Способ автоматического управления процессом получения гидроксида кальция
Изобретение относится к автоматизации химико-технологических процессов , в частности к процессу получения гидроксида кальция в барабанном гидраторе, может быть использовано щ химической промьгашенности и позволяет повысить качество гидроксида кальция за счет стабилизации степени гидратации извести. Устройство, реализующее способ, содержит контур регулирования соотношения расходов извести и гидратирующей жидкости изменением расхода последней: датчик (Д) 8 извести, регулятор (Р) 9 расхода извести, Д 10 гидратирующей жидкости, Р 11 этой жидкости, блок 13 соотношения и клапан (К) на линии подачи жидкости в гидратор 3. На вход Р 11 расхода гидратирующей жидкости подают корректирующие сигналы: разность расходов гидроксида кальция (Д расходов 14, 15, 16, Р 18, 19, 20) на кажс дом из трех участков по длине классификатора 4 и расходу крупной фракции недопама (Д 17, Р 21) через соответствующие сумматоры 22-25. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
-:",Р? 1 г.хд ъу з Y
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
t л
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4021162/23-26 (22) 06.01.86 (46) 30.09.87, Бюл. М - 36 (72) Б.А.Топерман, Б.А.Шихов, Л.Г.Семке, В.В.Донской и В.К.Бейдин (53) 66.012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N - 606815, кл. С Oi D 7/18, 1976.
Шапорев В.П. и др. Производство гидроксида кальция. M. НИИТЭХИМ, 1981, с. 52. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСИДА
КАЛЬЦИЯ (57) Изобретение относится к автоматизации химико-технологических процессов, в частности к процессу получения гидроксида кальция в барабанном гидраторе, может быть использовано в химической промьппленности и позво1 (ц) 4 С 01 F 11/02, С 05 D 27/00 ляет повысить качество гидроксида кальция за счет стабилизации степени гидратации извести. Устройство, реализующее способ, содержит контур регулирования соотношения расходов извести и гидратирующей жидкости изменением расхода последней: датчик (Д)
8 извести, регулятор (Р) 9 расхода извести, Д 10 гидратирующей жидкости, Р 11 этой жидкости, блок 13 соотношения и клапан (К) на линии подачи жидкости в гидратор 3. На вход P 11 расхода гидратирующей жидкости подают корректирующие сигналы: разность расходов гидроксида кальция (Д расходов 14, 15, 16, P 18, 19, 20) на каждом из трех участков по длине классификатора 4 и расходу крупной фракции недопама (Д 17, Р 21) через соответствующие сумматоры 22-25. 1 ил.
1 134
Изобретение относится к автоматическому управлению химико-технологическими процессами и может быть использовано .в химической щ)омышленности при автоматизации процесса получения гидроксида кальция в барабанном гидраторе с классификатором в производстве соды аммиачным методом.
Цель изобретения — повышение качества гидроксида кальция за счет стабилизации степени гидратации извести.
На чертеже представлена принципиальная схема системы автоматического управления процессом получения гидроксида кальция, реализующая способ.
Установка для получения гидроксида кальция содержит бункер 1 для хранения извести, вибропитатель 2, барабанный гидратор .3, барабанныи классификатор 4, выполненный заодно с барабанным гидратором 3, коллектор 5 гидратирующей жидкости, транспортер
6 для перемещения гидроксида кальция, транспортер 7 для перемещения крупной фракции недопала. Барабанный классификатор 4 условно разделен на и равных по длине участков. На чертеже показаны три участка, обозначенные римскими цифрами I, II u III.
Система автоматического управления, реализующая предлагаемый способ, включает датчик 8 и регулятор 9 расхода извести, датчик 10, регулятор 11 и регулирующий орган 12 расхода гидратирующей жидкости, блок 13 соотношения расходов извести и гидратирующей жидкости, датчики 14 — 16 расхода гидроксида кальция, расположенные соответственно под участками I II и III классификатора 4, датчик 17 расхода крупной фракции недопала, регуляторы 18 — 20 расхода гидроксида кальция на каждом участке классификатора 4 и регулятор 21 расхода крупной фракции недопала, сумматоры
22 — 25.
1161
P „„=K,(P2-P,)+К J (Р -Р,)й", ()) где P „„ — сигнал на выходе регуля35 тора 11 расхода гидратирующей жидкости;
К,,К вЂ” коэффициенты настройки пропорциональной и изобромной составляющих ре40 гулятора 1 f расхода гидратирующей жидкости;
Р„ — сигнал на выходе сумматора 25;
P — сигнал на выходе датчик ка IO, пропорциональный расходу гидратирующей жидкости.
