Способ автоматического управления процессом получения гидроксида кальция Советский патент 1987 года по МПК C01F11/02 G05D27/00 

11341161

Изобретение относится к автомати

ческому управлению химико-технологическими процессами и может быть использовано .в химической промышленности при автоматизации процесса получения гидроксида кальция в барабанном гидраторе с классификатором в производстве соды аммиачным методом.

Цель изобретения - повьшение качества гидроксида кальция за счет стабилизации степени гидратации извести.

На чертеже представлена принципиальная схема системы автоматического управления процессом получения гидроксида кальция, реализующая способ.

Установка для получения гидроксида кальция содержит бункер 1 для хране- ния извести, вибропитатель 2, бара- банный гидратор.З, барабанный классификатор 4, выполненньй заодно с барабанным гидратором 3, коллектор 5 гидр а тир ующей жидко с ти, тр анспор тер 6 для перемещения гидроксида кальция, транспортер 7 для перемещения крупной фракции недопала. Ба рабанньш классификатор 4 условно разделен на п равных по длине участков. На чертеже показаны три участка, обозначенные римскими цифрами I, II и III.

Система автоматического управле ния, реализующая предлагаемый способ включает датчик 8 и регулятор 9 расхода извести, датчик 10, регулятор 1 и регулирующий орган 12 расхода гид- ратирующей жидкости, блок 13 соотношения расходов извести и гидратирую- щей жидкости, датчики 14 - 16 расхода гидроксида кальция, расположенные соответственно под участками I, II и III классификатора 4, датчик 17 расхода крупной фракции недопала, регуляторы 18-20 расхода гидроксид кальция на каждом участке классификатора 4 и регулятор 21 расхода крупной фракции недопала, сумматоры 22 - 25.

Для формирования регулирующих воздействий выход датчика 14 подключен к положительному входу сз мматора 2., выход датчика 15 - к положительному входу сумматора 23 и отрицательному входу сумматора 22, а выхода датчика 16 - к положительному входу сумматора 24 и отрицательному входу сумматора 23.

Выход сумматора 22 связан с одним из входов регулятора 18, выход сумматора 23 - с одним из входов регулятора 19, а выход регулятора 19 - с вторым входом регулятора 18.

Выход сумматора 24 связан с входом регулятора 20, выход которого подключен на второй вход регулятора 19. Выход датчика 17 расхода крупной фракции недопала связан с входом регулятора 21, выход которого подключен к одному из положительных входов сумматора 25. Второй положительный вход

сумматора 25 связан с выходом блока 13 соотношения, а отрицательньй вход сумматора 25 связан с выходом регулятора 18.

Выход датчика 8 одновременно связан с входом регулятора 9 и входом - блока 13 соотношения. Заданное значение Р

ЭИА.1 расхода

гидроксида кальция устанавливают на регуляторе 20, а заданное значение 30 А 2 крупной фракции недопала устанавливают на регуляторе 21. В способе реализуется следующий алгоритм управления (алгоритм функционирования регулятора 11 расхода гид- ратирующей жидкости):

о

д

где

5.,x K/P2-Pi +K, j(P,-P)d, (1) Р«

Ъш

5

0

Р. Р„ 0

5

сигнал на выходе регулятора 11 расхода гидратирующей ЖИДКОСТИ K,K,j - коэффициенты настройки пропорциональной и изо- бромной составляющих регулятора 11 расхода гид- ратирующей жидкости; сигнал на выходе сумматора 25;

сигнал на выходе датчика 10, пропорциональный расходу гидратирующей жидкости.

+С,,(2)

где Р, - сигнал на выходе из блока 13 соотношения расходов извести и гидратирующей жидкости.;

сигнал на выходе регулятора 18;

сигнал на выходе регулятора 21;

константа настройки сумматора 25. (,2)+0,2, (3)

Р. Р, +Р

Р. 75

р

15

де к - коэффициент пропорциональности;Р -. сигнал на выходе датчика 8

массового расхода извести. (Рб-Р,)+С2,(4)

де К, - коэффициент настройки регулятора 18; Р - сигнал на выходе суммйтора 22;Ю

Р - сигнал на выходе регулятора 19;

С - константа настройки регулятора 18.

