Способ управления группой параллельно работающих реакторов ионообменной станции для очистки жидкостей с заполнением реакторов смолой

 

Изобретение относится к пищевой промышленности для обесцвечивания Изобретение относится в основном к пищевой промышленности, в частности к сахарной отрасли, и может быть использовано для управления группой параллельно работающих реакторов ионообменной станции. Обесцвечивание производится с помощью реакторов, объединяемых в параллельно работающие группы. В основном используются реакторы, имеющие один слой смолы. Управление реакторами в режиме обесцвечивания предусматривает регупродуктов производства с использованием реакторов, входящих в группу, параллельно работающих в составе ионообменной станции. Цель изобретения - снижение себестоимости продукции и повышение ее качеств; Данный способ предусматривает согласование производительности станции со станцией последующей переработки продуктов, например, со станцией уваривания сиропов. Оно осуществляется путем измерения общего расхода жидкости , поступающей соответственно на верхнюю и нижнюю части слоев группы реакторов, определяется степень обесцвечивания и корректируется соотношение расходов жидкости через верхнюю часть слоя каждого реактора в зависимости от степени обесцвечивания , при этом расход жидкости , поступающей через нижнюю часть слоя каждого реактора, поддерживают на заданном уровне. 1 ил. лирование расхода сиропа (его стабилизацию ) , подаваемого на каждый реактор, отключение реактора от группы при снижении его обесцвечивающей способности ниже допускаемого значения , а также подключение к группе нового реактора. В последние годы предложен и реализован реактор с двумя слоями аниони.та (верхний и нижний слой). Считается , что он является наиболее перспективным в связи с большой производительностью И ЭКОНОМИЧНОСТЬЮ. В (/ рэ со 00 00 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ca9) (!1) (51)5 G 05 D 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕЧ ЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 44 32495/13 (22) 30.05,88 (46) 15.12.91. Бюл. 11 46 (71) Всесоюзный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт автоматизации пищевой промышленности (72) А.Н,Валер, А.О,Полторак, В,И.Прищепа и В.В.Пименов (53) 663.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Г 757474, кл, G 05 D 27/00, 1979 °

Технологический регламент автоматизированного процесса обесцвечива ния сиропов сахарорафинадного производства пористым анионитом АВ-172П Госагропром СССР, НПО "Сахар", Киев, 1986, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОЙ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ РЕАКТОРОВ ИОНО0EiMEHH0A СТАНЦИИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИ0КОСТЕЙ С ЗАПОЛНЕНИЕМ РЕАКТОРОВ СМОЛОЙ (57) Изобретение относится к пищевой промышленности для обесцвечивания

Изобретение относится в основном к пищевой промышленности, в частности к сахарной отрасли, и может быть. использовано для управления группой параллельно работающих реакторов ионообменной станции.

Обесцвечивание производится с помощью реакторов, объединяемых в параллельно работающие группы. В основном используются реакторы, имеющие один слой смолы.

- Управление реакторами в режиме обесцвечивания предусматривает регупродуктов производства с использова нием реакторов, входящих в группу, параллельно работающих в составе ионообменной станции, Цель изобретения - снижение себестоимости продукции и повышение ее качеств . цанный способ предусматривает согласование производительности станции со станцией последующей переработки продуктов, например. со станцией уваривания сиропов ° Оно осуществляется путем измерения общего расхода жидкости, поступающей соответственно на верхнюю и нижнюю части слоев группы реакторов, определяется степень обесцвечивания и корректируется соотношение расходов жидкости через верхнюю часть слоя каждого реактора в зависимости от. степени обесцвечивания, при этом расход жидкости, поступающей через нижнюю часть слоя каждого реактора, поддерживают на заданном уровне. 1 ил. лирование расхода сиропа (его стабилизацию), подаваемого на каждый реактор, отключение реактора от груп" пы при снижении его обесцвечивающей способности ниже допускаемого значения, а также подключение к группе нового реактора.

В последние годы предложен и реализован реактор с двумя слоями анионита (верхний и нижний слой), Считается, что он является наиболее пер"

1 спективным в связи с большой производительностью и экономичностью. В

1698879 этом случае необходимо регулировать расход сиропа на оба слоя анионита с тем, чтобы обеспечить требуемое соотношение расходов сиропов. Кроме того, при отсутствии сиропов в сборнике перед реакторами необходимо отсечь подачу сиропа на реактор.

В обоих случаях использования реакторов имеется ряд недостатков cnoro6a управления, которые особенно проявляются при использовании реак-! торов с двумя слоями.