Р„=Р, +Р „-Р,+С„(г) где P — сйгнал на выходе йэ бло50 ка 13 соотношения расходов извести и гидратирующей жидкости;
Р - сигнал на выходе регулятора 18;
55 Р— сигнал на выходе регулято ра 21, С„ — константа настройки сумматора 25.
Р, =К (Pg-0,2)+0,2, (3) 45
Для формирования регулирующих воздействий выход датчика 14 подключен к положительному входу сумматора 22, выход датчика 15 - к положительному входу сумматора 23 и отрицательному входу сумматора 22, а выхода датчика 16 - к положительному входу сумматора 24 и отрицательному входу сумматора 23.
Выход сумматора 22 связан с одним из входов регулятора 18, выход сумматора 23 — с одним из входов регулятора 19, а выход регулятора 19 — с вторым входом регулятора 18.
Выход сумматора 24 связан с входом регулятора 20, выход которого подключен на второй вход регулятора 19. Вы10 ход датчика 17 расхода крупной фракции недопала связан с входом регулятора 21, выход которого подключен к одному из положительных входов сумматора 25. Второй положительный вход сумматора 25 связан с выходом блока
13 соотношения, а отрицательный вход сумматора 25 связан с выходом регулятора 18.
Выход датчика 8 одновременно связан с входом регулятора 9 и входом блока 13 соотношения.
Заданное значение P „ „ расхода гидроксида кальция устанавливают на регуляторе 20, а заданное значение
25 Р „„ расхода крупной фракции недопала устанавливают на регуляторе 21.
В способе реализуется следующий алгоритм управления (алгоритм функционирования регулятора 11 расхода гидратирующей жидкости):
P 60IA-1 з 13411 где К вЂ” коэффициент пропорциональ- ности;
P †... сигнал на выходе датчика 8
5 массового расхода извести.
Кз(Р6 Р7) С2ь (4) где К вЂ” коэффициент настройки регуз лятора 18;
P — сигнал на выходе сумматора 22;
P — сигнал на выходе регулято7 ра 19;
С вЂ” константа настройки регуля2 тора 18.
Р6 =Р,-Р, +С„ (5) 15 где P — сигнал на выходе датчика 14
& массового расхода гидроксида кальция на первом по ходу выгрузки участке классификатора; 20
P -. сигнал на выходе датчика 15
9 массового расхода гидроксида кальция на втором по ходу выгрузки участке классификатора; 25
С вЂ” константа настройки суммаз тора 22.
7,(10 12 ) 4, (6) где
Р10 =Р0-Р 11 +С, (7) 30 где P — сигнал на выходе суммато10 ра 23;
Є— сигнал на выходе датчика 16 массового расхода гидроксида кальция на третьем по хо- 35 ду выгрузки участке классификатора;
К вЂ” коэффициент настройки ре4 гулятора 19;
С4,С вЂ” константы настроек соответ- 4О ственно регулятора 19 и сумматора 23. (8) где Р— сигнал на выходе регулятаfZ ра 20;
45 коэффициент настройки регулятора 20;
P — сигнал на выходе суммато13 ра 24; заданное значение расхода гидроксида кальция;
С вЂ” константы настройки регу1 лятора 20..
Р -Р +С,, (9) где С вЂ” константа настройки сумма7 55 тора 24.
Р„-К0(P„„P, )+С, (10) где К вЂ” коэффициент настройки pery6 лятора 21;
61
P, — сигнал на выходе датчика 17 расхода крупной фракции недопала; .Р „ — заданное значение расхода крупной фракции недопала;
С вЂ” константа настройки регулятора 21.
Способ автоматического управления процессом получения гидраксида кальция осуществляют следующим образом. ,Известь загружают в бункер 1, откуда вибропитателем 2 дозируют в барабанный гидратар 3. Из коллектора 5 в гидратар 3 дозируют гидратирующую жидкость.
В установившемся режиме просев гидроксида кальция через отверстия в барабанном классификаторе 4 происходит на первом по ходу выгрузки участке 1. Падмазывание отверстий классификатора 4 отсутствует. Расход гидроксида кальция, прасеиваемый на участке 1 классификатора 4, изме— ряют с помощью датчика 14. С датчиков 15 и 16 в данном случае поступают сигналы, соответствующие нулевым расходам. Выходной сигнал датчика 14, пропорциональный массовому расходу гидраксида кальция, а также выходные сигналы сумматора 22 и регулятора 18 постоянны. Выходной сигнал с датчика 17 крупной фракции недапала также пастоянньл. В установившемся режиме положение регулирующего органа 12 неизменно и на гашение извести из коллектора 5 поступает постоянное количество гидратирующей жидкости.