Р.Ра-Ра+С

3

(5) 15 де Рд - сигнал на выходе датчика 14

о

массового расхода гидроксида кальция на первом по ходу выгрузки участке классификатора;20

Р. - сигнал на выходе датчика 15 массового расхода гидрокси- да кальция на втором по ходу выгрузки участке классификатора; .25

Cj - константа настройки суммаде

тора 22. ,,)+€,,

(6) (7)

Р р -р +г

10 9 11 f

(6) (7)

30

pa 20; Kj - коэффициент настройки регу 35

де Р - сигнал на выходе сумматора 23;

Pj - сигнал на выходе датчика 16 массового расхода гидрокси- да кальция на третьем по ходу выгрузки участке классификатора;

К - коэффициент настройки регулятора 19;

C,Cj - константы настроек соответ- Q ственно регулятора 19 и сумматора 23,

(P,,-РЗ«... ,, (8) де Р„ - сигнал на выходе регулято45

г«А-1

лятора 20;

сигнал на выходе сумматора 24;

- заданное значение расхода Q гидроксида кальция;

С, - константы настройки регулятора 20.

(9)

Pn I ii+C,, . где С - константа настройки сумматора 24.

P,s К.(Р,4-Рг.А.2)С5, (10) где,К - коэффициент настройки регулятора 21;

411

Ю

15

20

25

30

35

Q45

Q

55

61

Pj - сигнал на выходе датчика 17 расхода крупной фракции не- допала;

5«А 1 заданное значение расхода крупной фракции недопала; Cg - константа настройки регулятора 21 .

Способ автоматического управления процессом получения гидроксида кальция осуществляют следующим образом.

.Известь загружают в бункер 1, откуда вибропитателем 2 дозируют в ба- рабанньш гидратор 3. Из коллектора 5 в гидратор 3 дозируют гидратирующую жидкость.

В установившемся режиме просев гидроксида кальция через отверстия в барабанном классификаторе 4 происходит на первом по ходу выгрузки участке 1. Подмазывание отверстий классификатора 4 отсутствует. Расход гидроксида кальция, просеиваемьи на участке 1 классификатора 4, измеряют с помощью датчика 14. С датчиков 15 и 16 в данном случае поступают сигналы, соответствующие нулевым расходам. Выходной сигнал датчика 14, пропорциональный массовому расходу гидроксида кальция, а также выходные сигналы сумматора 22 и регулятора 18 постоянны. Выходной сигнал с датчика 17 крупной фракции недопала также постоянньй. В установившемся режиме положение регулирующего органа 12 неизменно и на гашение извести из коллектора 5 поступает постоянное количество гидратирующей жидкости.

При изменении режима гидратации, вследствие чего, например, происходит переувлажнение извести и, как следствие, повышение влажности гидроксида кальция, происходит некоторое подмазывание отверстий на участке I барабанного классификатора 4 и перераспределение части потока гидроксида кальция на участок II барабанного классификатора 4, а при более значительном переувлажнении часть гидроксида кальция просеивается на участке III барабанного классификатора 4.

Рассев гидроксида кальция через участки II и III по длине классификатора 4 фиксируют соответственно датчики 15 и 16. Через сумматоры 22, 23 и 24 и соответственно регуляторы 18, 19 и 20 осуществляется перенастройка задания регулятору 11, что вызывает корректировку расхода гид513

ратирующей жидкости и снижение влажности гидроксида кальция. Подмазывание классификатора прекращается и рассев гидроксида кальция происходит опять в пределах первого по ходу выгрузки участка классификатора 4.

В случае недоувлажнения извести уменьшается количество кондиционного гидроксида кальция (т.е. мелкой фракции) и увеличивается количество крупной фракции с размером частиц более 15 мм, не просеивающихся через отверстия в классификаторе 4. Увеличение количества крупной фракции недо- пала фиксирует датчик 17, по сигналу которого через регулятор 21 и сумматор 25 осуществляется перенастройка задания регулятору 11, в результате чего корректируется расход гидрати- рующей жидкости до значения, при ко- тором происходит восстановление заданного значения расхода крупной фракции недопала.

Пример 1. В установившемся режиме расход,исходных реагентов в гидратор (нагрузка на гидратор) составляет: 25000 кг/ч изве сти, содержащей 85% СаО и 15% нерастворимого остатка; 10657 кг/ч гидратирующей жидкости - слабой известковой суспензии содержащей 5% СаО и 95% .

При этом в результате гидратации в установившемся режиме образуются 28432 кг/ч гидроксида кальция и 2525 кг/ч крупной фракции недопала«

При реализации предлагаемого способа автоматического управления на приборах пневматической ветви ГСП со стандартным унифицированным пневматическим сигналом нулевому сигналу соответствует давление воздуха 0,2 кгс/см, а максимальному - 1,0 кгс/см.

