Способ автоматического управления работой барабанного вакуум-фильтра

 

Изобретение относится к способу автоматического управления работой барабанного вакуум-фильтра, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить эффективность работы вакуум-фильтра . Способ реализуется системой автоматического регулирования, включающей в себя контур -регулирования расхода жидкости на промывку осадка в зависимости от расхода пульпы в вакуум-фильтр 1, расхода фильтрата , содержания целевого продукта в пульпе с коррекцией по содержанию целевого продукта в фильтрате (датчики 5, 6 расхода воды и пульпы, датчики 8, 9 содержания целевого продукта в пульпе и фильтрате),блоки 10, 11 умножения, усилители 17, 18, сумматор 19 и исполнительный механизм 20. 1 ил., 5 табл. а & W е ц 7 I д ильтрат tc 00 с 00 ШМН

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5}) 4 В 01 D 37/04

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3920699/23-26 (22) 01.07.85 (46) 07.01.87. Бюл. № 1 (72) В.А.Линев, А.Г.Липкин, А.Ф.Развожаев и Х.N.Áàáàøåâ (53) 66.012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 167821, кл. В 01 D 25/24, 1963.

Авторское свидетельство СССР № 1044704, кл. В 01 D 37/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 451449, кл, В 01 D 37/04, 1972, (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ БАРАБАННОГО ВАКУУМФИЛЬТРА (57) Изобретение относится к способу автоматического управления работой барабанного вакуум-фильтра, может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить эффективность работы вакуум-фильтра. Способ реализуется системой автоматического регулирования, включающей в себя контур регулирования расхода жидкости на промывку осадка в зависимости от расхода пульпы в вакуум-фильтр 1, расхода фильтрата> содержания целевого продукта В пульпе с коррекцией по содержанию целевого продукта в фильтрате (датчики 5, 6 расхода воды и пульпы, датчики 8, 9 содержания целевого продукта в пульпе и фильтрате),блоки 10, 11 умножения, усилители 17, 18, сумматор 19 и исполнительный механизм 20. 1 ил., 5 табл.

1281286

I K A

Изобретение относится к способам управления физико-химическими процессами, в частности процессом фильтрации, и может быть использовано в химической и смежных отраслях промьппленности.

Целью изобретения является повышение эффективности работы вакуумфильтра.

На чертеже представлена принципиальная схема системы управления, реализующей предлагаемый способ.

Способ осуществляют следующим образом.

Барабанный вакуум-фильтр 1 снабжен корытом 2, срезающим ножом 3 и жиклером 4 подачи промывочной жидкости. С помощью датчиков 5-7 измеряют расходы соответственно промывочной жидкости, пульпы и фильтрата, а с помощью датчиков 8 и 9— содержание целевого продукта соответственно в пульпе и фильтрате.

Сигналы расхода пульпы в корыто

2, измеренного датчиком 6 (сигнал

А), и содержания в ней целевого продукта,i измереннного датчиком 8 (сигнал К ), подают на блок 10 умножения, выходной сигнал 0(A котброго представляет собой величину целево- . га продукта, поступающего на фильтрование с потоком пульпы.

В процессе работы на фильтровальной поверхности барабанного вакуумфильтра 1 образуется осадок фильтрования, который перед удалением его ножом 3 непрерывно промывают водой через жиклер 4, снижая тем самым содержание целевого продукта в шпаме, при этом промывочная вода и вымытый ею целевой продукт поступают в фильтрат.

Сигналы расхода разбавленного промывочной жидкостью фильтрата, измеренного датчиком 7 (сигнал В), и содержания в нем целевого продукта, измеренного датчиком 9 (сигнал 1 ), подают на блок 11 умножения, выходной сигнал Р В которого представляет собой величину целевого продукта, выходящего из узла фильтрования с . потоком фильтрата.

Количество целевого продукта, удаляемого со шпамом, находят как разницу между поступающим (ALA) на фильтрование с потоком пульпы и выходящим (В) с потоком фильтрата целевым продуктом с помощью инвер5

1О

45 тора 12, на вход которого подают сигнал J В с выхода блока 11 умножения, и сумматора 13, на первый вход которого подают сигнал J В с выхода инвертора 12, а на второй— сигнал К. А с выхода блока 10 умножения, Выходной сигнал (А A — В) сумматора 13 подают на усилитель 14, коэффициент усиления К которого соответствует стоимости целевого продукта. Выходной сигнал К„ (К А— В ) усилителя 14 представляет собой стоимость всего целевого продукта, направляемого со шламом на уничтожение (потери).