При изменении режима гидратации, вследствие чего, например, происходит переувлажнение извести и, как следствие, повышение влажности гидраксида кальция, происходит некоторое падмазывание отверстий на участке I барабанного классификатора 4 и перераспределение части потока гидраксида кальция на участок 1Х барабанного классификатора 4, а при более значительном переувлажнении часть гидроксида кальция просеивается на участке III барабанного классификатора 4.
Рассев гидраксида кальция через участки II u III по длине классификатора 4 фиксируют соответственно датчики 15 и 16. Через сумматоры 2?, 23 и 24 и соответственно регуляторы 18, 19 и 20 осуществляется перенастройка задания регулятору 11, чта вызывает корректировку расхода гид134 1161 ратирующей жидкости и снижение влажности гидроксида кальция. Подмазывание классификатора прекращается и рассев гидроксида кальция происходит
5 опять в пределах первого по ходу выгрузки участка классификатора 4.
В случае недоувлажнения извести уменьшается количество кондиционного гидроксида кальция (т.е. мелкой фрак- 10 ции) и увеличивается количество крупной фракции с размером частиц. более
15 мм, не просеивающихся через отверстия в классификаторе 4. Увеличение количества крупной фракции недопала фиксирует датчик 17, по сигналу которого через регулятор 21 и сумматор 25 осуществляется перенастройка задания регулятору 11, в результате чего корректируется расход гидратирующей жидкости до значения, при ко- . тором происходит восстановление заданного значения расхода крупной фракции недопала.
Пример 1. Б установившемся 25 режиме расход, исходных реагентов в гидратор (нагрузка на гидратор) составляет: 25000 кг/ч извести, содержащей 85Х СаО и 157. нерастворимого остатка; 10657 кг/ч гидратирующей жид- 3р кости — слабой известковой суспензии, содержащей 5Х СаО и 95Х Н<0.
При этом в результате гидратации в установившемся режиме образуются
28432 кг/ч гидроксида кальция и
2525 кг/ч крупной фракции недопала.
При реализации предлагаемого способа автоматического управления на приборах пневматической ветви ГСП со стандартным унифицированным пневмати- 40 ческим сигналом нулевому сигналу соответствует давление воздуха
0,2 кгс/см2, а максимальному—
1,0 кгс/см2 .
С учетом выбранных диапазонов измерения расходу гидроксида кальция
28432 кг/ч соответствует давление на выходе датчика 14 Р8=0,6 кгс/см2, а расходу крупной фракции недбпала .2525 кг/ч — давление на выходе датчи50 ка 17 Р, =0,6 кгс/см .
Когда весь образующийся гидроксид кальция проходит через отверстия на первом по ходу выгрузки участке классификатора 4, на выходе датчиков
14, 15, 16 и 17 появляются соответ— ствующие сигналы:
Р =0,6 кгс/см ; Р =0,2 кгс/см ;
P =О 2 кгс/см и Р =О 6 кгс/см .
j 14
Установим следующие значения сигналов, констант и настроек регуляторов:
Р =0,6 кгс/см ; Р =0,6 кгс/см ;
С, =0,2 кгс/см ; С =0,4 кгс/см2;
С =0,2 кгс/см ; С„=О,6 кгс/см2; С =
=0,2 кгс/см- ; C =0 4 кгс/см ;
С,=О,4 кгс/см2
К =0,5; К =2 Р, =0,6 кгс/см
С =О,б кгс/см ; Р„ =A,б кгс/см .
