Способ автоматического управления работой барабанного вакуум-фильтра Советский патент 1987 года по МПК B01D37/04 

Изобретение относится к способам управления физико-химическими процессами, в частности процессом фильтрации, и может быть использовано в химической и смежных отраслях промьшшенности.

Целью изобретения является повышение эффективности работы вакуум- фильтра.

На чертеже представлена принципиальная схема системы управления, реализующей предлагаемьш способ. Способ осуществляют следукмцим образом.

Барабанный вакуум-фильтр 1 снабжен корытом 2, срезающим ножом 3 и жиклером 4 подачи промьшочной жидкости. С помощью датчиков 5-7 измеряют расходы соответственно промывочной жидкости, пульпы и фильтра та, а с помощью датчиков 8 и 9 - содержание целевого продукта соответственно в пульпе и фильтрате.

Сигналы расхода пульпы в корыто 2, измеренного датчиком 6 (сигнал А), и содержания в ней целевого продукта, измереннного датчиком 8 (сигнал о17, подают на блок 10 умножения, выходной сигнал fltA котброго представляет собой величину целевого продукта, поступакщего-на фильтрование с потоком пульпы.

В процессе работы на фильтровальной поверхности барабанного вакуум- фильтра 1 образуется осадок фильтрования, который перед удалением его ножом 3 непрерывно промьшают водой через жиклер 4, снижая тем самым содержание целевого продукта в шламе, при этом промывочная вода и вымытьй ею целевой продукт поступают в фильтрат.

Сигналы расхода разбавленного промывочной жидкостью фильтрата, измеренного датчиком 7 (сигнал В), и содержания в нем целевого продукта, измеренного датчиком 9 (сигнал ), подают на блок 11 умножения, выходной сигнал В которого представляет собой величину целевого продукта выходящего из узла фильтрования с потоком фильтрата.

Количество целевого продукта, удаляемого со шпаком, находят как разницу между поступающим ( сСА) на фильтрование с потоком пульпы и выходящим ( IB) с потоком фильтрата целевым продуктом с помощью инвер2812862

тора 12, на вход которого подают сигнал J) В с выхода блока 11 умножения, и сумматора 13, на первый вход которого подают сигнал В

5 с выхода инвертора 12, а на второй - сигнал ((.Ас выхода блока 10 умножения .

Выходной сигнал ( «С А - В) сумматора 13 подают на усилитель 14,

10 коэффициент усиления К которого соответствует стоимости целевого продукта. Выходной сигнал К («СА - В ) усилителя 14 представляет собой стоимость всего целевого продук15 та, направляемого со шламом на уничтожение (потери).

Величину потока промьшочной воды замеряют датчиком 5 и полученный . сигнал С подают на инвертирующий

20 усилитель 15, коэффициент усиления К. которого соответствует стоимости выпарки из фильтрата единицы объема воды. Выходной сигнал (-К €) инвертирующего усилителя 15, представляю25 щий собой стоимость удаления из филь- трата всей промьточной воды, подают

на первьш вход сумматора 16, а на

второй вход - сигнал К ( )

с выхода усилителя 14. На сумматоре

30 16 осуществляют сравнение затрат,

обусловленных необходимостью удаления воды из фильтрата с одной стороны и потерями целевого продукта со шламом с другой, и с помощью усилителей 17

35 и 18 и сумматором 19 формируют сигнал I КО-А + (вLA -.В) - Ka CJ-K управления клапаном 20 подачи про- мьшочной воды, где Ко - коэффициент усиления усилителя 17, определяющий

Q положение клапана 20 при оптимальном режиме для длинной производительности А вакуум-фильтра по пульпе; Kj - коэффи1щент усиления усилителя 18, определяющий коэффициент отрид, цательно обратной связи по рассогласованию затрат.

В оптимальном режиме, когда за- траты на удаление воды из фильтрата и затраты, обусловленные потерями целевого продукта со шламом, в сумме представляют минимальную величину, т.е. К («СА ) Kg C, себестоимость целевого продукта имеет также минимальное значение, а поло- 55 жение клапана 20 подачи воды на промывку определяется выражением

50

Коли в результате внесших возмущений (изменение содержания в пульпе химикатов, целевого продукта или нагрузки вакуум-фильтра) количество подаваемой на промывку воды стано- вится недостаточным, то содержание целевого продукта в: ишаме также возрастает, при этом реализация неравенства K -CotA -ИВ) - К С С О приводит к увеличению сигнала I уп- равления клапаном 20 подачи промывочной воды.

При избыточной подаче воды реализация неравенства К -(((А ) - - Kg С i О вызывает уменьшение сиг- нала I и соответственно приводит к закрытию клапана 20.