К числу указанных недостатков относятся следующие. 15 а) Отсутствие требуемого согласования производительности группы реакторов с производительностью последующей станции — обычно станции уваривания сиропов. Указанное обстоятельство поясняется тем, что при выдаче задания на каждый реактор (особенно на двухслойные) сложно обеспечить требуемый суммарный расход сиропа .от всех реакторов, чтобы исключить как разрыв потока, так и

;воэможность переполнения сборника перед вакуум-аппаратами, б) В случае стабилизации расхода сиропа на слои реактора все реакторы, независимо от своего состояния по механическому загрязнению и по сни.жению обесцвечивающей способности, работают в равных условиях по рас,": ходу.

Указанное обстоятельство приводит ,к тому, что в зависимости от степени ,загрязненности реактора механических частиц может иметь место снижение ,его производительности, которую не40 возможно увеличить (полное открытие клапана) ° Кроме того, независимо от забивания, может иметь место снижения обесцвечивающей способности реактора либо нескольких реакторов, в результате чего цветность сиропа данной группы реакторов может стать, выше допускаемой.

В обоих случаях имеет место рассогласование либо по проиэводитель50 ности, либо по обесцвечивающей способности. Это означает, что реактор необходимо отключить от группы, т.е. либо чистить, либо подавать смолу на регенерацию.

В обоих случаях требуются затраты ручного труда, наличие свежего реак-тора. Переходные режимы в какой-то степени влияют на производительность группы реакторов.

Кроме того, возможные случаи, когда будет иметь место снижение обесцвечивающей способности у нескольких реакторов группы и при этом будет необходимо вывести их через непродолжительное время на регенерацию,что усложнит работу регенераторов и, кроме того, потребуется подключение нескольких новых реакторов. в) Сложность системы управления.

Действительно, на каждый слой требуется регулирующий клалан, регулятор и расходомер. Непрерывная работа каждого реактора до вывода на регенерацию примерно,15-18 сут требует на" дежной работы всех приборов и средства, автоматизации, Это особенно относится к расходомерам в части подстройки нуля и вариации показаний на каждом слое реактора при их наличии в группе 3-6 штук, т.е. 6-12 расходомеров.

Кроме того, естественно, при этом возрастают стоимость системы, а также требования к обслуживающему персоналу.

Все указанные недостатки приводят к неэффективной работе группы реакторов, т ° е. к снижению производитель" ности реакторов, увеличению нагрузки на регенераторы (при большой неравномерности их загрузки), а также к повышению себестоимости продукции.

Известен способ автоматического контроля ионообменного процесса, предусматривающий регулирование соотношения расходов жидкостей через верхнюю часть каждого реактора, поочередное отключение и подключение к . ней реакторов при вывода любого из них на регенерацию смолы °

Однако этот способ предусматривает не управление группой реакторов, а только контроль хода самого процесса путем подачи пробы воды на колонну, Цель изобретения является повышение качества очистки жидкостей и снижение себестоимости продукции.

B способе управления группой параллельно работающих реакторов ионообменной станции для очистки жидкостей с заполнением одним либо двумя слоями смолы, предусматривающем регулирование соотношения расходов жид костей через верхний слой смолы и поочередное подключение к ней реакторов при выводе любого из них на регенерацию смолы, задают требуемое значение расхода жидкостей для груп пы реакторов, определяют значение жидкостей для нижних слоев реакторов группы, задают и стабилизируют

его, ограничивают расход через нижний слой реакторов, контролируют расход через верхний и нижний слои каждого реактора и регулируют его для верхнего слоя в зависимости от расхода сиропа через нижний слой этого реактора, причем контроль расходов через нижний и верхний слой каждого реактора осуществляют с помощью общих расходомеров путем поочередного подключения через заданный интервал времени соответствующего слоя каждого реактора к магистрали подачи жидкостей до расходомера либо после него и при этом запоминают на время переключения каждого реактора послед; нее значение расхода через определенный слой, используя его для управления в промежутках между измерениями. Также способ предусматривает регулирование расхода только через один слой реакторов с ограничением расхода по максимуму через этот слой, при этом измерение расхода через каж. дый слой осуществляют с помощью общих расходомеров соответствующих слоев реакторов.

Данный способ управления может быть реализован в нескольких вариантах.

Однако сущность его остается неизменной.

На чертеже приведена принципиальная схема ионообменной станции и схема управления реакторами.

На чертеже изображены три реактора 1, 2 и 3, работающие параллельно, Подача сиропа (вход) производится от общей магистрали снизу и сверху реакторов, т.е. на два слоя смолы.

