Спосіб адаптивного управління процесом дистиляції у виробництві соди

1 Спосіб адаптивного управління процесом дистиляції у виробництві соди шляхом подачі двох знайти застосування в ХІМІЧНІЙ І ІНШИХ галузях промисловості Відомий спосіб подачі вапна при виробництві соди (див А с СРСР №216672 по кл 3 01 D, заявл 21 08 65 р) двома потоками шляхом зміни витрати вапна в змішувач у залежності від величини рН рідини на виході з цього апарата При цьому подачу вапна в дистилер регулюють по ЗМІНІ подачі вапна в змішувач Відомий також спосіб регенерації аміаку з маткової рідини (див Пат США № 2781244 по кл 23193, заяв 18 0 9 5 2 р ) шляхом зміни подачі вапна в змішувач у КІЛЬКОСТІ від 85 % до 95 % від необ хідного для виділення аміаку При цьому зміною подачі вапна в змішувач домагаються сталості величини рН рідини змішувача в межах 8,73-9,18 од рН при 90-95°С Потім ДО зазначеної рідини додають стехіометричний надлишок вапна постійної величини для повного виділення з нього аміаку Відомий спосіб автоматичного регулювання процесу одержання соди (див а с СРСР №379538 по кл 3 01 7/18, 05 21/00, заяв 29 11 71 р) шляхом подачі двох потоків вапна в змішувач і дистилер зі зміною подачі вапна в змішувач по величині рН рідини змішувача, а в дистилер - у залежності від величини рН рідини змішувача з корекцією по концентрації СаО в рідині дистилера З урахуванням висунутих вимог управління процесом регенерації аміаку здійснюють шляхом подачі вапна на елемент дистиляції двома потоками Основний потік вапна (до 90%) направляють у змішувач, де більша частина аміаку, що міститься в матковій рідині переходить зі зв'язаного стану у вільну При цьому подачу вапна в змішувач змінюють домагаючись сталості величини рН рідини на виході з нього Недостатню до необхідного по стехіометрії КІЛЬКІСТЬ вапна (до 10%) компенсують додатковим потоком безпосередньо в дистилер Подачу вапна по цьому потоці змінюють у залежності від вели (О ю СО 00 чини рН рідини змішувача і коректують по концентрації СаО у рідині на виході з дистилера Однак зазначений спосіб не забезпечує необхідної якості процесу дистиляції Це відбувається з ряду причин технологічного характеру, наприклад, через нерівномірну подачу маткової рідини (при значних коливаннях тиску у верхній частині дистилера) у змішувач Дане збурювання відслідковується з більшим запізненням по ЗМІНІ величини рН рідини на виході зі змішувача, що в перехідних режимах приводить до порушення стабільної роботи відділення дистиляції, а отже і суміжного з ним відділення абсорбції аміаку Наслідком порушення технологічного процесу в перехідних режимах є також наднормативні втрати вапна і аміаку у відділенні дистиляції Крім того, перехідні режими в процесі регенерації аміаку мають місце при значних змінах концентрації СаО у вапні в 1,5-2 рази перевищуючих ті, на які розрахована існуюча система управління процесом Наслідком виникаючих у цих випадках перехідних режимів також є втрати вапна й аміаку Спосіб, що заявляється, дозволяє підтримувати необхідну якість процесу регенерації аміаку в перехідних режимах без порушення стабільної роботи суміжних відділень і збільшення втрат вапна й аміаку у відділенні дистиляції у виробництві соди Це досягається тим, що здійснюється безупинний контроль гідродинамічного режиму роботи апаратів Як адаптивний параметр, що характеризує зазначений режим, пропонується використовувати тиск середовища у верхній частині дистилера Зміни даного параметра приводять до ВІДПОВІДНИХ змін витрати маткової рідини, що надходить самопливом з теплообмінника дистиляції в змішувач У межах, установлених технологічним регламентом, залежність концентрації СаО у вапні від и температури підпорядковується емпіричній залежності ВИГЛЯДУ СсаО " А+ВТваП, ДЄ А І В - ПОСТІЙНІ коефіцієнти, Ссао - концентрація СаО у вапні, Т вап -температура вапна Цей параметр поряд з тиском середовища у верхній частині дистилера також використовується в якості адаптивного при створенні системи управління процесом регенерації