Способ автоматического управления процессом выпаривания в выпарной установке


 

B01D1/00 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2534239:

Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО СвердНИИхиммаш") (RU)

Изобретение относится к способам автоматического управления процессом выпаривания. Способ автоматического управления процессом выпаривания, включающий стабилизацию уровня упаренного раствора в выпарном аппарате, нагревание исходного раствора, регулирование соотношения «расход исходного раствора - расход тепла» изменением подачи пара с коррекцией по концентрации раствора, выходящего из выпарного аппарата, при этом уровень упаренного раствора в выпарном аппарате стабилизируют изменением расхода исходного раствора, при этом исходный раствор нагревают теплом конденсата греющего пара, а для регулирования соотношения «расход исходного раствора - расход тепла» измеряют давление и температуру греющего пара и расход конденсата греющего пара, при этом расход тепла, использованного в процессе выпаривания, определяют по расходу конденсата греющего пара в зависимости от давления и температуры греющего пара. Технический результат - обеспечивает повышение точности измерения и устойчивости работы системы управления процессом выпаривания в выпарной установке. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам автоматического управления процессом выпаривания и может быть использовано в химической, строительной, бумажной, пищевой, радиохимической отраслях промышленности, а также в цветной металлургии при упаривании алюминатных щелоков.

Известен способ автоматического регулирования процесса выпаривания в выпарном аппарате (авт. свид. СССР №281408, кл. B01D 1/14, G05D 11/06, 1983) путем регулирования соотношения пар - жидкость с коррекцией по плотности целевого продукта и стабилизации уровня в аппарате осуществляют одновременное воздействие на отбор продукта из аппарата и подачу пара в последний.

Недостатком известного способа является неустойчивость работы системы регулирования соотношения пар-жидкость. Причиной является измерение расхода греющего пара.

При изменении давления пара в систему регулирования поступает сигнал об изменении расхода пара, не соответствующий истинному расходу, но побуждающий систему регулирования к действию. Такая система регулирования является неустойчивой.

Проблема измерения расхода тепла (пара) состоит в принципиальной зависимости показаний большинства известных расходомеров пара от плотности пара, то есть от давления пара и его температуры. И, как правило, эти параметры пара в реальных эксплуатационных условиях изменяются в существенном диапазоне.

Для устойчивой работы систем регулирования необходимо, чтобы сигнал о значении расхода пара, не откорректированный по плотности, от расходомера пара не поступал в регулятор соотношения «расход тепла (пара) - расход сырья».

По известному способу кроме изменений параметров пара, которые происходят вне выпарной установки, например, подключение дополнительного потребителя пара, параметры пара изменяет и система управления. Это происходит из-за того, что регулирующий клапан размещен перед расходомером пара, и поэтому в процессе изменения подачи пара изменяется и плотность пара, что приводит к отклонениям от градуировочных значений. Даже при постоянном расходе пара, но при изменившейся плотности пара в связи с изменением давления или температуры показания расходомера пара изменяются (Емельянов А.И. и др. «Практические расчеты в автоматике. Изд. «Машиностроение», Москва 1967 г., стр.179, табл.36). Таким образом, даже при фактически постоянном соотношении пар-жидкость расходомер пара даст ложный сигнал о необходимости изменения подачи пара. Последующая за этим подача пара приведет к более значительному отклонению плотности упаренного раствора от заданного значения и, соответственно, к увеличению времени и колебательности переходного процесса - то есть к ухудшению качества регулирования.

Более близким по существу к предложенному способу автоматического управления является способ автоматического регулирования процесса (авт. свид. СССР №297366, кл. B01D 1/00, 1983).

Этот способ автоматического регулирования заключается в стабилизации уровня в корпусе установки, а также регулирования соотношения «количество сырья - количество тепла» изменением подачи пара с коррекцией по концентрации раствора, выходящего из корпуса установки, значение сигнала которой формируется с учетом концентрации исходного раствора.

Однако поставленная цель регулирования соотношения «количество сырья - количество тепла» не достигается, так как для измерения количества тепла необходимо дополнительно измерять и температуру, и давление греющего пара.

