Спосіб автоматичного керування роботою фільтрпреса й установка для його здійснення

1. Спосіб автоматичного керування роботою фільтрпреса шляхом регулювання тривалості операцій технологічного процесу, що включає регулювання тривалості операції промивання осадку, який відрізняється тим, що під час промивання осадку вимірюють через заздалегідь задані проміжки часу, переважно кондуктометричним методом, електричну провідність промивного фільтрату, визначають параметри двох послідовних вимірювань провідності, знаходять різницю їхніх значень і закінчують промивання осадку при одержанні модуля різниці значень зазначених параметрів менше заздалегідь заданої величини. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як параметри двох послідовних вимірювань провідності використовують суму значень провідностей, отриманих при всіх попередніх вимірюваннях, а також суму значень провідностей, отриманих при всіх попередніх і поточному вимірюваннях. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як параметри двох послідовних вимірювань провідності використовують значення провідностей, отримані при кожному із зазначених двох вимірювань. 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що значення різниці двох послідовних вимірювань визначають після закінчення заданого часу з початку промивання. 5. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що значення різниці двох послідовних вимірювань визначають після досягнення заданого значення провідності промивного фільтрату. 2 (19) 1 3 Винаходи відносяться до галузі хімічного машинобудування, зокрема до технології фільтрування суспензій із застосуванням фільтрпресів, у тому числі із промиванням утвірних осадків, і можуть бути використані при поділі різних рідких гетерогенних систем у хімічній, харчовій й інших суміжних галузях промисловості. Відомий спосіб поділу суспензій на фільтрпресах КПМ, що полягає в послідовному виконанні технологічних операцій заповнення фільтрпреса. фільтрування, вигнічування осадка, промивання осадка, вторинного його вигнічування й просушки стисненим газом. При цьому поділювану суспензію. стиснений газ для просушки осадка й, якщо буде потреба промивання осадка. промивну рідину подають у фільтрпрес через відповідні клапани, установлені на подаючих магістралях, у той самий колектор, а з нього по подаючих колекторних патрубках у пакет фільтрувальних плит, затиснутих між натискною й упорною плитами (див. Каталог «Фильтры для жидкостей», ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М, 1991г., ч.II, стр.5-17). Недолік даного способу полягає у відсутності контролю над перебігом технологічних процесів, що відбуваються у фільтрпресі. Зокрема, при проведенні промивання відфільтрованого осадка оператор не має можливості визначити, чи досить перепущеного об'єму промивної рідини для забезпечення необхідного ступеня витиснення з пір осадка розчинів солей, що втримуються в основном) фільтраті. Це відбувається тому, що даний спосіб не передбачає можливості визначення яких-небудь об'єктивних даних про перебіг процесу, а сам процес виконується по жорсткій часовій циклограмі. Відомий також спосіб здійснення промивання осадка на фільтрпресі, що передбачає контроль за об'ємом перепущеної за операцію промивної рідини за допомогою витратоміра й перемикання фільтрпреса на наступну операцію по досягненні контрольованою величиною заздалегідь заданого значення (див. журнал РФ «Сахар», №3, 2004p.). Недоліком даного способу слід визнати те, що необхідний об'єм промивної рідини може змінюватися в досить широких межах через коливання таких властивостей суспензії, як її дисперсний склад, концентрація розчинних солей у вихідній рідкій фазі й ін. У реальних виробничих умовах це призводить або до недостатнього ступеню відмивання осадка, що в ряді випадків рівносильно браку, або до подачі невиправдано великої кількості промивної рідини, із чим зв'язані втрата продуктивності фільтрпреса, а також збільшення об'єму промивного фільтрату, який підлягає утилізації, наприклад упарюванню, або надходить на очисні споруди, збільшуючи на них навантаження. Найбільш близьким до заявленого (прототипом) є спосіб, при якому закінчення операції «промивання» визначають по досягненні заданої мінімальної концентрації речовини, що вимивається, у відхідній промивній рідині за показниками двох датчиків, установлених на вході промивної рідини й виході відхідної рідини (її прийнято називати промивним фільтратом). Сигнали, від цих датчиків 90784 4 надходять у пристрій порівняння, що