Устройство для регулирования величины рн в абсорбционной колонне с рециклом Советский патент 1977 года по МПК B01D53/14 G05D21/00 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования величины рН циркуляционного раствора в абсорбционной колонне при производстве капролактама и может использоваться при автоматизации рециркуляционных процессов в химической, нефтегазовой пищевой промышленности и других отраслях народного хозяйства. Известна система оптимального управления объектами с рециклом, постро енная на основе методов динамического программирования ij. Известно также устройство для регулирования величины рН в абсорбционной колонне с рециклом, содержащее датчик рН-метра, установленный на выходе продукта из колонны, регулятор и исполнительный механизм на трубопроводе подачи сырья, магистраль рециркулята и циркуляционный насос 2 Однако известные устройства не обеспечивают высокого качества переходных процессов при автоматическом управлении объектами с рециклом, так как при наличии внутренней положител ной обратной связи в объекте возмуще ния многократно проходят по внутренн му контуру объекта и вызывают дополн тельные колебания регулируемых параметров . Цель изобретения - уменьшение кол бательности переходного процесса и повышение качества регулирования системы. Это достигается тем, что устройство снабжено трубопроводом рециркулята с вентилем, соединенным с магистралью и входом циркуляционного насоса, дополнительным датчиком рН-метра, установленным после вентиля, усилителем, вход которого связан с выходом дополнительного датчика рН-метра, и сумматором, один вход которого подключен к выходу регулятора, другой - к выходу усилителя, а выход сумматора соединен с исполнительным механизмом. На чертеже показана схема устройства для регулирования величины рН в аосорбционной колонне с рециклом. Устройство состоит из объекта регулирования, которым служит колонна 1, датчика 2 рН-метра, регулятора 3 и исполнительного механизма 4, сумматора 5, усилителя 6, дополнительного датчика 7 рН-метра, вентиля В, циркуляционного насоса 9, магистрали 10, вентиля 11, прубопроводов 12,13,14 продукционного раствора, сернистого газа и рециркулята, соответственно. Контур дополнительной отрицательной обратной связи (обведен пунктиро включает сумматор 5, усилитель 6, до полнительный датчик 7 рН-метра и вен тиль 8, с помощью которогоустанавли вается требуемая величина запаздывания для дополнительного датчика 7 рН -метра относительно датчика 2 рн-мет оа. Циркуляционный насос 9 служит дл рециркуляции раствора через магистраль 10 . Вентилем 11 устанавливается требуемое количество рециркулята. Регулиру емой величиной является расход проду ционного раствора, который подается по трубопроводу 12 в среднюю часть колонны 1. Основным возмущающим воздействием служат расход и концентрация сернистого газа, подаваемого в нижнюю часть колонны по трубопроводу 13. Применение дополнительного трубопровода 14, на котором установлен вен тиль 8, объясняется тем, что посколь ку сечение трубопровода намного (на действующих производствах примерно в ЮООраз) меньше сечения колонны, то следовательно, скорость прохождения раствора по трубопроводу гораздо боль ше, по сравнению со скоростью прохождения в колонне. Поэтому величина запаздывания в крлонне намного больше, чем в трубопроводе. В связи с этим возникает необходимость компенсации запаздывания, обусловленного запаздыванием в колонне. Поэтому дополнитель ный датчик рН-метра непосредственно за вентилем 11 устанавливать нельзя, а встроить датчик непосредственно в колонне невозможно. Настройка дополнительного трубопровода с вентилем 8 осуществляется отбором рециркулята с помощью вентиля 8 таким образом, чтобы величина запаздывания в трубопроводе 14 соответствовала величине запаздывания в колонне. Поэтому в реальных условиях величина отношения расхода рециркулята по трубопроводу 14 к общему расходу рециркулята через вентиль 11 определяется по соотношению сечений колон ны и магистрали. Устройство работает следующим образом. Возмущение по качеству выходного продукта компенсируется с помощью ре гулятора 3. Влияние многократного прохождения возмущения по внутреннему контуру объекта из-за наличия внутренней положительной обратной связи компенсируется сигналом, вырабатываемым последовательно соединенным дополнительным датчиком 7 рН-метра, усилителем б и вентилем 8, моделирующим запаздывание сигнала. Рецикл в объеме при этом не уничтожается, т.е. поток сырья продолжает циркулировать через колонну, но положительная обратная связь уже не оказывает отрицательного влияния на регулируемый параметр рН. Применение дополнительной отрицательной обратной связи в виде дополнительного запаздывающего сигнала коррекции повышает качество регулирования. Объект становится с самовыравниванием и не реагирует на возмущения, вызванные местной положительной обратной связью. Формула изобретения Устройство для регулирования величины рН в абсорбционной колонне с рециклом, содержащее датчик рН-метра, установленный на выходе продукта из колонны, регулятор и исполнительный механизм на трубопроводе подачи сырья, магистраль рециркулята и циркуляционный насос, отличающееся тем, что, с целью уменьшения колебательности переходного процесса и повышения качества регулирования системы. Оно снабжено трубопроводом рециркулята с вентилем, соединенным с магистралью и входом циркуляционного насоса, дополнительным датчиком рН-метра, установленным после вентиля, усилителем, вход которого связан с выходом дополнительного датчика рН-метра, и сумматором, один вход которого подключен к выходу регулятора, другой к выходу усилителя, а выход сумматора соединен с исполнительным механизмом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Островский Г.М., Волин Ю.М. Методы оптимизации химикотехнологических схем. М., Химия, 1970, с.2бО287. 2.Химическая промышленность 4, 1970, с.63-65.