аміаку Ознаками які відрізняються від прототипу є корекція процесу регенерації аміаку в перехідних режимах при змінах гідродинамічного і концентраційного режимів шляхом зміни завдання регулятору подачі вапна в змішувач у залежності від зміни тиску у верхній частині дистилера і температури вапна, а також зміни завдання регулятору подачі вапна в дистилер у залежності від зміни її температури Ці ВІДМІННОСТІ характеризують новизну способу, що заявляється Спосіб пояснюється кресленням, на якому представлена схема його реалізації Система управління включає об'єкт управління - змішувач 1, і містить - датчик 2 величини рН рідини змішувача, датчик 3 подачі вапна в змішувач, регулятор 4 подачі вапна в змішувач, виконавчий механізм з регулюючим органом 5 на лінії подачі вапна в змішувач, датчик 6 тиску середовища у верхній частині дистилера 7, датчик 8 тем 48356 ператури вапна, датчик 9 подачі вапна в дистилер, регулятор 10 подачі вапна в дистилер, виконавчий механізм з регулюючим органом 11 на лінії подачі вапна в дистилер, датчик 12 концентрації СаО в рідині на виході з дистилера Спосіб реалізується таким чином Маткова рідина подається в змішувач 1 У цей же апарат подається основний потік (до 90%) вапна При цьому протікає хімічна реакція, у результаті якої аміак зі зв'язаного стану переходить у вільне Величина рН рідини на виході зі змішувача вимірюється датчиком 2 Для підтримання її постійною за допомогою датчика подачі 3 і регулятора 4 впливають на виконавчий механізм з регулюючим органом 5 змінюють подачу вапна по основному потокові Недостатню до необхідного по стехіометрії КІЛЬКІСТЬ вапна, виміряну датчиком витрати 9 подають за допомогою регулятора 10, що впливає на виконавчий механізм з регулюючим органом 11, який установлений на лінії додаткового потоку вапна в дистилер Подачу вапна в дистилер корегують по величині рН рідини змішувача, виміряної датчиком 2 і концентрації СаО в рідині дистилера (датчик 12) При виникненні порушення гідродинамічного режиму елемента дистиляції, обумовленого коливаннями тиску у верхній частині дистилера, мають місце перехідні режими, у результаті яких маткова рідина подається в змішувач нерівномірно Для підтримки постійної величини рН на виході змішувача в зазначених режимах коригувальний сигнал датчика 6 тиску у верхній частині дистилера надходить у регулятор 4, який за допомогою виконавчого механізму з регулюючим органом 5 змінює подачу вапна в змішувач Крім того, при різкій ЗМІНІ концентрації вапна, яке надходить з відділення гасіння, на 20-25% (по різних причинах технологічного характеру) відбувається еквівалентна зміна його температури, контрольованої датчиком 8 Коригуючий сигнал при цьому подають у регулятори 4 і 10 подачі вапна в змішувач і дистилер Останні, впливаючи на виконавчі механізми з регулюючими органами 5 і 11, приводять подачу вапна по основному і додатковому потоках у ВІДПОВІДНІСТЬ з технологічною ситуацією Таким чином, у ході пробігу елемента дистиляції здійснюється безупинне управління по підтриманню необхідного концентраційного режиму При цьому в перехідних режимах, обумовлених значними змінами гідродинамічного режиму елемента дистиляції і концентраційного режиму відділення гасіння, регламентні показники елемента дистиляції по вмісту СаО і ІЧНз у рідині дистилера не виходять за задані обмеження Алгоритм функціонування системи, що реалізує спосіб адаптивного управління процесом дистиляції у виробництві соди можна представити в наступному вигляді F " (Y3 + Y4 + Y5 )1 + — ^TYF - ( Y 3 + Y 4 + Y 5)l d t + KT =К Y 2 =К 2 Г YF - Y, + Y , + Y r де Yi 2 - ВИХІДНІ сигнали регуляторів 4,10, YF 5 48356 YF2, Y3, Y4, Y5, Y6 - ВИХІДНІ сигнали датчиків 3, 9, 2, 6, 8, 12, Кті, Кт2 - контрольні точки регуляторів 4, 10 У результаті, запропонований спосіб дозволяє підвищити точність регулювання в перехідних режимах у 1,5-2 рази, що в свою чергу виключить додаткові втрати вапна й аміаку Рідина дистияера ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71