Устройство автоматического регулирования работы кристаллизатора Советский патент 1990 года по МПК B01D9/02 

Изобретение относится к системам регулирования работы кристаллизаторов, применяемых в составе установок фракционной кристаллизации в химической и смежных с ней отраслях промышленности, и может быть испрльзовано, например, при получении обеспыленных калийных удобрений улучшенного гранулометч рического состава.

Целью изобретения является увеличение выхода готового кристаллического продукта за счет повышения точности регулирования.

На чертеже представлена блок-схема устройства автоматического регулирования работы кристаллизатора.

Устройство содержит питающий сборник 1, насос 2, кристаллизатор 3, регулятор 4, клапан 5 в трубопроводе подачи исходного раствора, задатчик 6, датчик 7 расхода исходного раствора, регулятор 8, клапан 9 в линии подачи пара, эжектор 10, задатчик 11, датчик 12 вакуума, насос 13, центрифугу 14, клапан 15 в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу, клапан 16 в трубопроводе подачи отфугованного раствора в питающий сборник, регулирующий блок 17, датчик 18 температуры кипения пульпы в кристаллизаторе, датчик 19 уровня, датчик 20 концентрации основного кристаллизующегося компонента, датчик 21 тем ьэ

ел

О

со

пературы исходного раствора и датчикi 22 концентрации основного некристаллизующегося компонента.

Устройство работает следующим образом.

Из питающего сборника I насосом 2 в кристаллизатор 3 подается исходный раствор, расход которого стабилизируется регулятором 4 путем выдачи управляющего сигнала на клапан 5 в зависимости от разности сигналов за- датчика 6 и датчика 7 расхода исходного раствора. В кристаллизаторе в условиях вакуума, стабилизируемого регулятором 8, путем выдачи управляющего сигнала на клапан 9 в линии подачи пара в эжектор 10 в зависи- - мости от разности сигналов задатчика 11 и датчика 12 вакуума в кристаллиза торе вырабатывается пульпа, возвращаемая насосом 13 непосредственно в питающий сборник 1 и одновременно подаваемая в центрифугу 14, откуда отфугованный раствор также частично возвращается в питающий сборник 1.

При этом величина потока пульпы, возвращаемой непосредственно в питающий сборник 1, регулируется с по- мощью клапана 15 в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу, а величина потока отфугованного раствора регулируется с помощью клапана 16 в трубопроводе этого потока путем вы- дачи управляющих сигналов с первого и второго выходов регулирующего блока 17 в зависимости от сигналов датчика 18 температуры кипения пульпы, датчика 19 уровня,, датчика 20 кон- центрации основного кристаллизующегося компонента, датчика 21 температуры исходного раствора, датчика 22 концентрации основного некристаллизу- ющёгося компонента.

Регулирующий блок 17 является программно-управляемым блоком, в котором производится периодически через период времени, равный периоду скани- роания tCK, вычисление следующих ха рактеристик: BSP} задание по концентрации основного кристаллизующегося компонента в питающем сборнике 1 (на г-м цикле сканирования),

BSP, (1+г)(ПЗ+5, -0,)O-0,OOI6)i(T,-ТО;) 0, , (1)

где z - оптимальная величина пересыщения в кристаллизаторе (константа, выбираемая при настройке системы); Т; - температура кипения пульпы

в кристаллизаторе; температура раствора в питающем сборнике;

BON;- концентрация основного некристаллизующегося компонета в питающем сборнике. Первая внутренняя переменная SL ,- (на i-м цикле сканирования):

SL; SLiM + L;) +

TAYL

(LSP - М)1, (2).

де PL,TAYL,LSP - константы, выбираемые при настройке системы;

LJ, LJ.J - текущие значения уровня;

SBi . - вторая внутренняя переменная (на i-м цикле сканирования) ; SB; SB;4 + РВ KB j.{ -Bi) +

+ Tlv«4 BSPi - В .)Ь

TAYB

(3)

е PB,TAYB - константы, выбираемые при настройке системы; В; В |-« текущие значения концентрации основного кристаллизующегося компонента в питающем сборнике;

и,Э|-- значение выходного сигнала (в цифровой форме на цикле сканирования) на клапан 15 в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу:

„ , U,ffi -

(4)

U16; - значение выходного сигнала (в цифровой форме на цикле сканирования) на клапан 16 в трубопроводе возврата отфугованного раствора в питающий сборник:

55

тт - SLi ulfei TTsBV

(5)

При изменении,например, уровня в питающем сборнике блок I7 корректиру51

ет по формуле (2) величину переменной SL, , определяющей сумму потоков пульны, возвращаемой из кристаллизатора непосредственно в питающий сборник, и отфугованного маточного раствора. Если при этом значения сигнало остальных датчиков не менялись, то не изменится и значение переменной SB,, вычисляемой по формулам (1), (3) и определяющей величину отношени потоков пульпы, возвращаемой в кристаллизатор, и отфугованного маточного раствора. Далее по значениям SB. , SL,- в соответствии с формулами (4,5) вычисляются значения управляющих переменных , .

Значения вычисленных переменных преобразуются в стандартные пневматические сигналы диапазона 0,2-1 ати и выдаются на регулирующие клапаны 15,16 с характеристиками вида:

dFu, приращение расхода пульпы

в центрифугу.