Кроме того, этому способу присущи те же недостатки, которые отмечены выше при анализе способа по авт. свид. №281408 (неустойчивость системы регулирования соотношения «пар-жидкость»).

Указанные недостатки исключены в заявляемом способе. Заявляемый способ обеспечивает повышение точности измерения и устойчивости работы системы управления процессом выпаривания в выпарной установке.

Способ по настоящей заявке включает стабилизацию уровня упаренного раствора в выпарном аппарате, регулирование соотношения «расход исходного раствора - расход тепла» изменением подачи пара с коррекцией по концентрации раствора, выходящего из выпарного аппарата.

Заявляемый способ отличается от прототипа тем, что уровень упаренного раствора в выпарном аппарате стабилизируют изменением расхода исходного раствора, а для регулирования соотношения «расход исходного раствора - расход тепла» измеряют давление и температуру греющего пара на входе в выпарной аппарат и расход конденсата греющего пара на выходе из теплообменника, установленного после выпарного аппарата, при этом расход тепла, использованного в процессе выпаривания, определяют по расходу конденсата греющего пара в зависимости от давления и температуры греющего пара.

Следует отметить равнозначность выражений «количество сырья - количество тепла» в прототипе выражению «расход исходного раствора - расход тепла» в заявляемом способе.

Заявляемый как изобретение способ соответствует всем критериям патентоспособности.

Изобретение по настоящей заявке является новым, так как оно неизвестно из уровня техники. При проведении патентного поиска и анализе представленных выше аналогов заявителем не выявлено технических решений, тождественных заявляемому.

Заявляемое изобретение является промышленно применимым, так как оно может быть использовано в химической, строительной, пищевой, радиохимической отраслях промышленности, а также в цветной металлургии при упаривании алюминатных щелоков. Способ в целом, а также отдельные действия и операции выполнимы, воспроизводимы и не противоречат достижению желаемого технического результата. С их помощью возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения.

Настоящее изобретение имеет изобретательский уровень, так как для специалиста оно не следует из уровня техники явным образом, в частности, потому что не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками. Кроме того, благодаря совокупности существенных известных и отличительных признаков, а также достаточности их взаимодействия достигается технический результат, недостижимый в известных технических решениях аналогичного назначения.

Заявленный способ может быть реализован с помощью выпарной установки, изображенной на прилагаемом чертеже.

Эта установка состоит из выпарного аппарата 1, теплообменника 2, трубопровода 3 исходного раствора, трубопровода 4 упаренного раствора, трубопровода 5 греющего пара, трубопровода 6 вторичного пара, трубопровода 7 конденсата греющего пара и трубопровода 8 неконденсирующихся газов. На трубопроводе 5 греющего пара размещены первичный преобразователь температуры 9 греющего пара, первичный преобразователь давления 10 и регулирующий клапан 11 подачи греющего пара. На трубопроводе 3 исходного раствора размещены расходомер 12 исходного раствора и регулирующий клапан 13 подачи исходного раствора. На трубопроводе 4 упаренного раствора размещен первичный преобразователь концентрации 14. На трубопроводе 7 конденсата греющего пара размещен расходомер 15 конденсата греющего пара. В выпарном аппарате 1 размещен уровнемер 16, который соединен с регулятором уровня 17. Расходомер конденсата греющего пара 15, первичный преобразователь температуры 9 греющего пара и первичный преобразователь давления 10 соединены с вычислительным устройством 18, которое соединено с регулятором 19 соотношения «расход исходного раствора - расход тепла». Первичный преобразователь концентрации 14 связан с корректирующим регулятором 20, который связан с регулятором 19 соотношения «расход исходного раствора - расход тепла».

Способ осуществляется следующим образом.