С учетом выбранных диапазонов измерения расходу гидроксида кальция 28432 кг/ч соответствует давление на выходе датчика 14 Р.0,6 кгс/см, а расходу крупной фракции недопала .2525 кг/ч - давление на выходе датчика 17 Р, 0,6 КГС/СМ2 .

Когда весь образующийся гидро- ксид кальция проходит через отверсти на первом по ходу выгрузки участке классификатора 4, на выходе датчиков 14, 15, 16 и 17 появляются соответствующие сигналы:

,6 кгс/см ; ,2 кгс/см j Р, 0,2 кгс/см и Р,0,6 кгс/см .

1б

Установим следую1цие значения сигналов, констант и настроек регуляторов:

,6 КГС/СМ2; РЗЯЙ f 6 кгс/см ; ,5; .,4; ,3|

,2 кгс/см ; С.0,4 кгс/см ; ,2 кгс/см2| ,6 кгс/см ; С 0,2 кгс/см ; ,4 кгс/см ; С-,0,4 кгс/см ;

,5; ,6 кгс/см ; ,6 кгс/см ; Р 0,6 КГС/СМ2 .

Расчетные значения сигналов в соответствии с алгоритмом: ,6-0,2+0,2 0,6 кгс/см ;

P9-Pii +С,0,2-0, 2+0, 2 0,2 кгс/см ;

Р PI, +С, 0,2+0,,6 кгс/см ; Р,,К(Р,з-Рз«А1 - -Сь 0,3(0,6-0,6) + +0,,4 кгс/см ;

Р, К,(Р,,-Р,,),4(0,2-0,4) + +0,,48 кгс/см ;

(Рь-Рт),5(0,6-0,48)+0,4 0,46 кгс/см ;

(P5-0;2)+0,,5(О,6-0,2)+0,2 0,4 кгс/см ;

,(Pj.,-P) + ,6-0,6) + +0,,46 кгс/см.

Тогда на выходе сумматора 25 формируется сигнал Р :

. Р, ,4+0,46-0,46+0,2 0,6 кгс/см, который является сигналом задания регулятору 11 расхода гидратирующей жидкости. Регулирующий орган 12 занимает положение, которое соответствует расходу гидратирующей жидкости 10657 кг/ч.

П р и м е р 2. Расход извести и гидратирующей жидкости в гидратор 3, а также значения сигналов, констант и настроек регуляторов аналогичны примеру 1.

В результате переувлажнения гидро- ксид кальция просеивается через отверстия на первом и втором по ходу выгрузки из гидратов 3 участках классификатора .4 . Расход гидроксида кальция через первый участок классификатора 4 составляет 19902 кг/ч (70%), а через второй участок - 8530 кг/ч (30%).

На выходе датчиков 14, 15, 16 и 17 появляются сигналы:

,48 кгс/см ; P,j 0,326 кгс/см ; Р 0,2 кгс/см и Р 0,6 кгс/см .

Расчетные значения сигналов в соответствии с алгоритмом:

P Pg-P3+Cj 0,48-0,326+0, 2 0,354 кгс/см ;

РЮ РЗ-РЦ ,326-0,2+0,2 0,326 кгс/см ;

Pi3 PI-, +С 0,2+0,,6 кгс/см ;

РП К5(Р,з -Рз,А.,0,3(0,6-0,6) + +0,,4 кгс/см ;

(Р, -Pi2),4(0,326-0,4) + + 0,,57 кгс /см2 ;

(Рб-Р-,),5(0,354-0,57) + +0,,292 кгс/см ;

(Р5-0,2)+0,,5(0,6-0,2)+0,2 0,4 кгс/см ;

.(P: . +0,,46 кгс/см.

На выходе сумматора 25 формируется сигнал Р задания регулятору 11 расхода гидратирующей жидкости.

Р,Pj+P f-P4+0 0,4+0,46-0,292+ +0,,768 кгс/см.

Регулирующий орган 12 занимает положение, которое соответствует расходу гидратирующей жидкости 6182 кг/ч.

П р и м е р 3. Расход извести и гидратирующей жидкости в гидратор 3, а также значения сигналов, констант и настроек регуляторов аналогичны примеру 1.

Р,.(Р..л.2-Рн)С,2(06-0,6) + +0,,46 кгс/см.