Расход основного кристаллизующегокомпонента из конденсатора в питал й сборник равен:

(9)

G

FM-BM

F

В,

V Вр,

-расход отфугованного маточного раствора;

-концентрация основного кристаллизующегося компонента в маточном растворе;

Fp - расход пульпы, возвращаемой непосредственно в питаю щий сборник;

Вр - концентрация основного крис таплизующегося компонента в пульпе.

Для регулирования уровня в питаюсборнике необходимо таким образом енить сумму возвращаемых потоков + Fp, чтобы при этом

Изобретение относится к системам автоматического регулирования работы кристаллизаторов, применяемых в составе установок фракционной кристаллизации в химической и смежных с ней отраслях промышленности, например, при получении обеспыленных калийных удобрений улучшенного гранулометрического состава и позволяет увеличить выход готового кристаллического продукта. Устройство содержит питающий сборник, насосы, кристаллизатор, регуляторы, клапан в трубопроводе подачи исходного раствора, задатчики, датчик расхода исходного раствора, клапан в линии подачи пара, эжектор, датчик вакуума, центрифугу, клапан в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу, клапан в трубопроводе подачи отфугованного раствора в питающий сборник, регулирующий блок, датчик температуры кипения пульпы в кристаллизаторе, датчик уровня, датчик концентрации основного кристаллизующегося компонента, датчик температуры исходного раствора, датчик концентрации основного некристаллизующегося компонента. 1 ил.

РОЦ К0- ,

(6)

1Щ

Кг

где F4 - расход пульпы в центрифугу; расход пульпы при полностью открытом клапане; коэффициент передачи клапана;

управляющий сигнал на клапан.

Клапан 15 типа воздух закрывает (ВЗ), т.е. полностью открыт при отсутствии управляющего сигнала U,nJ

Jts

FM К0- U

б

(7)

где F - расход отфугованного маточного раствора;

Кр - коэффициент передачи клапана;

U ъ управляющий сигнал на клапан.

Клапан 16 типа воздух открывает (ВО), т.е. полностью закрыт при отсутствии управляющего сигнала

RrjanaH 15 установлен в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу, однако он воздействует и на поток пульпы, возвращаемой из кристаллизатора непосредственно в питающий сборник. Увеличение потока пульпы в центрифугу всегда равно уменьшению потока пульпы в питающий сборник и наоборот.

dF,

-dF

Ч

(8)

где dFp - приращение расхода пульпы в питающий сборник;

25 dG dFM BM + dFp- Вр О.

(Ю)

Учитывая (14) и (16), получим

dFu, B«

,z ° « const dFM Bp 0 м ,

Учитывая (12), (13), имеем

Ш« diJTf

- const.

(И)

(12)

Таким образом при изменении уровня в питающем сборнике данное устройство путем вычисления и выдачи управляющих сигналов U is, на клапаны 15,16 обеспечивает изменение суммарного потока пульпы, возвращаемой непосредственно в кристаллизатор, И отфугованного маточного раствора, при этом отношение этих потоков остается постоянным, что позволяет избежать возмущения по концентрации основного кристаллизующегося компонента в питающем сборнике.

При изменении температуры, концентрации основного кристаллизующегося компонента или концентрации основного некристаллизующегося компонента в питающем сборнике по формулам (1-5) вычисляются такие значения управляющих сигналов U U f& , что изменяется соотношение Fp/F/4

и не изменяется Fp +

«

Это позволяет регулировать концентрацию основного кристаллизующегося компонента в питающем сборнике, не внося дополнительного разбаланса между суммой потоков, входящих в сборник, и выходным потоком.

.

Формула изобретения

Устройство автоматического регулирования работы кристаллизатора, содержащее датчик расхода исходного раствора, подаваемого в кристаллизатор, подключенный к первому входу первого регулятора, первый задатчик, выход которого подключен к второму входу первого регулятора, выход кото- рого связан с клапаном в линии подачи исходного раствора в кристаллизатор, датчик вакуума в кристаллизаторе, подключенный к первому входу второго регулятора, , к второму входу которого подключен второй задатчик, а выход соединен с клапаном в линии подачи пара в эжектор, датчик темпера/7

-it-JLjfaueina/iAunec кии яроддка

9

го

11

п

m

St-1

Отфуюванныи раствор

Ј

Составитель В. Федоров Редактор Ц. Бандура Техред л. Олийнык Корректор И. Муска

Заказ 926

Тираж 549

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

туры кипения раствора в кристаллиза- торе, датчик уровня и датчик концентрации основного кристаллизующегося компонента раствора в питающем сборнике, выходы которых подключены к первому, второму и третьему входам регулирующего блока, первый выход которого подключен к клапану в линии подачи пульны в центрифугу, а второй выход соединен с клапаном в линии возврата отфугованного раствора в питающий сборник, отличающееся тем, что, с целью увеличения выхода готового кристаллического продукта за счет повышения точности регулирования, оно дополнительно содержит датчик температуры раствора в питающем сборнике и датчик концентрации основного некристаллизующегося компонента в питающем сборнике, выходы которых подключены к четвертому и пятому входам регулирующего блока.

Подписное