В выпарной аппарат 1 через теплообменник 2, нагреваемый теплом конденсата греющего пара, поступает исходный раствор по трубопроводу 3. При заполнении исходным раствором выпарного аппарата 1 до заданного уровня подают греющий пар по трубопроводу 5. Заданный уровень упаренного раствора в выпарном аппарате 1 поддерживают регулятором уровня 17, связанным с регулирующим клапаном 13. Вторичный (выпариваемый) пар удаляется из выпарного аппарата 1 по трубопроводу 6 и происходит концентрирование раствора. Значение концентрации упаренного раствора измеряют первичным преобразователем концентрации 14. Это значение появляется на корректирующем регуляторе 20 и сигнал поступает на один из входов регулятора 19 соотношения «расход исходного раствора - расход тепла». На остальные входы регулятора 19 поступают сигналы от расходомера исходного раствора 12 и вычислительного устройства 18. Вычислительное устройство 18 вычисляет расход тепла по сигналам расходомера 15 конденсата греющего пара, первичного преобразователя температуры 9 и первичного преобразователя давления 10 путем перемножения значения расхода конденсата греющего пара и значения удельной теплоты парообразования, которое вычисляется по аппроксимирующим выражениям. Аппроксимирующие выражения составляют по литературным данным («Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара, М.П. Вукалович др. - М.: Издательство стандартов. - 1969 г.) в зависимости от требующейся точности расчета и от технических возможностей располагаемой вычислительной техники. Соотношение «расход исходного раствора - расход тепла» поддерживают на заданном значении регулятором 19 с помощью регулирующего клапана 11 подачи греющего пара.

При изменении расхода греющего пара изменится и расход конденсата греющего пара. Вычислительное устройство 18 определит новое значение расхода тепла с учетом текущих значений температуры и давления греющего пара. Сигнал о значении расхода тепла с выхода вычислительного устройства 18 поступит на второй вход регулятора соотношения 19, который изменит регулирующим клапаном 11 подачу необходимого количества пара для восстановления заданного соотношение «расход исходного раствора - расход тепла». В таком случае, вмешательство корректирующего регулятора 20 не потребуется.

При изменении уровня упаренного раствора регулятор уровня 17 изменит расход исходного раствора, значение которого от расходомера 12 исходного раствора поступит на вход регулятора соотношения 19. Регулятор 19 в соответствии с заданным соотношением изменит подачу греющего пара в выпарной аппарат 1.

В случае отклонения концентрации упаренного раствора от заданного значения корректирующий регулятор 20 изменит задание регулятору 19 соотношения. При увеличении концентрации упаренного раствора корректирующий регулятор 20 задаст новое - увеличенное соотношение «расход исходного раствора - расход тепла», и регулятор 19 соотношения уменьшит регулирующим клапаном 11 подачу пара в выпарной аппарат 1. В случае уменьшения концентрации упаренного раствора корректирующий регулятор 20 задаст новое - уменьшенное соотношение «расход исходного раствора - расход тепла», и регулятор 19 соотношения увеличит регулирующим клапаном 11 подачу пара в выпарной аппарат 1.

Заданные значения исходного раствора, расхода пара определяются при конструкторской разработке выпарной установки и зависят от физико-химических свойств упариваемого раствора и требующейся производительности установки.

При использовании заявляемого способа в производстве возникают следующие технические преимущества:

- устойчивость работы системы автоматического управления процессом выпаривания;

- повышение точности вычисления соотношения «расход тепла - расход сырья»;

- повышение продолжительности межпромывочного периода выпарной установки за счет замедления образования накипи на греющей поверхности и, как следствие, повышение производительности установки.

Способ автоматического управления процессом выпаривания, включающий стабилизацию уровня упаренного раствора в выпарном аппарате, нагревание исходного раствора, регулирование соотношения «расход исходного раствора - расход тепла» изменением подачи пара с коррекцией по концентрации раствора, выходящего из выпарного аппарата, отличающийся тем, что уровень упаренного раствора в выпарном аппарате стабилизируют изменением расхода исходного раствора, при этом исходный раствор нагревают теплом конденсата греющего пара, а для регулирования соотношения «расход исходного раствора - расход тепла» измеряют давление и температуру греющего пара и расход конденсата греющего пара, при этом расход тепла, использованного в процессе выпаривания, определяют по расходу конденсата греющего пара в зависимости от давления и температуры греющего пара.



