Способ управления процессом выпаривания

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫПАРИВАНИЯ раствора в вакуумной многокорпусной установке без внешнего пароотбора путем регулирования температуры кипения раствора в перврм корпусе изменением подачи греющего пара в кипятильник, регулирования температуры вторичного пара в последнем корпусе изменением подачи охлаждающей воды в конденсатор и регулирования Подачи раствора в каждый корпус, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на выпаривание и улучшение качества выходного продукта путем повышения точности регулирования, температуру кипения раствора в первом аппарате корректируют по температуре вторичного пара в последнем аппарате, составу и расходу исходного питающего раствора , сумме температурных депрессий аппаратов, температуру вторичного пара в последнем корректируют по температуре охлаждающей воды на входе в конденсатор, составу и расходу исходного раствора, а подачу раствора (Л в аппараты установки - по разности температурных депрессий первого и последнего аппаратов.

СОаэ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

K3 eOH) 3P .1 9

«« (21) 3602265/23-26 (22) 08.06.83 (46) 07.09.84. Бюл. и 33 (72) Н.С.Волков, А.П.Млинник и Е.В«Кротков (53) 66.012-52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 441940, кл. B 01 D 1/00, 1972.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 484877, кл. В 01 D 1/30, 1973. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ВЫПАРИВАНИЯ раствора в вакуумной многокорпусной установке без внешнего пароотбора путем регулирования температуры кипения раствора в первом корпусе изменением подачи греющего пара в кипятильник; регулирования температуры вторичного пара в последнем корпусе изменением подачи охлаж„,SU„» 1111779 А з(5р В 01 D 1/30 С 05 D 27/00 дающей воды в конденсатор и регулирования подачи раствора в каждый корпус, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на выпаривание и улучшение качества выходного продукта путем повышения точности регулирования, температуру кипения раствора в первом аппарате корректируют по температуре вторичного пара в последнем аппарате, составу и расходу исходного питающего раствора, сумме температурных депрессий аппаратов, температуру вторичного пара в последнем корректируют по температуре охлаждающей воды на входе в конденсатор, составу и расходу исходного раствора, а подачу раствора в аппараты установки — по разности температурных депрессий первого и последнего аппаратов.

1111779

Изобретение относится к способам управления процессом вь наривания в вакуумных многокорпусных установках без внешнего пароотбора и может найти применение в химической, пищевой и, других отраслях промышленности.

Известен способ управления процессом выпаривания ðàñтвсра в многокорпусной установке путем регулирования подачи исходного раствора, тем10 пературы вторичного пара в последнем корпусе изменением подачи охлаждающей воды в конденсатор, регулирования расхода пара по плотности и общей щелочности исходного раствора 1J.

1 5

H едостатком указанного спо соба являются повышенные затраты греющего пара ввиду отсутствия его регулирования. Кроме того, способ не обеспечивает требуемого качества выходного

20 продукта при изменениях нагрузки по питающему раствору.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо25 му результату является способ управления процессом получения кристаллических продуктов в многокорпусной вакуум-выпарной установке без внешнего пароотбора, заключающийся в регулировании температуры кипения в первом корпусе изменением подачи греющего пара в кипятильник, регулировании вакуума или температуры вторичного пара в последнем корпусе изменением подачи воды в конденсатор, ре- 35 гулировании подачи раствора в каждый корпус в зависимости от расхода греющего пара на установку.

Причем температуру кипения раствора в первом корпусе стабилизируют на веРхнем допустимом уровне L2;l.

Недостатками известного способа являются повышенные затраты греющего пара на выпаривание за счет по4с терь тепла на нагрев исходного раство 4 ра до температуры кипения и низкое качество выходного продукта ввиду отсутствия обратной связи по температурным депрессиям в аппаратах.

Целью изобретения является снижение затрат на выпаривание и улучшение качества выходного продукта путем повышения точности регулирования, причем затраты на выпаривание складываются из стоимости греющего пара и охлаждающей воды.

lIocтавленная цель достигается тем, что согласно способу управления процессом выпаривания раствора в вакуумной многокорпусной установке без внешнего пароотбора путем регулирования температуры кипения раствора в первом корпусе изменением подачи греющего пара в кипятильник„ регулирования температуры вторичного пара в последнем корпусе изменением подачи охлаждающей воды в конденсатор и регулирования подачи раствора в каждый корпус, температуру кипения раствора в первом аппарате корректируют по температуре вторичного пара в последнем аппарате, составу и расходу исходного питающего раствора, сумме температурн ., депрессий аппаратов, температуру вторичного пара в последнем корректируют по температуре охлаждающей воды на входе в конденсатор, составу и расходу исходного раствора, а подачу раствора в аппараты установки — по разности температурных депрессий первого и последнего аппаратов.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа уп-равления процессом вакуум-выпаривания