На выходе сумматора 25 формируется

15--б эаЛ.2-Р14)(0,6-0,6) +

/ Г

сигнал Р, задания регулятору 11 расхо да гидратирующей жидкости:

,0,4+0,46-0,285+ +0,,775 кгс/см.

Регулирующий орган 12 занимает 10 положение, которое соответствует рас- гидратирующей жидкости 5995 кг/ч

П р и м е р 4. Расход извести и гидратирующей жидкости в гидратор 3,

15

20

а также значения сигналов, констант и настроек регуляторов аналогичны примеру 1.

В результате недоувлажнения извести уменьшается количество кондиционного гидроксида кальция и увеличивается количество крупной фракции недопала на выходе из классификатора 4. Весь образовавшийся гидроксид кальция в количестве 14216 кг/ч про- 25 свивается че рез отверстия на первом участке классификатора 4, количество крупной фракции недопала составляет 3156 кг/ч.

На выходе датчиков 14, 15, 16 и17 В результате переувлажнения гидро- 30 появляются сигналы:

р П L ит Г / - м2 р П 9 1ГГ Г /г м2 .

ксид кальция просеивается через от- 8 кгс/см , t-j и,г кгс/см , верстия на первом, втором и третьем по ходу выгрузки из гидратора 3 участках классификатора 4. Расход

гидроксида кальция через первый учас- 35 , значения сигналов слеток классификатора 4 составляет 17059 кг/ч (60%), через второй участок - 7108 кг/ч (25%) и через третий

участок - 4265 кг/ч (15%).-о 9 / а

На выходе датчиков 14, 15, 16 и 17-40 кгс/см ;

P,j Р, ,2+0,,6 кгс/см ; ,(Р,г-Р а и 0 3 0 6-0,6) + +0,,4 кгс/см ;

Р, К4(Р ,0 -Р п ),4(0,2-0,4) + +0,,52 кгс/см ;

(Р(,-Р),5(0,4-0,52)+0,4 0,34 кгс/см ;

(Pj-0,2)+0,,5(0,6-0,2)+0, 2

Р 0,2 кгс/см и ,7 кгс/см .

По аналогии с рассмотренными вьппе случаями в соответствии с ал оритдующие:

Р Рй-Р2+Сз 0,4-0,2+0,2 0,4 кгс/см ;

Pio P9-S-)i ,2-0,2+0,2

появляются сигналы:

,44 кгс/см ; ,30 кгс/см ; Р 0,26 кгс/см и 0,60 кгс/см .

Расчетные значения сигналов в соответствии с алгоритмом:

Р Р8-Р5+Сз 0,44-0,3+0,2 0,34 кгс/см ;

- Р,,-Р,, ,3-0,26+0,2 0,36 кгс/см ;

Pii ,26+0,,66 кгс/см ;

Pia K5(,A-,,3(0,66-0,6) + +0,,418 кгс/см ;

Р, K4(Pio -Р ,г),4(0,36-0,418) + +0,,57 кгс/см ;

(,),5(0,34-0,57)+ +0,,285 ктс/см ;

PJ К(Р5-0,2)+0,,5(0,6-0,2) + +0,,4 кгс/см ;

45

50

55

0,4 кгс/см ;

К б(Рз«л.1 -Pi4 )(0,6-0,7) + +0,,26 кгс/см.

На выходе из сумматора 25 формируется сигнал Р| задания регулятору 11 расхода гидратирующей жидкости:

Р, Pj+P,j ,0,4+0,26-0,34+ +0,,52 кгс/см2.

Регулирующий орган 12 занимает положение, которое соответствует расходу гидратирующей жидкости 12788 кг/ч.

1341161

Р,.(Р..л.2-Рн)С,2(06-0,6) + +0,,46 кгс/см.

На выходе сумматора 25 формируется

сигнал Р, задания регулятору 11 расхода гидратирующей жидкости:

,0,4+0,46-0,285+ +0,,775 кгс/см.

Регулирующий орган 12 занимает положение, которое соответствует рас- гидратирующей жидкости 5995 кг/ч.

П р и м е р 4. Расход извести и гидратирующей жидкости в гидратор 3,

а также значения сигналов, констант и настроек регуляторов аналогичны примеру 1.

20

25

8 кгс/см , t-j и,г кгс/см ,

Р 0,2 кгс/см и ,7 кгс/см .