 

Похожие патенты:

Устройство для регулирования уровня жидкости содержит сепарационную емкость, коллектор входа газожидкостной смеси, газовую трубу, жидкостную трубу, выходной коллектор.

Изобретение относится к ирригационным системам и может быть использовано для регулирования уровня воды в рисовых чеках в дискретном режиме, т.е. .

Изобретение относится к гидротехнике и может применяться для регулирования уровня воды в верхнем бьефе или обеспечивать полное перекрытие на гидротехнических сооружениях (ГТС) и гидромелиоративных системах.

Изобретение относится к области дистанционного контроля заполненности цистерн наливным грузом и определения веса указанного груза на подвижном железнодорожном транспорте.

Изобретение относится к технике регулирования уровня жидкости в сепараторах газожидкостных смесей. .

Изобретение относится к области гидротехники, а именно к устройствам для поддерживания заданного уровня в чеках рисовых оросительных систем. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах защиты и управления грузоподъемных машин для регистрации, обработки, накопления и хранения оперативной и долговременной информации о параметрах их работы.

Изобретение относится к области гидротехники и может быть использовано для поддержания заданного уровня в чеках рисовых оросительных систем. .

Изобретение относится к управлению или регулированию уровня, в частности может быть использовано в энергомашиностроении, геотермальной энергетике. .

Изобретение относится к способу обработки осушенного загрузочного природного газа, включающему введение загрузочного потока (54) в первый разделительный резервуар (22), динамическое расширение газового потока (56), выходящего из резервуара (22), в турбине (24), затем его введение в первую колонну (26) очистки.

Изобретение относится к способам (вариантам) окисления монооксида углерода (СО) и летучих органических соединений (ЛОС), а также к каталитической композиции для данных процессов, при этом способы включают стадию введения хвостовых газов способа получения очищенной терефталевой кислоты, содержащих водяные пары и указанные СО и ЛОС, в контакт с композицией катализатора, содержащей по меньшей мере один промотор на основе неблагородного металла и по меньшей мере один катализатор на основе неблагородного металла, нанесенные на оксидный носитель, включающий один или несколько материалов, выбираемых из оксида алюминия, диоксида кремния, диоксида циркония, диоксида церия и диоксида титана, причем указанная композиция катализатора по существу не содержит металлов платиновой группы, а указанные соединения ЛОС включают одно или несколько соединений, выбираемых из метилацетата, метана, метилбромида, бензола, метанола, метилэтилкетона, бутана и бутена, при этом по меньшей мере один катализатор на основе неблагородного металла выбирают из группы, состоящей из меди (Cu), железа (Fe), кобальта (Co), никеля (Ni) и хрома (Cr), а по меньшей мере один промотор катализатора на основе неблагородного металла выбирают из группы, состоящей из неодима (Nd), бария (Ba), церия (Ce), лантана (La), празеодима (Pr), магния (Mg), кальция (Ca), марганца (Mn), цинка (Zn), ниобия (Nb), циркония (Zr), молибдена (Mo), олова (Sn), тантала (Ta) и стронция (Sr).

Изобретение относится к устройству, предназначенному для отделения газовой (паровой) фазы от захваченных капель жидкости в колонных массообменных газожидкостных аппаратах.

В устройстве для подготовки сжатого воздуха для транспортных средств находящийся под статическим давлением в напорном трубопроводе сжатый воздух вначале очищают от загрязнений, таких как углеводородные соединения и маслосодержащие продукты, и затем сушат.

Каталитическая композиция, представленная общей формулой XVO4/S, в которой XVO4 означает ванадат переходного металла или смешанный ванадат переходного/редкоземельного металла, и S означает носитель, содержащий TiO2.
Изобретение относится к способу получения горючего газа для газовых двигателей из образующегося при добыче нефти попутного газа, который содержит метан, этан, пропан, углеводороды с более чем тремя атомами углерода и по обстоятельствам пропен, причем получаются газообразная фракция и жидкостная фракция путем частичной конденсации попутного газа, причем процесс конденсации проводится при таких соотношениях давления и температуры, что жидкостная фаза по существу не содержит метана, этана, пропана и по обстоятельствам пропена и что газообразная фаза по существу свободна от н-бутана и изобутана.