На трубопроводе подачи сиропа снизу установлены общий расходомер 4 и регулирующий клапан 5, связанные с регулятором 6 расхода сиропа на нижние слои. Кроме того, на трубопроводе подачи сиропа снизу на каждом реакторе расположены трехходовые клапаны 7, 8 и 9 и ручные вентили 10, 11 и 12, На трубопроводе подачи сиропа сверху реакторов расположены расходоыар 1а,, птсанныа клапаны 1Р-19 а

698879 ь также регулирующие клапаны 20, 21 и 22. Выходы всех реакторов соедине--. ны общим трубопроводом группы, Выхо5 ды расходомеров 4 и 13 соединены с шинами, связанными, в свою очередь, с ключами 23, 24 и 25 и 26, 27, 28.

Ключи соединены также с програмMHblM устройством 29, а их выходы - с регуляторами соотношения 30, 31 и 32, имеющими задание ("эд"). Выходы регуляторов подсоединены к регулирующим клапанам (сверху) 20, 21 и 22, Кроме того, имеется также программное устройство 33, связанное как с программным устройством 29 так и с клапанами 7, 8, 9 и 14-19.

На выходе регулятора 6 установлен элемент запрета 34.

20 Контроль расходов сиропов, а при необходимости и регист.рация их производится с помощью подключаемых к расходомерам 4 и 13 вторичных приборов 35 и 36.

25 Способ реализуется следующим об" разом.

Задается общее значение расхода сиропа на группу, например 30 мз/ч.

llo технологическому регламенту 60ь расхода должно подаваться снизу, т.е, 18 мз/ч, и 12 мз/ч сверху, 3a" дание выдается исходя из требуемой производительности станции.

Значение расхода на нижние слои

35 реакторов задается задатчиком регулятора 6.

Трехходовые клапаны 7„.8 и 9 вначале стоят на проход, т.е. поток направлен через расходомер на всю

40 параллельно соединенную группу клапанов 7, 8 и 9.

Ручные вентили 10, 11 и 12 вначале полностью открыты.

Регулятор 6 стабилизирует расход, 45 равный заданному т.е. 18 мэ. После того, как установится заданное значение расхода (а это несколько десятков секунд), программное устройство 33 переключает клапан 9 реактора 1 в положение закрыт на проход через расходомер и открыт на проход, минуя расходомер 4. Это означает, что расход через расходомер уменьшится на величину расхода че55 рез низ реактора 1.

Программное устройство 29, работающее синхронно с устройством 33, подключит через ключ 28 сигнал от расходомера 4 к регулятору 32.

1698879

Од нов реме нно пока эывающи и либо регистрирующий прибор. 36 зафиксирует новое значение расхода (было до переключения и стало после него).

Одновременно на регулятор соотношения 32 через ключ 25, управляемый также программным устройством 29, будет подан сигнал от расходомера

13. При этом предварительно программное устройство 33 выдало сигнал на открытие клапана 19. Сироп в верхнюю часть реактора поступит через расходомер 13.

С выхода регулятора 32 сигнал поступает на регулирующий клапан

22 благодаря чему установится требуемое соотношение расхода, В том случае, если реактор 1 работает незначительный промежуток времени ("свежий"), то расход сиропа на него будет значительным, выше допускаемого по регламенту ° Положим, что более 3 мз на нижний слой

:дать нельзя. В этом случае, вначале 25 . оператор с помощью вентиля 12 уста,навливает допускаемое значение рас: :хода, т.е. 3 мз/ч. Это значение он использует с прибора 36. Соответст. венно регулятор 32, на котором выс- g0

, тавлен предварительно коэффициент соотношения (примерно 0,7),,устано вит клапан 22 в соответствующее поло жение.

Таким образом, первая точка отработана °

После этого программное устройст, во 33 вновь закроет клапан 19 и от кроет 18 и 17, а также установит клапан 9 на йроход и поставит в по- 40 ложение, минуя расходомер 4 клапан 8.

Таким образом произойдет включение на регулятор 31 двух сигналов, В случае, если расход сиропа через реактор 2 ниже возможного, то оператор ручной вентиль 11 не трогает, контролируя pacxoq на приборах 35 и

36. Соответственно и тут установится требуемое соотношение, Если на реакторе 1 расход через ниэ был 8 мз, а через второй - 5 мз/ч, то и на реакторе 3 установится расход, равный 5 мз/ч. Таким образом, расход через нижние. слои реакторов будет отражать состояние каждого реактора с точки зрения степени механического загрязнения.

Управление по реактору 3 аналогично.

В то же время, расходы через верхние слои реакторов будут примерно составлять 5,3 и по 3,3 мз/ч.

Суммарный расход через оба слоя реакторов составит 30 мз/ч, т.е. будет равным, заданному. По мере за" грязнения каждого реактора расход через него должен был бы стать меньше, но вследствие. наличия регулятора

6 это происходить не будет, учитывая также, что на время переключения выход регулятора 6 не воздействует на клапан 5 благодаря наличию элемента запрета 34, также управляемому от программного устройства 29.