викликає включення наступної операції при досягненні заданої величини вихідного сигналу (див. авт. свідоцтво СРСР №442812, МПК B01d 37/04, бюл. №34, 1974p.). Перевага даного способу полягає в тому, що як контрольований параметр використовується концентрація розчинних солей у промивному фільтраті. Дані про зміну концентрації розчинних солей у промивному фільтраті, безумовно, подають об'єктивну інформацію про перебіг процесу промивання. Однак проблема полягає в тім, що в кожному конкретному випадку речовина, що вимивається, буде різною, і визначення її концентрації має потребу ваги складних, у ряді випадків тривалих і трудомістких методик та дорогих пристроїв. Ще більшого значення набуває даний недолік, якщо взяти до відома, що, відповідно до опису до даного винаходу, необхідна установка двох таких датчиків, на вході й на виході з фільтрпреса. Крім того, у реальному виробничому процесі сама концентрація речовини, що вимивається, у рідкій фазі вихідної суспензії може змінюватися в досить відчутних межах через припустимі коливання умов утворення суспензії. При цьому, якщо концентрація речовини, що вимивається, збільшиться у вихідній суспензії в силу зазначених вище коливань, продовження операції «промивання» поки не буде досягнуте зниження концентрації до заздалегідь заданої величини буде призводити до невиправданого збільшення тривалості промивання й витрати промивної рідини, а іноді й до фактичної зупинки роботи фільтрпреса через неможливість досягти задане мінімальне значення речовини, що вимивається. Це обумовлено характером зміни концентрації речовини, що вимивається, на заключній стадії промивання, коли зазначений параметр асимптотично наближається до якогось значення, яке щораз має різну величину в силу згаданого вище. Відомий також фільтрпрес КМП, що містить пакет горизонтальних фільтрувальних плит з поміщеними між ними фільтруючими перегородками. Фільтрувальні плити розташовані між упорною й натискною плитами, які, у свою чергу, входять у комплект рами фільтрпреса. Механізм затискача, також змонтований у рамі, призначений для герметизації всього пакета плит. До складу фільтрпреса входять магістралі подачі суспензії, повітря для просушки осадка, промивної рідини для випадків, коли промивання осадка потрібно по технологічному процесі, магістралі відводу основного й промивного фільтратів, а також набір технологічних клапанів для керування процесом обробки суспензії (див. Каталог «Фильтры для жидкостей» Μ., ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1991г., ч.II. стр.5-17). Недоліком даного фільтрпреса є відсутність яких-небудь пристроїв контролю над перебігом процесу промивання осадка. Найбільш близькою до заявленої (прототипом) є фільтрувальна установка, що включає камерний фільтрпрес, оснащений трубопроводами подачі суспензії й промивної рідини, а також трубопрово 5 ди відводу фільтрату й відпрацьованої промивної рідини (промивного фільтрату). На трубопроводах подачі промивної рідини й відводу промивного фільтрату встановлені датчики контролю концентрації речовини, що вимивається, з'єднані електрично із пристроєм порівняння одержуваних від них сигналів. Останній пристрій викликає включення наступної операції, тобто фактично відключає операцію промивання осадка (див. авт. свідоцтво СРСР №442812, МПК B01d 37/04, бюл. №34, 1974p.). У даного рішення є пристрої для об'єктивного контролю над перебігом процесу промивання осадка. Недоліком варто визнати необхідність застосування двох датчиків, що в умовах досить високої складності необхідних пристроїв пов'язане зі збільшенням вартості установки. Розв'язувана винаходами задача полягає в створенні такої технології поділу суспензій на фільтрпресі, яка дозволить здійснювати об'єктивний контроль над перебігом процесу промивання осадка з необхідним ступенем точності й при мінімумі витрат на її реалізацію. Задача вирішується завдяки тому, що в способі автоматичного керування роботою фільтрпреса шляхом регулювання тривалості операцій технологічної о процесу, що включає регулювання тривалості операції промивання осадка, відповідно до винаходу, під час промивання осадка вимірюють через заздалегідь задані проміжки· часу, переважно кондуктометричним методом, електричну провідність промивного фільтрату, визначають параметри двох послідовних вимірювань провідності, знаходять різницю їхніх значень і закінчують промивання осадка при одержанні модуля різниці значень зазначених параметрів менше заздалегідь заданої величини. У переважному варіанті реалізації