Расчетные значения сигналов в соответствии с алгоритмом:
P(,=Р -Р +С =0,6-0,2+0,2=
=Î 6 кгс/см ;
Р =0,2 кгс/см ; Р,. =Р„, +С, -o,7+0,4=0,6 кгс/см +0,4=0,4 кгс/см ; 7К4 о-Р, )+С4=0,4(0,2-0,4)+ +0,4=0,48 кгс/см2; Р4=К (Р -Р,.)+С =0,5 (0,6-0,48)+0,4= =0,46 кгс/см ; Р =К(Р -О;2)+0,2-.-0,5(0,6-0,2)+0,2= 0,4 кгс/см ; Р, =К (Р -Р )+С =2) 0,6-0,6)+ +0,46=0,46 кгс/см2 . Тогда на выходе сумматора 25 фор мируется сигнал Р„: Р +Р Р4+С =О 4+0 46 0,46+0 =0 6 кгс/см „ который является сигналом задания регулятору 11 расхода гидратирующей жидкости. Регулирующий орган 12 занимает положение, которое соответствует, расходу гидратирующей жидкости 10657 кг/ч. Пример 2. Расход извести и гидратирующей жидкости в гидратор 3, а также значения сигналов, констант и настроек регуляторов аналогичны примеру 1. В результате переувлажнения гидроксид кальция просеизается через отверстия на первом и втором по ходу выгрузки из гидратов 3 участках классификатора.4. Расход гидроксида кальция через первый участок классификатора 4 составляет 19902 кг/ч (707), а через второй участок — 8530 кг/ч (ЗОЕ) . На выходе датчиков 14, 15, 16 и 17 появляются сигналы: Р =0,48 кгс/см ; Р =0,326 кгс/см ; Р„„=О,2 кгс/см и Р„=О,6 кгс/cM2 . Расчетные значения сигналов в соот-ветствии с алгоритмом: 1341161 Расчетные значения сигналов в соответствии с алгоритмом: P =P ) -P в+С в =0, 44 -О, 3+0, 2= =0,34 кгс/см ; Р„о =Рв-Р„ +С =0,3-0,26+0,2= =0,36 кгс/см ; p„ =p„ +C 0,?6+0,4=0,66 кгс/см +0,4=0,418 кгс/см2; Р, =К4(Р1о -Р,,)+С4=0,4(0,36-0,418)+ +0,6=0,57 кгс/см2; Р =Кв(Р„-P,)+Ñ =0,5(0,34-0,57)+ +0,4=0,285 кгс/см Р1 =K(p> — ",, 2)+0,2=0,5(0,6-0, 2)+ +0,2=0,4 кгс/см ; Р =Рв-Р +С =0,48-0,326+0, 2= =0,354 кгс/см Р„4 =Рв-р,„ +С =О,326-0,?+0,2= =0,326 кгс/см ; Р, =Р„„ +С,=0,?+0,4=0,6 кгс/см ; +0,4=0,4 кгс/см2; Р =К4(р о -Р12 )+С4=0,4(0,326-0,4)+ +0,6=0,57 кгс/см ; Р4=Кз(рв Pò) +С =0,5(0,354-0,57)+ +0,4=0,292 кгс/см ; Рв=K(Р -0,2)+0,2=0,5(0,6-0,2)+0,2= =0 4 кгс/см ; Р, =К (рз,4.g-р,4)+СЭ вЂ” 2(0,6-0,6)+ +0,46=0,46 кгс/см . На выходе сумматора 25 формируется сигнал P задания регулятору 11 расхода гидратирующей жидкости. P, =P +Р „ -Р4+С „=0,4+0, 46-0, 292+ +0,2=0,768 кгс/см2 . Регулирующий орган 12 занимает положение, которое соответствует расходу гидратирующей жидкости 6182 кг/ч. Пример 3. Расход извести и гидратирующей жидкости в гидратор 3, а также значения сигналов, констант и настроек регуляторов аналогичны примеру 1. В результате переувлажнения гидро- .ЗО ксид кальция просеивается через отверстия на первом, втором и третьем по ходу выгрузки из гидратора 3 участках классификатора 4. Расход гидроксида кальция через первый учас- д5 ток классификатора 4 составляет 17059 кг/ч (60%), через второй участок — 7108 кг/ч (25%) и через третий участок — 4265 кг/ч (15%). На выходе датчиков 14, 15, 16 и 17 4о появляются сигналы: Рв=0,44 кгс/см ; Рв =0,30 кгс/см2; Р, =0,26 кгс/см и Р„ =0,60 кгс/см2. р, =К (p „„-p„)+C =2(0,6-0,6)+ +0,46=0,46 кгс/см На выходе сумматора 25 формируется сигнал P задания регулятору 11 расхо1 да гидратирующей жидкости: =рв+Р -P4+С, =0,4+0,46-0,285+ +О, 2=0, 775 кгс/см, Регулирующий орган 12 занимает положение, которое соответствует расходу гидратирующей жидкости 5995 кг/ч. Пример 4. Расход извести и гидратирующей жидкости в гидратор 3, а также значения сигналов, констант и настроек регуляторов аналогичны примеру В результате недоувлажнения извести уменьшается количество кондиционного гидроксида кальция и увеличивается количество крупной фракции недопала на выходе из классификатора 4. Весь образовавшийся гидроксид кальция в количестве 14216 кг/ч просеивается через отверстия на первом участке классификатора 4, количество крупной фракции недопала составляет 3156 кг/ч. На