Устройство для автоматического управления процессом щелочного омыления Советский патент 1988 года по МПК C11C1/00 G05D27/00 

§

114

Изобретение относится к устройствам автоматического управления технологическими процессами, в частности процессом щелочного омыления окисленного парафина в производстве синтетических жирных кислот, и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и других с аналогичными процессами отраслях промьшлен- ности для управления нестационарными технологическими процессами нейтрализации, где возможно разделение нейтрализующего компонента на основной и дополнительньй потоки.

В производственных условиях процесс щелочного омыления окисленного парафина осуществляется в последовательно соединенных аппарате и смесителе непрерывного действия путем нейт рализации трудноомыляемых веществ (высокомолекулярных жирных кислот и кислот, находящихся в связанном состоянии окисленного парафина) водным раствором щелочи. Омыленная масса после щелочного омыления характеризуется концентрацией избыточной . релочи, изменяющейся в пределах 0,1 - р,37о.

Концентрация избыточной щелочи в омыленной массе является одним из режимных параметров следующей стадии процесса - термической обработки натриевых солей жирных кислот. Поддержание концентрации избыточной щелочи вьппе номинального значения приводит к увеличению степени декарбоксилиро- вания, характеризующей потери натриевых солей жирных кислот в процессе термообработки, а поддержание концентрации щелочи ниже номинального значения приводит к увеличению эфирного числа в сырых жирных кислотах, что характеризует качество последних

Известно устройство для автомати- ч/ ского поддержания стехиометрическо го соотношения двух жидких компонентов, состоящее из реактора, расходомеров и концентратомеров, установленных на линиях подачи каждого компонента, связанных посредством вычисли тельного блока и регулятора с исполнительным механизмом, установленным на линии подачи одного из компонентов Я .

Недостатком устройства является отсутствие обратной связи в виде коррекции стехиометрического соотношения расходов по качеству конечного

.

продукта. Точность измерения расходов и качественных показателей (концентраций) исходных компонентов существующими датчиками довольно низкая, что не обеспечивает заданного качества получаемого продукта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является -устройство для автоматического управления процессом щелочного омьшения, содержащее, в частности.

15

25

зо 35

40

45

50

55

контуры регулирования расходов основного потока щелочи в реактор и дополнительного потока щелочи в смеситель, состоящие из последовательно соединенньпс датчиков, регуляторов и регулирующих клапанов, последовательно соединенных датчика и регулятора концентрации щелочи на выходе смесителя 2 .

Однако устройство содержит датчики качественных показателей карбонатной масеы, применение которых хотя и снижает запаздывание передачи информации в системе ,, но при этом усложняется сама система управления и снижается ее надежность за счет сложности в наладке и низкой надежности в эксплуатации указанных датчиков и экстремального регулятора,

В результате проведенных исследований процесса щелочного омыления как объекта управления установлено, что основными возмущающими факторами являются изменение эфирного и кислотного чисел карбонатной массы, т.е. глубины предшествующей стадии процесса омьшения; изменение концентрации щелочи как омьшяющего агента, а также высокая ее концентрация (40%), что приводит к затруднениям при поддержании незначительной избыточной ее концентрации (0,22 вес.%) в омьшен- ной массе. Установлено также, что расход дополнительного потока щелочи, ид зтцего на поддержание заданной концентрации избыточной щелочи в омыленной массе, является параметром, косвенно характеризующим изменение качественных показателей.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для автоматического управления процессом щелочного омыления, содержащее контуры регулирования расходов основного потока щелочи в реактор и дополнительнрго потока щелочи в смеситель, состоящие из последовательно соединенных датчикоё, регуляторов и регулирующих клапанов, последовательно соединенных датчика и регулятора концентрации щелочи на выходе смесителя, дополни- ельно содержит блок предварения и сргласующий регулятор, при этом регулятор концентрации щелочи через д блок предварения соединен с регулятором дополнительного потока щелочи, а датчики расхода дополнительного потока щелочи через согласующий регулятор соединены с регулятором ос нов ного потока щелочи.

Сущность изобретения состоит в.том, что обеспечивается автоматический контроль следующих параметров. Основной и дополнительный потоки щелочи 2о измеряются ротаметрическими датчика - ми, контроль концентрации избыточной щелочи, функционально связанной с рН омыленной массы, осуществляется по- тенциометрическим датчиком. Знак и величина рассогласования между дейст- витель.ным и заданным значениями концентрации щелочи в омыленной массе формируются линейным регулятором, управляющее воздействие которого корректирует задание стабилизирующего регулятора дополнительного потока щелочи,

. Знак и величина рассогласования между действительным и заданным (опор-, ным) значениями расходов дополнительного потока щелочи формируются согласующим работу контуров регулирования расходов щелочи регулятором, управления процессом щелочного омыления.