способу як параметри двох послідовних вимірювань провідності використовують суму значень провідностей, отриманих при всіх попередніх вимірюваннях, а також суму значень провідностей, отриманих при всіх попередніх і поточному вимірюваннях. Також можливе рішення даної задачі, якщо як параметри двох послідовних вимірювань провідності використовують значення провідностей, отримані при кожному із зазначених двох вимірювань. Однак існує ряд осадків, у яких на початку процесу промивання має місце так зване поршневе витиснення вихідної рідкої фази з пір осадка. Воно характеризується тим, що протягом певного часу концентрація розчинних речовин у промивному фільтраті, а виходить, і його провідність, практично постійні й рівні їхньому значенню в основному фільтраті. Тому на початковому етапі промивання різниця між провідністю послідовно обмірюваних проб промивного фільтрату може виявитися нижче-заздалегідь заданого значення. Потім, по закінченні деякого часу спостерігається досить різке падіння провідності промивного фільтрату, а ближче до кінця промивання швидкість зниження провідності зменшується, і даний параметр починає асимптотично наближатися до певної межі. 90784 6 Для того щоб вирішити дану задачу у випадку осадків з описаними вище властивостями досить почати визначати значення різниці двох послідовних вимірювань після закінчення заданого проміжку часу від початку промивання. Ще в одному варіанті реалізації способу значення різниці двох послідовних вимірювань визначають після досягнення заданого значення провідності промивного фільтрату. У цьому випадку буде потрібно в якості заданого прийняти значення провідності в інтервалі, що відповідає періоду різкого падіння провідності промивного фільтрату, наприклад, при значенні провідності, що становить приблизно половину від провідності вихідної рідкої фази суспензії. Це також дозволить уникнути необґрунтовано раннього припинення операції промивання осадка. Реалізація пропонованого способу стає можливою завдяки тому, що використовувана при цьому установка для автоматичного керування роботою фільтрпреса, що включає власне фільтрпрес, трубопроводи подачі суспензії й відводу фільтрату, а також подачі й відводу технологічних середовищ при обробці відфільтрованого осадка, обладнані запірною арматурою, керуючий програмний пристрій, що виконує циклограму технологічного процесу фільтрування, датчики вимірювання технологічних параметрів і виконавчі механізми, відповідно до винаходу, оснащена кондуктометром, обчислювальним пристроєм, що визначає параметри двох послідовних вимірювань електричної провідності промивного фільтрату й різницю їхніх значень, і задатчиком параметра, що визначає закінчення промивання, при цьому вихід кондуктометра підключений до входу обчислювального пристрою, а виходи обчислювального пристрою й задатчика параметра з'єднані із входом керуючого програмного пристрою. У переважному варіанті реалізації винаходу кондуктометр установлено на додатковому патрубку, з'єднаному із трубопроводом відводу промивного фільтрату до запірного клапана відводу зазначеного фільтрату, а за кондуктометром установлений триходовий клапан, виходи якого з'єднані із трубопроводами відводу основного й промивного фільтратів. Це обумовлено тим, що, як правило, промивний фільтрат ніколи не рухається по колектору відводу промивного фільтрату, повністю заповнюючи його переріз. Використання кондуктометра в таких умовах буде призводити до значних погрішностей і не дозволить із достатньою точністю встановити момент припинення операції промивання осадка. Разом з тим, у силу порівняно невеликого перерізу додаткового відвідного патрубка, рух рідини в ньому буде відбуватися гарантовано повним перерізом. Установка кондуктометра до клапана відводу промивного фільтрату дозволяє більш точно робити поділ основного й промивного фільтрату. Як уже вказувалося вище, у початковий період промивання осадка відбувається витиснення маткового розчину з пір відфільтрованого осадка. При цьому провідність промивного фільтрату, що виходить з фільтрпреса, близька до провідності ос 7 новного фільтрату. Тому така установка кондуктометра дозволяє здійснювати перемикання клапанів відводу основного й промивного фільтратів не з початком операції «промивання», а тільки після падіння концентрації солей у промивному фільтраті нижче певного значення. Це, у свою чергу, дасть можливість істотно скоротити витрати на утилізацію промивного фільтрату, а також знизити навантаження на очисні споруди. Однак у цьому