Величину потока промывочной воды замеряют датчиком 5 и полученный . сигнал С подают на инвертирующий усилитель 15, коэффициент усиления

К которого соответствует стоимости вйпарки из фильтрата единицы объема воды. Выходной сигнал (-К С) инвер2 тирующего усилителя 15, представляющий собой стоимость удаления из фильтрата всей промывочной воды, подают на первый вход сумматора 16, а на второй вход — сигнал К„ (АК -PB ) с выхода усилителя 14. На сумматоре

16 осуществляют сравнение затрат, обусловленных необходимостью удаления воды из фильтрата с одной стороны и потерями целевого продукта со шламом с другой, и с помощью усилителей 17 и 18 и сумматором 19 формируют сигнал т = К, A + (К, (А - J B) - К, Cj К, управления клапаном 20 подачи про= мывочной воды, где Кд — коэффициент усиления усилителя 17, определяющий положение клапана 20 при оптимальном режиме для данной производительности А вакуум-фильтра по пульпе;

К вЂ” коэффициент усиления усилителя

18 определяющий коэффициент отрицательной обратной связи по рассогласованию затрат.

В оптимальном режиме, когда за,траты на удаление воды из фильтрата и затраты, обусловленные потерями целевого продукта со шпамом, в сумме представляют минимальную величину, т.е. К„ (ФА — p В) = К С, себестоимость целевого продукта имеет также минимальное значение, а положение клапана 20 подачи воды на промывку определяется выражением

Если в результате внешних возмущений (изменение содержания в пульпе химикатов, целевого продукта или нагрузки вакуум-фильтра) количество подаваемой на промывку воды становится недостаточным, то содержание целевого продукта B:øëàìå также возрастает, при этом реализация неравенства К ((!(А -((В) — К С (0

2 приводит к увеличению сигнала I yn- 10 равления клапаном 20 подачи промывочной воды.

При избыточной подаче воды реализация неравенства К (1А — P a) I

К С (0 вызывает уменьшение сиг 2 нала I и соответственно приводит к закрытию клапана 20.

Таким образом, обеспечивается автоматическое управление работой барабанного вакуум-фильтра путем регули-20 рования подачи промывочной жидкости (воды) по критерию прибыли,что позволяет .поддерживать сумму затрат по выделению целевого продукта на минимальном уровне и получить минимальную стоимость целевого продукта.

Пример 1. Проводят фильтрование 75%-ного водного раствора капролактама от двуокиси марганца на барабанном вакуум-фильтре с фильтроперлитом. Состав пульпы: капролактам

74,4 мас.%., вода 25,2 мас.%, двуокись марганца О, 1 мас.% примесные продукты 0,3 мас.% ° Расход пульпы в корыто вакуум-фильтра 3690 кг/ч (20% 35 максимального). В процессе работы вакуум-фильтра изменяют расход промывочной воды и замеряют влажность шлама и .содержание в нем капролактама. Полученные данные используют для 40 расчета затрат, обусловленных потерями капролактама со шламом,и затрат, обусловленных необходимостью удаления введенной в фильтрат в процессе фильтрования воды. Стоимость 45 капролактама 1260 руб/т, стоимость удаления из фильтрата воды 18 руб/т °

Результаты расчетов сведены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, увеличение количества промывочной воды более

200 л/ч не приводит к заметному снижению содержания капролактама в шламе, но увеличивает затраты на вьптарку воды на последующих стадиях, в результате чего приведенные затраты возрастают с 3, 17 руб/т до

8,05 руб/т, т.е. почти на 5 руб/т.

При производстве капролактама мощностью 80000 т в год затраты возрастают на 400 тыс. руб. в год.

II р и м е р 2. Условия фильтрования соответствуют условиям примера 1, кроме расхода пульпы, составляющего 7380 кг/ч (40% максимального).

Результаты сведены в табл. 2.

Минимальные затраты соответствуют расходу промывочной воды от 200 до

400 л/ч.

Пример 3. Расход пульпы—

11070 кг/ч (60% максимального) . Результаты сведены в табл, 3.

Минимальные затраты соответствуют расходу промывочной воды порядка

500 л/ч.

Пример 4. Расход пульпы

14760 кг/ч (80% максимально). Результаты сведены в табл. 4.

Минимальные затраты соответствуют расходу промывочной воды порядка

550-600 л/ч.

Пример 5. Расход пульпы

18450 кг/ч (100%). Результаты сведены в табл. 5.

Минимальные затраты соответствуют расходу промывочной воды порядка

800-900 л/ч.

Таким образом, при изменении нагрузки фильтра от 20 до 100% максимальной нагрузки для поддержания минимальной себестоимости капролактама расход промывочной воды необходимо изменять от 50-100 до 900-950 л/ч.

