в последнем корпусе изменением подачи охлаждающей воды в конденсатор и регулирования подачи раствора в каждый корпус, температуру кипения раствора в первом аппарате корректируют по температуре вторичного пара в последнем аппарате, составу и расходу исходного питающего раствора, сумме температурн ч депрессий аппаратов, температуру вторичного пара в последнем корректируют по температуре охлаждающей воды на входе в конденсатор, составу и расходу исходного раствора, а подачу раствора в аппараты установки - по разности температурных депрессий первого и последнего аппаратов, На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа управления процессом вакуум-выпаривания , Схема содержит выпарные аппараты 1 и 2j поверхностный конденсатор 3, датчик 4 температуры раствора в первом аппарате, регулятор 5 температуры раствора в аппарате 1, клапан 6 в линии подачи греющего пара в греющую камеру аппарата 1, датчик 7 температуры вторичного пара или конденсата в конденсаторе, регулятор 8 температуры вторичного пара в конденсаторе, клапан 9 в линии подачи Оллаждающей воды в конденсатор, датчик 10 температуры в линии охлаждающей воды5 вычислительное устройство 115 датчик 12 состава исходного раствора, сумматор 13, датчики 1А и 15 расходов питания соответственно в аппаратах 1 и 2, вычислительное устройство 165 счетчик 17 времени с начала работы выпарной установки после промывки, регулятор 18 сум.ш температуркьк депрессий в аппаратах 1 и 2, сумматор 19 20 и 21 температурных депрессий соответственно в аппаратах 1 и 2; вьмислительный блок 22, регулятор 23 разности температурных депрессий в апп.чрагах 1 и 2, вычислительное -/ тройс.тво 24. регуляторы 25 и 26 расходов питания в аппаратурах 1 и 2 клапаны 27 и 28

31

в линиях подачи питания в аппараты 1 и 2.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходный раствор подается параллельно в выпарные аппараты 1 и 2, а пар - в греющую камеру аппарата 1, Вторичный пар аппарата 1 поступает в греющую камеру аппарата 2, в котором создается вакуум с помощью поверхностного конденсатора 3 путем подачи в него охлаждающей воды.

Температура раствора в первом аппарате, измеряемая датчиком 4 стабилизируется регулятором 5 путем воздействия на клапан 6 в линии греющего пара, а температура вторичн ого пара последнего аппарата в конденсаторе, измеряемая датчиком 7, стабилизируется регулятором 8 путем воздействия на клапан 9 в линии охлаждающей воды в конденсаторе 3. Сигнал от датчика 10 температуры охлаждающей воды в конденсатор поступает на третий вход вычислительного устройства 11, на первый вход которого поступает сигнал от датчика 12 состава исходного раствора, а на второй от сумматора 13, в котором производится суммирование сигналов от датчиков 14 и 15 расходов исходного раствора в аппаратах 1 и 2 соответственно.

Вычислительное устройство 11 на основании поступающей информации рассчитывает температуру в конденсаторе 3, обеспечивающую минимальные затраты на выпаривание раствора,до требуемой концентрации целевого продукта ВТ по формуле

VAi()-s° - - ° де SP - расход раствора в установку,

Т| - температура вторичного пара в конденсаторе,С;

Т - температура окружающей воды на входе в конденсатор, С;

BU - концентрация целевого

продукта в исходном растворе, г/л;

К - коэффициент, равный отнощению цены 1т охлаждающей воды к цене 1т греющего пара;

1 1779

Ад,А, константы, которые могут быть вычислены заранее, например, по формулам

gi 2 Р

AI -;

() gv-f)-(i.t

Ri

Ср-Св

Е - КПД пара, учитываюгдещий потери тепла в окружающую среду;

RP, R,, R2 - скрытая теплота парообразования соответственно в греющей камере аппарата 1. в греющей камере аппарата 2 и в конденсаторе 3 ккал/кг; Р - плотность упаренного

раствора; Cq - теплоемкость воды

ккал/кг С;

г - коэффициент теплопередачи конденсата, умноженный на поверхность теплопередачи, ккал/град-ч;

0Ср - теплоемкость упаренного раствора ккал/кг°С.

Затраты на выпаривание складываются из стоимости затрат воды и греющего пара.

Сигнал, пропорциональный расчитанной температуре в конденсаторе Т , из вычислительного устройства 11 поступает в камеру задания регулятора 0 8, которьш стабилизирует ее путем изменения подачи охлаждающей воды.