Изобретение относится к концентраторам жидкости, а точнее к компактным передвижным недорогим концентраторам сточных вод, которые легко можно подключать к источникам отбросного тепла и использовать их для концентрирования жидкости.

Изобретение относится к области очистки и стерилизации воздуха, а именно к устройствам для очистки воздуха от газов, паров органических соединений, угарного газа и оксидов азота, и может быть использовано в газоочистной системе промышленных предприятий.

Изобретение относится к способу получения пиролизной жидкости и установке для ее получения. Способ получения пиролизной жидкости заключается в том, что пиролизная жидкость образуется путем пиролиза из сырьевого материала на биооснове с образованием газообразного продукта пиролиза при пиролизе в реакторе пиролиза, затем конденсируют продукт с получением пиролизной жидкости в конденсаторе, подают циркулирующий газ в реактор пиролиза, при этом циркулирующий газ транспортируют посредством компрессора с жидкостным кольцом в реактор пиролиза, очищают перед подачей его в реактор пиролиза и пиролизную жидкость используют в качестве жидкого слоя в компрессоре с жидкостным кольцом. Установка для получения пиролизной жидкости включает по меньшей мере реактор (1) пиролиза, в котором образуется газообразный продукт (2) пиролиза путем пиролиза сырьевого материала на биооснове, средства (3) подачи сырьевого материала на биооснове для подачи сырьевого материала на биооснове в реактор пиролиза, конденсатор (4), в котором газообразный продукт (2) пиролиза конденсируют с получением пиролизной жидкости (5), средства подачи газа для подачи циркулирующего газа (7) в реактор пиролиза, средства циркуляции циркулирующего газа (7) для обеспечения циркуляции циркулирующего газа из конденсатора в реактор пиролиза, при этом установка включает компрессор (6) с жидкостным кольцом для транспортировки циркулирующего газа (7) в реактор пиролиза из конденсатора (4) и очистки циркулирующего газа, установка включает средства циркуляции компрессорной жидкости для транспортировки пиролизной жидкости (5а), используемой в качестве жидкого слоя в компрессоре с жидкостным кольцом из конденсатора (4) в компрессор (6) с жидкостным кольцом и из компрессора (6) с жидкостным кольцом обратно в конденсатор (4). Технический результат - пиролизная жидкость из сырьевого материала на биооснове хорошо работает в качестве жидкого слоя компрессора с жидкостным кольцом, при этом повышается качество циркулирующего газа.

Изобретение относится к способу получения твердого материала, содержащего ZnO и связующее, включающему следующие этапы: предварительное смешение порошков, содержащих по меньшей мере один порошок ZnO, по меньшей мере одно связующее (этап а), размешивание полученной пасты (этап b), экструзия (этап с) пасты, полученной на этапе b, сушка экструдатов, прокаливание (этап d) в потоке газа, содержащего кислород.

Настоящее изобретение относится к способу очистки (мет)акрилатов, ангидридов метакриловой кислоты или ангидридов акриловой кислоты в качестве мономеров, при котором, по меньшей мере, часть содержащихся в исходном составе мономеров испаряют и затем конденсируют. По меньшей мере, часть исходного состава испаряют в короткоходовом испарителе, причем плотность массового потока выпаров m ˙ выбирают согласно соотношению (I), в котором M ˜ означает среднюю молярную массу выпаров в короткоходовом испарителе, кг/кмоль; T - температуру выпаров, K; pi - давление в короткоходовом испарителе, мбар; m ˙ - плотность массового потока выпаров, кг/(м2·ч), и перед указанными испарением и конденсацией содержащихся в исходном составе мономеров из него отводят компоненты с низкой точкой кипения путем испарения в короткоходовом испарителе. Способ позволяет надежно и просто очищать, в частности, высококипящие мономеры. 12 з.п. ф-лы, 3 пр.
Наверх