випадку по додатковому патрубку будуть рухатися як основний, так і промивний фільтрати. Установка за кондуктометром триходового клапана, виходи якого з'єднані із трубопроводами відводу основного й промивного фільтратів дозволять запобігти попаданню по зазначеному додатковому патрубку основного фільтрату в промивний й, навпаки, промивного в основний. У тих випадках, коли не потрібен точний поділ основного й промивного фільтрату, кондуктометр доцільно встановлювати на додатковому патрубку, з'єднаному із трубопроводом відводу промивного фільтрату після запірного клапана відводу зазначеного фільтрату по ходу руху останнього. Додатковий ефект використання кондуктометра може бути досягнутий за рахунок установки на виході додаткового патрубка за кондуктометром регулюючої шайби, що обмежує витрату промивного фільтрату через зазначений патрубок. Наявність шайби дозволяє забезпечити течію промивного фільтрату по відвідному трубопроводу зі швидкістю, достатньою для повного його заповнення при будь-яких витратах промивного фільтрату в основному колекторі за рахунок зміни діаметра отвору в шайбі. В одному з рекомендованих варіантів реалізації винаходу установка обладнана задатчиком параметра, що визначає початок обчислення різниць двох послідовних вимірювань провідності промивного фільтрату, вихід якого підключений до входу керуючого програмного пристрою. Це дозволить найбільш точно встановити момент початку роботи обчислювального пристрою й уникнути помилки, пов'язаної з малою швидкістю зниження провідності промивного фільтрату в початковий період промивання осадка. Винаходи ілюструються прикладеними кресленнями, на яких показані: Фіг.1 - загальний вид фільтрувальної установки зі схематично показаними запірною арматурою й кондуктометром, установленим на додатковому патрубку, який з'єднано із трубопроводом відводу промивного фільтрату після запірного клапана відводу зазначеного фільтрату; Фіг.2 - кондуктометр у місці приєднання його до зливного патрубка. Фіг.3 - кондуктометр установлений на додатковому патрубку, з'єднаному із трубопроводом відводу промивного фільтрату до запірного клапана відводу зазначеного фільтрату. Заявлена установка містить фільтрпрес 1 (Фіг.1), колектори подачі вихідної суспензії 2, промивної рідини 3, а також колектори відводу основного 4 і промивного 5 фільтратів. Колектори оснащені запірною арматурою: клапанами подачі суспензії 6, подачі промивної рідини 7, відводу 90784 8 основного фільтрату 8 і відводу промивного фільтрату 9. На колекторі відводу промивного фільтрату 5 виконаний додатковий відвідний патрубок 10, що з'єднує колектор відводу промивного фільтрату 5 зі зливним трубопроводом промивного фільтрату 11. На відвідному патрубку 10 за допомогою фланців 12 й 13 установлений кондуктометр 14. У розніманні фланців 13 установлена шайба 15 (Фіг.2). У даному варіанті кондуктометр 14 установлений після клапана відводу промивного фільтрату 9. Кондуктометр 14 (Фіг.1) з'єднаний електрично з обчислювальним пристроєм 16. Зазначений пристрій у свою чергу з'єднано електрично із входом керуючого програмного пристрою 17. Задатчик 18 параметра, що визначає закінчення промивання, а також задатчик 19 параметра, що визначає початок обчислення різниць двох послідовних вимірювань провідності промивного фільтрату, також з'єднані електрично із входом керуючого програмного пристрою 17. На колекторі відводу основного фільтрату 4 установлений відсічний клапан 20, а також зливний патрубок 21. У випадку, якщо потрібно найбільш точно розділити по міцності (тобто по вмісту розчинних речовин) основний і промивний фільтрати, на додатковому відвідному патрубку 10 за кондуктометром 14 установлюється триходовий клапан 22, виходи якого з'єднуються як зі зливним патрубком основного фільтрату 21, так і зі зливним патрубком промивного фільтрату 11 (Фіг.3). При цьому кондуктометр 14 установлюється до клапана відводу промивного фільтрату 9. Спосіб керування роботою фільтрпреса з використанням заявленої установки здійснюють таким чином. За допомогою керуючого програмного пристрою 17 відкривають, клапани подачі суспензії 6 і відводу основного фільтрату 8, після чого включають насос подачі суспензії (на малюнках не показаний). Вихідну суспензію подають у фільтрпрес 1 через колектор 2, а основний фільтрат, що утворюється в процесі фільтрування, відводять через колектор 4. При цьому камери фільтрпреса поступово заповнюються відфільтрованим осадком. Після закінчення операції фільтрування через керуючий програмний пристрій 