выходе датчиков 14 15, 16 и 17 появляются сигналы: Рв=0,4 кгс/см2, Рв =0,2 кгс/см2, Р,„ =0,2 кгс/см и P =0,7 кгс/см2. По аналогии с рассмотренными вьппе случаями в соответствии с алгоритмом расчетные значения сигналов следующие: =Рв P +C =0,4-0,2+0,2= =0 4 кгс/см ; р, =Р -К„„ +С л0,2-0,2+0,2= =0,2 кгс/см, P1 †-Р„ +С„=0,2+0,4=0,6 кгс/см ; +0,4=0,4 кгс/см2; P„=K 4(p 1о Р 1 )+C Ä=0,4 (О, 2-0, 4) + +0,6=0,52 кгс/см2; Р, =Kg(P -P )+С =0,5(0,4-0,52)+0,4 =0,34 кгс/см ; р =К(р -0,2)+0,2= 0,5(0,6-0,2)+0,2= =0,4 кгс/см ; Р =К (Р -Р, )+Св 2(0,6-0,7)+ +0,46=0,26 кгс/см ° На выходе из сумматора 25 формируется сигнал P задания регулятору 11 расхода гидратирующей жидкости: Р =Рв+Р1 -Р4+С,=0,4+0,26-0,34+ +0,2=0,52 кгс/см2 . Регулирующий орган 12 занимает положение, которое соответствует расхо- ду гидратирующей жидкости 12788 кг/ч. 1341161 Составитель Т.Голеншина Редактор H.Êèøòóëèíåö Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай Заказ 4397/29 Тираж 455. 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 Из приведенных примеров видно, что в зависимости от степени увлажнения извести гидратирующей жидкостью в системе автоматического управления 5 происходит изменение сигнала Р на 7 выходе сумматора 25, в результате чего изменяется сигнал задания регуля-, тору 11 расхода гидратирующей жидкос-, ти.. Последний обрабатывает сигнал, который устанавливает регулирующий орган 12 в соответствующее положение, увеличивая или уменьшая подачу гидратирующей жидкости из коллектора 5. 15 В установившемся режиме (пример 1), когда расход гидратирующей жидкости соответствует заданному, сигнал Р,,равен 0,6 кгс/см и регулирующий орган 12 занимает среднее положение, расход гидратирующей жидкости остается неизменным. При перераспределении просеивания гидроксида кальция в результате его переувлажнения через первый и второй 25 (пример 2), а также первый, второй и третий (пример 3) участки классификатора 4 сигнал Р, изменяется соответственно до 0,768 и 0,775 кгс/см, в результате чего регулирующий ор- Зб ган 12 прикрывает проходное сечение, при этом происходит соответствующее снижение расхода гидратирующей жидкости и, как следствие, снижается влажность гидроксида кальция. В случае недоувлажнения извести и увеличения крупной фракции недопала (пример 4) выходной сигнал Р„ уменьшается до 0,52 кгс/см, что при- 4р водит к большему открытию регулирующим органом 12 проходного сечения и добавлению в гидратор гидратирующей жидкости, а следовательно, к последующему уменьшению крупной фракции недопала и увеличению кондиционного гидроксида кальция. Предлагаемый способ автоматического управления процессом получения гидроксида кальция позволяет сузить диапазон степени гидратации извести до 78-857 против 65-93Х по известному способу, обеспечивая тем самым повышение качества гидроксида кальция. формула изобретения Способ автоматического управления процессом получения гидроксида кальция в установке, содержащей гидратор и классификатор, включающий регулирование соотношения расходов извести и гидратирующей жидкости, подаваемых в гидратор, изменением расхода последней, отличающийся тем, что, с целью повышения качества гидроксида кальция за счет стабилизации степени гидратации извести, дополнительно измеряют расход гидроксида кальция в нескольких, по меньшей мере в двух участках по длине классификатора и расход крупной фракции недопала на выходе классификатора, определяют разность расходов гидроксида кальция в соседних участках по длине классификатора и корректируют расход гидратирующей жидкости пропорционально расходу гидроксида кальция через первый участок, разности расходов гидроксида кальция в соседних участках и расходу крупной фракции недопала на выходе классифи.катора.