Через определенный промежуток времени оператор устанавливает ручной вентиль 12 в полностью открытое положение, следя, чтобы максимум расхода через низ не превысил допускаемого максимума, т.е. 8 мз/ч. Таким образом, ограни ение по реактору 1 с точки, зрения расхода заканчи" вается. Теперь заданный расход по низу реакторов (нижнему слою) будет перераспределяться по мере загрязнения каждого реактора.

Учитывая, что максимум расхода сиропа приходится на "свежий" реактор, загрязнение реакторов 2 и 3 снизится, а качество сиропа на выходе будет выше, чем если бы реактор работал бы с большим расходом.

Необходимо при этом иметь в виду, что максимум расхода через нижний слой недавно введенного реактора выбирается для группы, исходя иэ допустимого минимального расхода через другие реакторы. Положим, это соотноцение должно быть не более 1,6-1,8. (В то же время, периодически отби" рая пробы с выхода каждого реактора, оператор анализирует качество обесцвечивания.

Ухудшение качества обесцвечивания на одном реакторе может произойти после того, как реактор 1 также в достаточной степени загрязняется, т.е. расход станет примерно равным расходу через реакторы 2 и 3, Соответственно вырастут расходы и на реакторах 2 и 3.

Следовательно, при снижении обесцвечивающей способности, например, реактора 3 еще не следует отключать его, т.е. so-первых, общий сироп на

1698879

10 выходе для всей группы еще соответствует нормам.

Кроме того, есть еще регулирующее воздействие, позволяющее не отключать еще реактор 3. Это снижение его, производительности до допускаемого предела с помощью ручного вентиля 10, В этом случае опять произойдет перераспределение расходов, система в целом будет работать в соответствии с заданием и по расхо" ду и по цветности сиропа, т.е. в зависимости от всех требований регламента. 15

В принципе вместо ручных вентилей 10, 11 и 12 можно испольэовать и автоматические клапаны, но это усложнит систему, потребует дополнительного использования регулято- 20 ров.

В части памяти положения клапана, то при использовании в качестве регулирующих клапанов клапаны с элект-. роприводом, то память при снятии 25 сигналов с регулятора сохранится.

В случае использования клапанов с пневмоприводом регулятор должен управлять двигателем, вращающим задатчик пневматического сигнала, в ре- 3р .зультате чего также сохраняется память.

При подключении нового реактора цикл повторяется. Кроме того, возможно для одного из реакторов группы исключить клапаны 14 и 15, а также клапан 7 (на примере третьего реактора). В этом случае начальный расход на этом реакторе постоянно участвует в измерении расходомерами, Кроме того, возможен и комбинированный вариант, т.е. например исполь-. зование индивидуальных расходомеров только на слоях снизу, либо толъко на слоях сверху, а на других слоях - 45 общие.

Способ может быть аппаратурно реализован с помощью использования отдельных стандартных блоков либо с использованием централизованного микропроцессорного устройства, например "Ломиконта".

При реализации по первому пути могут быть исгользованы в качестве программных устройств 29 и 33 реле времени, например.KÇN, В качестве ключей могут быть использованы промежуточные реле, в качестве регуляторов - электронные регу-: ляторы типа С-29. Самопишущие приборы расхода - стандартные вторичные приборы. с

Данный способ позволяет удлинить время активной работы реакторов,снизить нагрузку на регенераторы, улучшить качество сиропов, сократить трудозатраты и упростить схему контроля и управления, что приведет к снижению себестоимости продукции, Формула изобретения

С пос об упра вления группой параллельно работающих реакторов ионообменной станции для очистки жидкостей с заполнением реакторов смолой по меньшей мере одним слоем, предусматривающий регулирование соотношения расходов жидкостей через верхнюю часть каждого реактора, поочередное отключение и подключение к ней реакторов при .выводе любого из них на регенерацию смолы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повы- шения качества очистки жидкостей и снижения себестоимости прорукции, измеряют общий расход жидкости, поступающей соответственно на верхнюю и нижнюю части слоя группы реакторов, определяют степень обесцвечивания и корректируют соотношение расходов жидкости через верхнюю часть слоя каж— дого реактора,в зависимости от сте» пени обесцвечивания, при этом расход жидкости, поступающей через нижнюю часть слоя каждого реактора поддерживают на заданном уровне.

1698879

Составитель А.Полторак.

Редактор 8,Трубченко Техред П.Олийнык Корректор Н. Ревская

Заказ 4396

Тираж

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И-35, Раушская нэб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина, 101