По аналогии с рассмотренными вьппе случаями в соответствии с ал орит ° J , значения сигнало

-о 9 / а

кгс/см ;

дующие:

Р Рй-Р2+Сз 0,4-0,2+0,2 0,4 кгс/см ;

Pio P9-S-)i ,2-0,2+0,2

45

(Pj-0,2)+0,,5(0,6-0,2)+0, 2

50

55

0,4 кгс/см ;

К б(Рз«л.1 -Pi4 )(0,6-0,7) + +0,,26 кгс/см.

На выходе из сумматора 25 формируется сигнал Р| задания регулятору 11 расхода гидратирующей жидкости:

Р, Pj+P,j ,0,4+0,26-0,34+ +0,,52 кгс/см2.

Регулирующий орган 12 занимает положение, которое соответствует расходу гидратирующей жидкости 12788 кг/ч.

9134

Из приведенных примеров видно, что в зависимости от степени увлажнения извести гидратирующей жидкостью в системе автоматическог о управления происходит изменение сигнала Р на выходе сумматора 25, в результате чего изменяется сигнал задания регулятору 11 расхода гидратирующей жидкост Ти-. Последний обрабатывает сигнал, который устанавливает регулирующий орган 12 в соответствующее положение, увеличивая или уменьшая подачу гидратирующей жидкости из коллектора 5.

В установившемся режиме (пример 1) когда расход гидратирующей жидкости соответствует заданному, сигнал Р, .равен 0,6 кгс/см и регулирующий орган 12 занимает среднее положение, расход гидратирующей жидкости остается неизменным.

При перераспределении просеивания гидроксида кальция в результате его переувлажнения через первый и второй (пример 2), а также первый, второй и третий (пример 3) участки классификатора 4 сигнал Р, изменяется соответственно до 0,768 и 0,775 кгс/см j в результате чего регулирующий орган 12 прикрывает проходное сечение, при этом происходит соответствующее Снижение расхода гидратирующей жидкости и, как следствие, снижается влажность гйдроксида кальция.

В случае недоувлажнения извести и увеличения крупной фракции недопа- ла (пример 4) выходной сигнал Р, уменьшается до 0,52 кгс/см, что приводит к большему открытию регулирующим органом 12 проходного сечения

Редактор Н.Киштулинец Заказ 4397/29

Составитель Т.Голеншина

Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай

Тираж 455Подписное

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,

1161

10

и добавлению в гидратор гидратирующей жидкости, а следовательно, к последующему уменьшению крупной фракции недопала и увеличению кондиционного гидроксида кальция.

Предлагаемый способ автоматического управления процессом получения гидроксида кальция позволяет сузить

диапазон степени гидратации извести до 78-85% против 65-93% по известному способу, обеспечивая тем самым повышение качества гидроксида кальция.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом получения гидроксида кальция в установке, содержащей гидратор и классификатор, включающий регулирование соотношения расходов извести и гидратирующей жидкости, подаваемых в гидратор, изменением расхода последней, отличающийся тем, что, с целью повьшгения качества гидроксида кальция за счет стабилизации степени гидратации извести, дополнительно измеряют расход гидроксида кальция в нескольких, по меньшей мере в двух участках по длине классификатора и расход крупной фракции недопала на выходе классификатора, определяют разность расходов гидроксида кальция в соседних участках по длине классификатора и корректируют расход гидратирующей жидкости пропорционально расходу гидроксида кальция через первый участок, разности расходов гидроксида кальция в со- сёдних участках и расходу крупной фракции недопала на выходе классификатора.

Изобретение относится к автоматизации химико-технологических процессов, в частности к процессу получения гидроксида кальция в барабанном гидраторе, может быть использовано щ химической промьгашенности и позволяет повысить качество гидроксида кальция за счет стабилизации степени гидратации извести. Устройство, реализующее способ, содержит контур регулирования соотношения расходов извести и гидратирующей жидкости изменением расхода последней: датчик (Д) 8 извести, регулятор (Р) 9 расхода извести, Д 10 гидратирующей жидкости, Р 11 этой жидкости, блок 13 соотношения и клапан (К) на линии подачи жидкости в гидратор 3. На вход Р 11 расхода гидратирующей жидкости подают корректирующие сигналы: разность расходов гидроксида кальция (Д расходов 14, 15, 16, Р 18, 19, 20) на каж- с дом из трех участков по длине клас- сификатора 4 и расходу крупной фракции недопама (Д 17, Р 21) через соответствующие сумматоры 22-25. 1 ил.