Формула изобретения

Способ автоматического управления работой барабанного вакуум-фильтра путем регулирования расхода жидкости на промывку осадка, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повЬппения эффективности работы вакуумфильтра, дополнительно измеряют расход пульпы в вакуум-фильтр, расход фильтрата и содержания целевого продукта в пульпе и фильтрате и корректируют расход жидкости на промывку осадка по следующей зависимости:

Е =К А + К((АА -J! В) — К С) К где I — сигнал управления расходом жидкости;

К„ - коэффициент усиления;

К К К - стоимостные коэффициенты;

2i 2Ф Э

А — расход пульпы в вакуумфильтр;

 — расход фильтрата;

С вЂ” расход промывочной жидкости, i 281286

Таблица 1

Стоимость удалеПриведенные затраты на

1 т

Суммарные заКоличестСтоимость потерь капролактаРасход промывочной одержание капролак тама в шламе во воды кг/ч траты, руб/ч.кг/ч мас.7 ния воды, л/ч воды, руб/ч капролактама, руб/ч ма, руб/т

8,67

23,8

23,8

18,9

3,2

8,7

3, 17

200

12,0

6,8 4, 37

4,1

400

5,54

15,2

10,4

3,8

600

800

6,81

18,7

14,0

3,7

17,6

8 05

22,1

4,5 975

3,6

1000

Таблица 2

Стоимость

Расход промывочной

Стоимость

Количество воды кг/ч потерь капролактаудаления кг/ч мас. Х воды, л/ч воды, руб/ч ма, руб/ч

50,4

40,0

160

17,4

200

3,0

13,8

13, 1 365

11,6 550

10 5 750

400

6,6

10,4

9,9

600

9,2

13,5

8,3

12,58

800

9,7 950

7,7

11,67

1000

57,26

13,33

12,42

11,52

11,21

10,91

Содержание капролакI тама в шпаме

60,43

20, 91

15, 76

13, 94

5,5 175

5,2 375

4,8 575

4,7 775

К вЂ” содержание целевого продук та в пульпе; — содержание целевого продукта в фильтрате.

Суммар Привеные за денные траты, затраруб/ч ты на

1 т, руб/т

50.,4 9, 18

20,4 3,72

19,7 3,59

21,5 3,92

24,0 4,73

26,8 4,88

1281286

Расход промы вочной

Стоимость потерь капролактаКоличестСтоимость

Суммарные заво воды, кг/ч удаления траты, руб/ч кг/ч мас.Ж воды, л/ч воды, руб/ч ма, руб/ч

62,0

78,1

200

23,2

29,2

2,5

140

31,7

3,85

400

16,7

21,0

330

5,9

600

14,6

530

18,4

27,9

9,5

3,39

800

12,9

16,3

725

13,1

1000

14,9

11,8

925

16,7

КоличестСтоимость

Стоимос Tb

Суммарные затраты, руб/ч. Расход промывочной во воды, кг/ч потерь капролактаудаления воды, руб/ч воды, л/ч ма, руб/ч

9,63

105, 8

84,0

105,8

63,82

24,70

43,3

3,94

41,1

32,6

400 29,0

34,6

3,15

23,0

34,0

19,8 °

24,9

3,10

600

800

34 8

22,1

3,17

17,5

36,2

3,30

20,0

15 9

1000

Содержание капролактама в шламе

62,84

23,43

16,87

14, 75

13, 03

11,92

Содержание капролакгама в шламе мас.7 кг/ч

17,42 .

15,00

13, 26

12,05

120 2,2

310 5,6

505 9,1

705 12, 7

900 16, 2

Таблица 3

Приведенные затраты на

1 т, руб/т

78, 1 9,48

26,9 3,27

29,4 3,60:

31,6 3,84

Таблица 4

Приведенные затраты на

1 т, руб/т

1281286,Таблица 5

Стоимость

Стои- КоличестСуммарные заСодержание капролактама в шламе

Расход промывочной мость во воды кг/ч траты, руб/ч удаления потерь капролактамас.7 кг/ч воды, л/ч воды, руб/ч ма, руб/ч

133,6

9,73

106, О

133,6

3,98

54,7

42,0

200

5,2

43,0

3,13

30,0

400

3,02

41,5

8,7

26,0

600

800

2,91

12,2

39,9

22,0

13,41

1000

41,0

2,99

15,8

20,0

12,27

Составитель И.Склярский

Релактор А.Ворович Техред М.Ходаиич Корректор А.Тяско

Заказ 7182/6 Тираж 655 Подписное

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,4

64, 25

25,45

18,40

15,85

52,9 100

37,8 290

32,8 485

27,7 680

25,2 880

Приведенные затраты на

1 т, руб/т