Задание регулятору 5 температуры в аппарате 1 формируется вычислительным, устройством 16, на первый вход 5 которого поступает сигнал от датчика 12 состава исходного раствора; на второй вход поступает сигнал от регулятора 18 суммы температурных депрессий, задание которому устанав0 ливается вручную равным, например, , а текущее значение регулируемого параметра поступает с сумматора 19, где производится суммирование сигналов от датчиков 20 и 21 темпе5 ратурных депрессий в аппаратах 1 и 2 (регулятор 18 реализует типовой закон регулирования, например, ПИ); на третий вход поступает сигнал от S . . сумматора 13, пропорциональный расх ду питания на установку; на четвертый вход поступает сигнал от датчика 7 температуры в конденсаторе .3| на пятый вход поступает сигнал от счетчика 17, измеряющего длительнос работы установки, запускаемого вруч ную в момент пуска устан,вки после промывки. Вычислительное устройство 16 на основании поступившей информации пр изводит вычисление по формуле T. a, s,(i-&o/6TVtc 2(), где S - расход раствора в установку, If - температура кипения раство ра в аппарате 1,С; Т - температура в конденсато- ре,°С; - выходной сигнал регулятора 18 суммы температурных депрессий , С; Ы - коэффициент теплопередачи греющей камеры второго апп рата после промывки, умноженньм на поверхность теплопередачи ккал/ч.град, |У - константа аппроксимации за висимости коэффициента теп лопередачи от длительности раб.оты установки после про мывки, 1 /ч; Aj- константа, определяющая общий перепад температур за счет потерь в паропрово дах,С; АИ - константа, рассчитанная за ранее, например, по формул д il: -R-2 Я ( где величины Е oij. Аз, подбираются для конкретной установки и имеют например, значения , 95; UJ 0,02 1/ч ci.i 2,4.10 ккал/ч С; . Сигналы с датчиков 20 и 21 темпе ратурных депрессий поступают также в в 11числительный блок 22 J в котором сигнал от датчика 21 инвертируется и суммируется с сигналом от датчика 20. Сигнал от блока 22 поступает 9 на вход регулятора 2 разности темиературных д&прес :ий, задание которому устанавливается вручную равным, например, , а выход регулятора соединен с входом вычислительного устройства 24, где вычисляется задание регуляторами 25 и 26 расхода питания в. аппараты 1 и 2 по формулам ,22+ Uii , й,Н 5(1+H)s S,. Sjd+H); где Sg - заданное значение произво. дительности установки, м /г, Н - величина соотношения расходов питания в аппаратурах 1 и 2; S - 3i л.ание по расходу питания в аппараты 1 и 2; U,ji - выходной сигнал регулятора 23 разности температурных депрессий. Регулятор 23 реализует типовой за-кон регулирования, например, ПИ, При возмущениях по температуре входной охлаждающей воды или по составу исходного раствора, или по суммарному раходу раствора на установку в вычислительном устройстве 11 рассчитывается новое значение темпе-ратуры вторичного пара в конденсаторе 3 S которое обеспечивает минимальные затраты на греющий пар и охлаждающую воду, а регулятор 8 стабилизирует найденное значение температуры. При изменении температуры вторичного пара в последнем аппарате или суммарного расхода раствора на установку, или концентрации целевого продукта в исходном растворе f таюке уменьшении по мере работы коэффициента теплопередачи второго аппарата в вычислительном устройстве 16 рассчитывается новое задание по температуре кипения раствора в первом аппарате, которое стабилизируется регулятором 5 о Кроме учета влияния возмущений по пере-ти;:ланньЕч параметрам согласно предлагЭ.вмоку способу управления вводится обратная связь по температурным депрессиям в аппаратах для обеспечения заданного качества выходного продукта. За счет обратной связи компенсируется влияние неучтенных. возмущенийS а также каточностой коэффициентов в расчетньк формулах предлагагмого способа,

При отклонении суммы температурных депрессий аппаратов от заданной регулятор 18 вырабатывает сигнал, который через вычислительное устройство 16 и регулятор 5 ликвидирует возникшее отклонение изменением температуры кипения раствора в первом аппарате.

При отклонении разности температурных депрессий от заданной регулятор 23 вырабатывает сигнал, который через вычислительное устройство 24

1117798

и далее через регуляторы 25 и 26 расходов питания в аппаратах ликвидирует возникшее отклонение изменением соотношения расходов питания 5 в первый и второй аппараты.

Внедрение предлагаемого способа обеспечит заданную концентрацию целевого продукта в упаренном раство)о ре, приведет к снижению затрат на

процесс и повысить производительность установки.

fc:

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫПАРИВАНИЯ раствора в вакуумной многокорпусной установке без внешнего пароотбора путем регулирования температуры кипения раствора в перврм корпусе изменением подачи греющего пара в кипятильник, регулирования температуры вторичного пара в последнем корпусе изменением подачи охлаждающей воды в конденсатор и регулирования Подачи раствора в каждый корпус, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на выпаривание и улучшение качества выходного продукта путем повышения точности регулирования, температуру кипения раствора в первом аппарате корректируют по температуре вторичного пара в последнем аппарате, составу и расходу исходного питающего раствора, сумме температурных депрессий аппаратов, температуру вторичного пара в последнем корректируют по температуре охлаждающей воды на входе в конденсатор, составу и расходу исходного раствора, а подачу раствора (Л в аппараты установки - по разности температурных депрессий первого и последнего аппаратов.