Способ автоматического управления процессом выпаривания Советский патент 1986 года по МПК B01D1/30 G05D27/00 

Изобретение относится к способам автоматического управления процессом выпаривания на установках периодического действия, нестационарным тепло- и массообменом и может найти широкое применение в химической, химико-фар- мацевтичеркой, витаминной, пищевой и других отраслях промьшшенности при получении целевых продуктов, лекарственных препаратов и витаминных кон центратов.

Цель изобретения - снижение энер- гетических затрат на проведение процесса выпаривания.

На фиг. 1 представлена вакуум-вы- парная установка периодического действия; на фиг. 2 - график зависимости кратности циркуляции упариваемого раствора Q от скорости вращения ко-: нического ротора h при различной глу бине его погружения h, в раствор; на фиг. 3 - график изменения концентрации С раствора в испарителе в зависимости от длительности процесса выпаривания t

Установка содержит испаритель 1, конденсатор 2, приемник 3. Испари- тель 1 с рубашкой 4 снабжен коническим ротором 5, двигателем 6, клапа- ном выгрузки кубового остатка 7, штуцерами 8 подачи и выхода теплоносителя, клапаном 9 заполйения исходным раствором до отметки 10. Стрелками 1 показана циркуляция упариваемого ра- створа в испарителе при вращении ро- тора. Уровень упариваемого раствора снижается до отметки 12. В конденсатор 2 поступает хладагент через штуцер 13, а выходит через штуцер 14. Приемник 3 для сброса дистиллята со- держит клапан 15 слива, вакуумный коллектор 16, а также клапан 17 для соединения установки с атмосферой по окончании процесса вьтаривания, когд уровень дистиллята в приемнике повы- шается до отметки 18. Вакуумный коллектор содержит три отсечных клапана 19,. 20, и 21, каждый из которых служит для подключения к установке вакуумных насосов, создающих различ- ную глубину вакуума: 19 - к водоструйному эжектору или водокольцевому вакуум-насосу для получения низкого вакуума ( 10 Па); 20 - к ротационному вакуум-насосу для получения среднего (умеренного) вакуума (10 - 10 Па); 21 - к последовательно соединенным ротационному и диффузионному вакуум-насосам для получения глубокого вакуума (10- 20 Па).

В испарителе установлен электронный датчик 22 уровня и диэлькометри- ческий датчик 23 концентрации. Расход вторичного пара из испарителя измеряется ротаметром 24. Вторичными приборами указанных датчиков являютс соответственно 25, 26 и 27. Алгебраический блок 28 служит для вычитания из показаний электронного уровнемера показаний концентратомера. Для регулирования скорости вращения двигателя конического ротора служит тирис- торный преобразователь 29 частоты, задакяцим воздействием которого является скорректированный сигнал по уровню, поступающий с блока 28. Блок 30 вырабатывает команду на прекращение процесса выпаривания при достижении значеуня уставки, соответствующего достижению минимальнодопустимой глубины погружения конического ротора в упариваемый раствор и его максимальной концентрации. Блоки 31, 32 и 33 уставок предназначены для выработки команды на подключение к установке вакуум-насосов, создающих различную глубину вакуума, в зависимости от расхода вторичного пара на выходе из испарителя. Блок 34 предназначен для отключения вакуум-насосов, создающих глубокий вакуум, по достижению предельного снижения уровня упариваемого раствора в испарителе и его максимальной концентрации.

Из графика на фиг. 2 видно, что для обеспечения постоянства циркуляции раствора в испарителе с изменяющейся глубиной погружения ротора скорость его вращения необходимо соответствующим образом увеличивать.

Из графика на фиг. 3 видно, что максимальное изменение концентрации, а следовательно, максимальный расход вторичного пара из испарителя приходится на первую половину длительност процесса выпаривания, поэтому нет необходимости создавать в начале процесса на установке глубокий вакуум.

Способ осуществляется следующим образом.

После подогрева раствора до кипения в испарителе 1 и создания вакуума при вращении конического ротора раствор начинает циркулировать в испарителе. Образующийся при этом вторичный пар поступает в конденсатор

2, откуда стекает в приемник 3. Неконденсирующиеся газы удаляются из установки с помощью вакуум-насоса. При этом, когда наблюдается максимальный расход вторичного пара из испари- теля, т.е. G,„ G, к вакуумному коллектору .16 подключается с помощью отсечного клапана 19 по команде с блока 31 уставок вакуум-насос, создающий низкое значение вакуума. Уро- вень раствора в испарителе начинает понижаться, концентрация растворителя также уменьшается. Б соответствии с этим скорость вращения конического ротора увеличивается по сигналу, по- ступающему с алгебраического блока 28 на вход тиристорного преобразователя 29 частоты. Кратность циркуляции возрастает и условия тепло- и массообмена улучшаются. В середине процесса расход вторичного пара уменьшается. В этот момент отключают с помощью клапана 19 вакуум-насос, создающий низкий вакуум, и подключают с помощью клапана 20 по команде с блока 32 уставки вакуум-насос, создающий средний (умеренный) вакуум. В

этот момент G G. Когда значение расхода вторичного пара станет равным G , поступает команда на отключение с помощью клапана 20 вакуум-насоса, создающего средний (умеренный) вакуум, и подключение с помощью клапана 22 по команде с блока 33 уставки вакуум-насоса, создающего глубокий вакуум.

Как только уровень упариваемого раствора в испарителе снизится до отметки 12, т.е. глубина погружения конического ротора достигнет мини- мал ьн од опус тимо г о значения, а концентрация раствора станет максимальной, с блока уставки 30 поступит команда на отключение с помощью блокировочного реле 34, воздействующего на отсечной клапан 21, вакуум-насоса, создающего глубокий вакуум сброса оставшегося вакуума с установки в атмосферу посредством клапана 17, выгрузку кубового остатка из испарителя открытием клапана 7 и слив дистиллята из приемника открытием клапана 15. Цикл работы установки на дтоы заканчивается.

Ю

ZOOitOO600t,HUH

Фиг.5

Редактор М. Товтин

Составитель Т. Чулкова .

Техред М.Ходанич Корректор В. Синицкан

Заказ 2474/8 Тираж 663Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предгфиятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4