Таким образом, обеспечивается автоматическое управление работой барабанного вакуум-фильтра путем регули рования подачи промывочной жидкости (вды) по критерию прибыли, что позволяет поддерживать сумму затрат по вьщеле- нию целевого продукта на минимальном уровне и получить минимальную стоимость целевого продукта.

Пример 1. Проводят фильтрование 75%-ного водного раствора капро- лактама от двуокиси марганца на барабанном вакуум-фильтре с фильтро- перлитом. Состав пульпы: 1сапролактам 74,4 мас.%., вода 25,2 мас.%, двуокись марганца 0,1 мас.%, примесные продукты 0,3 мас.%. Расход пульпы в корыто вакуум-фильтра 3690 кг/ч (20% максимального). В процессе работы вакуум-фильтра изменяют расход про- мьшочной воды и замеряют влажность пшама и -содержание в нем капролакта- ма. Полученные данные используют для расчета затрат, обусловленных потерями капролактама со шламом,и затрат, Обусловленных необходимостью удаления введенной в фильтрат в про

цёссе фильтрования воды. Стоимость капролактама 1260;руб/т, стоимость удаления из фильтрата воды 18 руб/т.

Результаты расчетов сведены в табл. 1.

Как видно из табл. 1,. увеличение количества промьшочной воды более 200 л/ч не приводит к заметному снижению содержания капролактама в шламе, но увеличивает затраты на вьтар- ку воды на последукнцих стадиях, в результате чего приведенные затраты возрастают с 3,17 руб/т до 8,05 руб/т, т.е. почти на 5 руб/т.

5 tO

5

0 ЗО5 0

5

5

0

При производстве капролактама мощностью 80000 т в год затраты возрастают на 400 тыс. руб. в год.

Пример 2. Условия фильтрования соответствуют условиям примера 1, кроме расхода пульпы, составляющего 7380 кг/ч (40% максимального) .

Результаты сведены в табл. 2.

Минимальные затраты соответствуют расходу промывочной воды от 200 до 400 л/ч.

Пример 3. Расход пульпы - 11070 кг/ч (60% максимального). Результаты сведены в табл. 3.

Минимальные затраты соответствуют расходу промьшочной воды порядка 500 л/ч.

П р и м е р 4. Расход пульпы 14760 кг/ч (80% максимально). Результаты сведены в табл. 4.

Минимальные затраты соответствуют расходу промывочной воды порядка 550-600 л/ч.

П р и м е р 5. Расход пульпы 18450 кг/ч (100%). Результаты сведены в табл. 5.

Минимальные затраты соответствуют расходу промывочной воды порядка 800-900 л/ч.

Таким образом, при изменении нагрузки фильтра от 20 до 100% максимальной нагрузки для поддержания минимальной себестоимости капролактама расход промывочной воды необходимо изменять от 50-100 до 900-950 л/ч.

Формула изобретения

Способ автоматического управления работой барабанного вакуум-фильтра путем регулирования расхода жидкости на промывку осадка, отличающийся тем, что, с целью ния эффективности работы вакуум- фильтра, дополнительно измеряют расход пульпы в вакуум-фильтр, расход фильтрата и содержания целевого продукта в пульпе и фильтрате и корректируют расход жидкости на промывку осадка по следующей зависимости:

I + Kj(tA - В) - Kg с К,..

55

где I - сигнал управления расходом жидкости;

К - коэффициент усиления;

$1281286

стоимостные коэффициенты; расход пульпы в вакуум- фильтр;

расход фильтрата; расход промывочной жидкости, j

а - содержание целевого продукта в пульпе;

Р - содержание целевого продукта в фильтрате.

Таблица 1

Таблица 3

Составитель И.Склярский Релактор А.Ворович Техред 1М.Ходанич Корректор А.Тяско

Заказ 7182/6 Тираж 655Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Изобретение относится к способу автоматического управления работой барабанного вакуум-фильтра, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить эффективность работы вакуум-фильтра. Способ реализуется системой автоматического регулирования, включающей в себя контур -регулирования расхода жидкости на промывку осадка в зависимости от расхода пульпы в вакуум-фильтр 1, расхода фильтрата, содержания целевого продукта в пульпе с коррекцией по содержанию целевого продукта в фильтрате (датчики 5, 6 расхода воды и пульпы, датчики 8, 9 содержания целевого продукта в пульпе и фильтрате),блоки 10, 11 умножения, усилители 17, 18, сумматор 19 и исполнительный механизм 20. 1 ил., 5 табл. а & W е ц 7 I д ильтрат tc 00 с 00 ШМН