Схема содержит выпарные аппараты

1 и 2, поверхностный конденсатор 3, датчик 4 температуры раствора в первом аппарате, регулятор 5 температуры раствора в аппарате 1., клапан 6 в линии подачи греющего пара в греющую камеру аппарата 1, датчик 7 температуры вторичного пара или конденсата в конденсаторе, регулятор 8 температуры вторичного пара в конден-саторе, клапан 9 в линии полачи о:.-лаждающей воды в конденсатор, датчик 10 температуры в линии охлаждаю-щей воды, вычислительное устройство

11, датчик 12 состава исходного раствора, сумматор 13, датчики 14 и l5 расходов питания соответствен— но в аппаратах 1 и 2, вычислительное устройство 16, .счетчик 17 времени с начала работы вь1парной ycтановки после промывки., регулятор 18 суммы температурнbo; депрессий в аппаратах

1 и 2, .сумматор 19., дат;ики 20 и 21 температурных депрессий соо-. âетственно в аппаратах и 2, вычислительный блок 22, регулятор 2" разности температурных депрессий в аnn."-.paтех

1 и 2 Вычислительное устрой(1во 2ч регуляторы 25 и 26 ра.сходов пита-ьия в аппаратурах 1 и 2,. клапаны 27 и 28

1111779

Rî Pg

2 3 Qр С где в линиях подачи питания в аппараты

1 и 2.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходный раствор подается парал5 лельно в выпарные аппараты 1 и 2, а пар — в греющую камеру аппарата 1.

Вторичный пар аппарата 1 поступает в греющую камеру аппарата 2, в котором создается вакуум с помощью поверхностного конденсатора 3 путем подачи в него охлаждающей воды.

Температура раствора в первом аппарате, измеряемая датчиком 4 стабилизируется регулятором 5 путем воздействия на клапан 6 в линии греющего пара, а температура вторичного пара последнего аппарата в конденса— торе, измеряемая датчиком 7, стабилизируется регулятором 8 путем воздействия на клапан 9 в линии охлаждающей воды в конденсаторе 3. Сигнал от датчика 10 температуры охлаждающей воды в конденсатор поступает на третий вход вычислительного устройст-25 ва 11, на первый вход которого поступает сигнал от датчика 12 состава исходного раствора, а на второй— от сумматора 13, в котором производится суммирование сигналов от датчиков 14 и 15 расходов исходного раствора в аппаратах I и 2 соответственно.

Вычислительное устройство 11 на основании поступающей информации рассчитывает температуру в конденсато35 ре 3, обеспечивающую минимальные затраты на выпаривание раствора, до тре— буемой концентрации целевого продукта ВТ по формуле

4

А„,А — константы, которые могут быть вычислены заранее, например, по формулам

Š— КПД пара, учитывающий потери тепла в окружающую среду;

R„, R,, R> — скрытая теплота парообразования соответственно в греющей камере аппарата в греющей камере аппарата 2 и в конденсаторе 3 ккал/кг; плотность упаренного раствора;

С вЂ” теплоемкость воды ккал/кг С; коэффициент теплопередачи конденсата, умноженный на поверхность теплопередачи, ккал/ град .ч;

С вЂ” теплоемкость упаренного раствора ккал/кг С.

Затраты на выпаривание складываются иэ стоимости затрат воды и греющего пара.

Сигнал, пропорциональный расчитанной температуре в конденсаторе Т„, из вычислительного устройства 11 поступает в камеру задания регулятора

8, который стабилизирует ее путем изменения подачи охлаждающей воды.

Задание регулятору 5 температуры в аппарате 1 формируется вычислительным устройством 16, на первый вход где

S — расход раствора в уста3 новку, м /ч;

Т вЂ” температура вторичного пара в конденсаторе,"С;

Т вЂ” температура окружающей воды на входе в конден- 5О сатор, С;

Вв — концентрация целевого продукта в исходном растворе, г/л;

К„ — коэффициент, равный отно-55 шению цены 1т охлаждающей воды к цене 1т греющего пара; которого поступает сигнал от датчика 12 состава исходного раствора; на второй вход поступает сигнал от регулятора 18 суммы температурных депрессий, задание которому устанавливается вручную равным, например, !