17 виключають насос подачі суспензії, закривають клапани 6 й 8 і переводять фільтрпрес у режим промивання осадка. Для цього відкривають клапани 7 й 9, закривають клапан 20 і включають насос подачі промивної рідини (на малюнках не показаний). Промивна рідина починає витісняти з пір відфільтрованого осадка основний фільтрат, який у вигляді промивного фільтрату виходить із фільтрпреса через колектор 5, а також через додатковий відвідний трубопровід 10. За допомогою обчислювального пристрою через заздалегідь задані інтервали часу починають вимірювати значення провідності промивного фільтрату і підсумовують результати вимірів наростаючим підсумком, порівнюючи при цьому отриману при поточному вимірюванні суму з попередньою. При одержанні різниці значень зазначених сум менше величини, заздалегідь заданої за допомогою задатчика 18, подають команду 9 на відключення насоса подачі промивної рідини, а також на закриття клапанів 7 й 9. Далі виконують просушку й розвантаження осадка. У разі, коли як параметри двох послідовних вимірювань провідності використовують безпосередньо значення провідностей, отримані при кожному із зазначених двох вимірювань, заявлений спосіб реалізують таким чином. Після закінчення проміжку часу, заданого за допомогою задатчика параметрів 19, за допомогою обчислювального пристрою 16 починають через певні проміжки часу з кожного попередньою значення віднімати значення поточне й направляють результат обчислення в керуючий програмний пристрій 17. Програмний пристрій 17 порівнює модулі одержуваних різниць зі значенням, заданим за допомогою задатчика 18, і припиняє операцію промивання осадка при досягненні моддулем їхньої різниці такої ж або меншої величини. У цьому випадку також подають команди на відключення насоса подачі промивної рідини і на закриття клапанів 7 й 9. Порівняння вимірюваних значень провідності можуть починати також те після досягнення певного значення провідносіі промивного фільтрату, заданого також за допомогою задатчика параметрів 19. При реалізації способу, якщо буде потреба точного поділу по міцності основного й промивного фільтратів, після початку промивання також як і раніш через певні проміжки часу визначають за допомогою кондуктометра 14 провідність промивного фільтрату, але при цьому закривають тільки клапани 6 й 20, клапан 8 не закривають, а клапан 9 не відкривають (Фіг.3) Триходовий клапан 21 на додатковому відвідному патрубку 10 з початку операції фільтрування встановлюють у положення, що дозволяє відводити протікальний через кондуктометр 14 фільтрат у зливний патрубок основного фільтрату 22 Після падіння провідності 90784 10 промивного фільтрату нижче значення, заздалегідь заданого за допомогою задатчика 19, керуючий пристрій 17 закриває клапан відводу основного фільтрату 8, відкриває клапан відводу промивного фільтрату 9 і переводить триходовий клапан 21 у положення, при якому протікальний через кондуктометр промивний фільтрат відводиться в зливний патрубок промивного фільтрату 11. Далі робота установки здійснюється так, як описано вище. Таким чином, застосування пропонованого способу для керування процесом промивання осадка із застосуванням описаної установки дозволяє точно визначати момент закінчення даної операції практично для будь-яких суспензій завдяки універсальності величини провідності, прийнятої як контрольований параметр. Це, а також інші особливості описаних винаходів, забезпечить одержання необхідних показників по видаленню з пір осадка основного фільтрату при мінімальній кількості промивної рідини й знизить навантаження по переробці або утилізації промивного фільтрату, а також скоротить витрати на апаратурне оснащення фільтрувальної установки. Слід зазначити, що застосування заявленого способу поділу суспензій і конструкції фільтрпреса для цих цілей не обмежується наведеними вище прикладами, які лише ілюструють можливості реалізації винаходів. Запропонований спосіб може використовуватися при будь-якій іншій циклограмі процесу фільтрування, що передбачає промивання відфільтрованого осадка, а також при іншій схемі обв'язки фільтрпреса технологічною арматурою. Обчислювальний пристрій 16, а також задатчики параметрів 18, 19, показані на кресленнях за межами програмного пристрою 17 з метою більшої наочності реалізації технологічного процесу. На практиці вони, як правило, розміщуються безпосередньо в керуючому програмному пристрої. 11 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 90784 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601