Устройство содержит реактор 1, смеситель 2, оснащенные барботерами для перемещивания, датчик 3, регулятор 4 и регулирующий клапан 5 расхода основного потока щелочи; датчик 6, регулятор 7 и регулирующий клапан 8 расхода дополнительного потока щелочи, потенциометрический датчик 9 концентрации щелочи на выходе смесителя, регулятор 10, блок 11 предварения и регулятор 12, согласующий работу контуров регулирования расходов основного и дополнительного потоков щелочи.

Устройство для автоматического управления процессом щелочного омыления окисленного парафина работает следующим образом.

При изменении концентрации избыточной щелочи в омыленной массе, что связано с изменением, например, эфир30

ного и кислотного чисел карбонатной 25 массы, определяющих глубину процесса. карбонатного омыления, изменяется (увеличивается или уменьшается) сигнал потенциометрического датчика 9, поступающий на вход регулятора 10, управляющее воздействие которого через блок 11 предварения поступает в виде задания на первый вход регулятора 7 расхода дополнительного потока щелочи, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональньм действительному значению расхода дополнительного потока. Выходной сигнал регулятора 7 изменяет (увеличивает или уменьщает) воздействие на регулирую- ляющее воздействие которого корректи- д щий клапан 8, которьй изменяет расход рует задание стабилизирующего регуля- щелочи в смеситель 2 и поддерживает

35

ления процессом щелочного омыления.

Устройство содержит реактор 1, смеситель 2, оснащенные барботерами для перемещивания, датчик 3, регулятор 4 и регулирующий клапан 5 расхода основного потока щелочи; датчик 6 регулятор 7 и регулирующий клапан 8 расхода дополнительного потока щелочи, потенциометрический датчик 9 концентрации щелочи на выходе смесителя, регулятор 10, блок 11 предварения и регулятор 12, согласующий работу контуров регулирования расходов основного и дополнительного потоков щелочи.

Устройство для автоматического управления процессом щелочного омыления окисленного парафина работает следующим образом.

При изменении концентрации избыточной щелочи в омыленной массе, что связано с изменением, например, эфир2о

30

25 д

,

25 д

35

тора основного потока щелочи.

Автоматическое управление процес- сом щелочного омыления путем изменения расхода дополнительного потока щелочи по величине рассогласования между действительным и заданным значениями концентраций избыточной щелочи в омыленной массе, а также путем изменения расхода основного потока щелочи по величине рассогласования между действительньп и заданным расходами дополнительного потока позволяет поддерживать заданную концентрацию избыточной щелочи в омыленной массе в условиях изменения качественных показателей компонентов процесса.

На чертеже показана блок-схема устройства для автоматического управтем самым концентрацию избыточной щелочи в нем на заданном значении. Одновременно сигнал от датчика 6, про- g порциональньм расходу дополнительного потока щелочи, поступает на один из входов согласующего регулятора 12, где формируется выходной сигнал, пропорциональньм рассогласованию между действительным значением расхода дополнительного потока щелочи, идущего на поддержание заданного значения концентрации избыточной 1целочи в омьтен- ной массе, и заданным (опорным) значением, поступающим на второй вход регулятора и соответствующим, например, 50-процентному значению диапазона измерения расхода щелочи датчиком 6. Выходной сигнал согласующего регуля0

5

тора 12, поступающий на первый вход регулятора 4 (на второй вход поступает действительное значение расхода), изменяет (увеличивает или уменьшает) значение задания таким образом, что изменение расхода основного потока щелоч с помощью регулирующего клапана 5 приводит к изменению концентрации избыточной щелочи в омы- ленной массе и тем самым к изменению в обратной зависимости расхода дополнительного потока щелочи, устремляя к нулю рассогласование между действительным и .заданньм значениями расходов на согласующем регуляторе 12. Движение системь управления происходит до тех пор, пока величины рассогласования на регуляторе 10 и согласующем регуляторе 12 не станут равны нулю.

Преимущество предлагаемого устройства для автоматического управления по отношению к известному заключается в повыщении надежности функциониро-

вания за счет исключения из известного устройства управления анализаторов качества карбонатной массы и экстремального регулятора сложных в наладке и низкой надежности в эксплуатации, и включением в устройство управления регулятора, согласующего работу контуров регулирования основного и дополнительного потоков щелочи, так как расход дополнительного потока щелочи косвенно характеризует изменение качественных показателей исходных компонентов.

Экономическая эффективность от использования предлагаемого устройства для автоматического управления процессом щелочного омьшения одределяет- ся экономией щелочи и. уменьшением эфирного числа и степени декарбокси- лирования на триевых солей жирных кислот последующей технологической стадии - термической обработки мьта, что приводит к .улучшению качес тва и уменьшению потерь целевого продукта.