6 С, а текущее значение регулируемого параметра поступает с сумматора 19, где производится суммирование сигналов от датчиков 20 и 21 температурных депрессий в аппаратах 1 и 2 (регулятор 18 реализует типовой закон регулирования, например, ПИ); на третий вход поступает сигнал от

11 l1779

10 где S, Т

Т

Aq д Еg 2 1 (.л Р„ R ) сумматора 13, пропорциональный расходу питания на установку; ка четвертый вход поступает сигнал ка 7 температуры в конденсаторе .3; на пятый вход поступает сигнал or 5 счетчика 17, измеряющего длительность работы установки, запускаемого вручную в момент пуска установки после промывки.

Вычислительное устройство 16 ка основании поступившей информации производит вычисление по формуле

i = 1 1-Д + О, тa sî(4-sо/6 1 )/ ((.2 " 13 расход раствора в установку, м /г;

Ъ 2О температура кипения раствора в аппарате 1, С; температура в конденсато" о ре, С; выходной сигнал регулятора

C.

18 суммы температурных депрессий, С; коэффициент теплопередачи греющей камеры второго аппа-рата после промывки, умно., (1 женный на поверхность теплопередачи ккал/ч град, константа аппроксимации зависимости коэффициента теп-лопередачи от длительности

2 работы установки после про1/U константа, определяющая общий перепад температур за счет потерь в паропрово40 дах, С; константа, рассчитанная заранее, например, по формуле где величины Е@, d, A2 подбираются для кон;<ретной установки и имею- например, значения E=0,95; L6 =0,02 1у ч,, с(=2,ч 10 ккал/ч С; A2,=18 С.

Сигналы с датчиков 20 и 21 темпе-ратурных депрессий поступают также (с

Б вь(числительный блОк 22 р B KOToooè сигнал От датчика 21 иквертиру T: ÿ и суммируется с сигналом от датчика 20, Сигнал от блока 22 поступает ка вход регулятора 23 разности темлературных депрессий, задание которому устанавливается вручную равным, например, 0 С, а выход регулятора соединен с входом вычислительного устройства 24, где вычисляется задание регуляторами 25 и 26 расхода питания в а.ппараты 1 и 2 по формулам

Н=1,22+ 025

Я„=Н . Bz(1+H), я,= Ъ (1+Н); где Sg — за,-,,анное значение производительности установки, м /г;

Н вЂ” величина соотношения расходов питания в аппаратурах

1 и 2; з, ание по расходу питания в аппараты 1 и 2;

U > — выходной сигнал регулятора

23 разности температурных депрессий.

Регулятор 23 реализует типовой за.кон регулирования, например, ПИ.

При возмущениях по температуре входной охлаждающей воды или по составу исходного раствора, или по суммарному раходу раствора на установку в вычислительном устройстве 11 рассчитывается новое значение темпе-ратуры вторичного пара в конденсаторе 3,. которое обеспечивает минимальные затраты на греющий пар н охлаж— дающую воду,, а регулятор 8 стабилизирует найденное значение температуры.

При изменении температуры вторичного пара в последнем аппарате или суммарного расхода раствора на установку,. или концентрации целевого продукта в исходном растворе -. т=.(оке уменьшении по мере работы коэффициента теплопередачи второго аппарата в вычислительном устройстве 16 рас— считывается новое задание по те:п(ературе кипения раствора в первом аппарате., которое стабилизируется регулятором 5.

Кроме учета влияния возмущекич

; о пере.-, .Ленным параметрам согласно предла(а емо,у способу управления вводится Обратная связь по темпераT) pHbp3. депрессиям H аппара!тах,0„ 1я обеспечения заданкОго качества вы" ходкого продукта.. За счет обратной связи r(QI1пенс:,руется влиякие неучтен. кьв(goads() @eHn É а также н,-"((-::;,» r:.i ко=-((ициектс в ь ряс четньг фо.-..му-ьах предлагаемого способа:

7 1111

При отклонении суммы температурных депрессий аппаратов от заданной регулятор 18 вырабатывает сигнал, который через вычислительное устройство 16 и регулятор 5 ликвидирует возникшее отклонение изменением температуры кипения раствора в первом аппарате.

При отклонении разности температурных депрессий от заданной регулятор 23 вырабатывает сигнал, который через вычислительное устройство 24

?79 8 и далее через регуляторы 25 и 26 расходов питания в аппаратах ликвидирует возникшее отклонение изменением.соотношения расходов питания в первый и второй аппараты.

Внедрение предлагаемого способа обеспечит заданную концентрацию целевого продукта в упаренном растворе, приведет к снижению затрат на процесс и повысить производительность установки

1111779 Я Ц

ВНИИПИ Заказ б372/4 тира к бй i д„„„„,,