Устройство для управления процессом выщелачивания

Устройство для управления процессом выщелачивания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3471411/23-26 (22) 10.06,82 (46) 07.01.84. Бюл. Р 1 (72) В.И.Еремеев, О.Н.Леханов, A.Í.Ñîëoäoâ, Д,Е.Несмеянов и P.Ã.Êàãðàìàíoâ (71) Приморское производственное объединение "Бор" им. 50-летия СССР (53) 66.012-52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 453355, кл, G 05 D 27/00, 1974

2. Вопросы автоматизации основной химической промышленности, Сборник. Харьков, НИОХИИ, 1972, с. 136-139.

3. Авторское свидетельство СССР

М 581980, кл, G 05 0.27/00, 1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ, содержащее регулятор температуры, входы которого соединены с выходами датчика температуры в выщелачивателе и первого блока задания, а выход подключен к клапану на линии подачи пара, первый блок умножения, входы которого подключены к датчику концентрации целевого продукта в жидкой

„„SU„, 1 5 8 А

З 5п С 01 В 35/00; G 05 0 27/00 фазе пульпы на выходе выщелачивателя и датчику расхода растворителя, соединенному с.одним из входов регулятора расхода растворителя, выход которого подключен к клапану на линии подачи растворителя, второй вход регулятора — к выходу второго блока задания, соединенного входом с выходом экстремального регулятора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения энергозатрат за счет повышения точности регулирования, оно дополнительно содержит датчик расхода пара, второй и третий блоки умножения, элемент сравнения, блоки памяти цены целевого продукта и пара, причем входы второго блока Е умножения соединены с выходами датчика расхода пара и блока памяти цены пара, а выход второго блока умножения подключен к одному из входов. элемента сравнения, другой вход которого связан с выходом третьего блока умножения, а выход элемента сравнения подключен к входу экстремального регулятора, входы третьего блока умножения соединены с выходами первого блока умножения и блока памяти цены целевого продукта.

Изобретение относится к устройствам для управления процессом выщелачивания и может найти применение в химической промьццленности, например в производстве борной кислоты.

Известно устройство, содержащее регулятор температуры н ныщелачивателе, регуляторы расходов марганцевого концентрата и воды, регулятор расхода кислоты, вход которого соединен с датчиком рН суспенэии (1) .

K недостаткам данного устройства управления относятся неоднозначность зависимости между рН суспенэии и величиной извлечения марганца н 15

30

35 расхода растворителя, датчик 14 расхода пара, датчик 15 концентрации целевого продукта в жидкой фазе раствор, а следовательно, и неполнота извлечения целевого компонента в раствор.

Известно также устрс йстно для управления процессом выщелачивания, содержащее регулятор расхода раство. рителя, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, входы которого подключены к датчикам концентрации целевого продукта н растворителе и растворе на выходе вьпцелачинателя f2) .

Недостатком этого устройстна является неполное извлечение целевого продукта в раствор, так каК величина концентрации целевого продукта в растворе на выходе выщелачинателя не определяет его количество.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, содержащее регулятор температуры, входы которого соединены с выходами датчика температуры н ныщелачиватевходы второго блока умножения соединены с выходами датчика расхода пара и блока памяти цены пара, а выход второго блока умножения подключен к одному из входов элемента сравнения, другой вход которого сняэан с выходом третьего блока умножения, а ныход элемента сравнения подключен к входу экстремального регулятора, нходы третьего блока умножения соединены с выходами перного блока умножения и блока памяти цены целевого продукта.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 графики изменения стоимости целево=о продукта после выщелачивания (C), энергозатрат (3), прибыли, без учета условно постоянных затрат, (Д н зависимости от расхода растворителя(ЯР) для определенного расхода твердого на ныщелачиватель и определенной температуры в выщелачивателе.

Устройство содержит ныщелачиватель 1, фильтр 2, схему 3 выделения целевого продукта 3 линию 4 подачи твердого и ныщелачиватель, трубопровод 5 отвода пульпы из выщелачивателя, линию 6 отвода шламов, трубопровод 7 фильтрата, линию 8 отвода целевого продукта, трубопровод 9 растворителя, трубопровод 10 подвода пара„ трубопровод 11 отвода отработаннога пара 11, датчик 12 температуры в ныщелачинателе, датчик 13 пульпы на выходе вьпцелачивателя, ре40

60 ле и первого блока задания, а выход подключен к клапану на линии подачи пара, первый блок умножения, входы которого подключены к датчику концентрации целевого продукта н жидкой фазе пульпы на выходе ныщелачивателя и датчику расхода растворителя, соединенному с одним из входов регулятора расхода растворителя, выход котораго подключен к клапану на линии подачи раствори..геля, второй вход регулятора — к выходу нторого блока задания, соединенного входом с выходом экстремального регулятора 13), Хотя известное устройство и обеспечивает максимальный выход целевого продукта после выщелачивания, на не оценивает энергозатраты, которые при этом были потреблены.

Целью изобре.гения является снижение энергозатрат за счет повышения точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит датчик расхода пара, второй и третий блоки умножения, элемент сравнения, блоки памяти цены целевого продукта и пара, причем гулятар 16 температуры. регулятор

17 расхода, первый и второй блоки

18 и 19 задания, первый, второй и третий блоки 20-22 умножения, блоки

23 и 24 памяти цены целевого продукта и пара, экстремальный регулятор

25, клапаны 26 и 27/на линии подачи пара и растворителя, элемент 28 сраннения.

Входы регулятора 16 температуры соединены с выходами датчика 12 температуры и первого блока 18 задания, а выход подключен к клапану 26 на линии подачи пара. Входы первого блока 20 умножения соединены с выходами датчика 15 концентрации и датч.ика 13 расхода, выход которого соединен также с первым входом регулятора 17 расхода, выход которого подключен к клапану 27 на линии подачи растворителя, а второй вход к выходу второго блока 19 задания, вход которого соединен с выходом экстремального регулятора 25. Входы второго блока 21 умножения соединены с выходами датчика 14 расхода пара и блока 24 запоминания цены пара, а выход подключен к первому входу эле1065338

55 мента 28 сравнения, второй вход которого соединен с выходом третьего блока 22 умножения, а выход подключен к входу экстремального регулятора 25. Входы третьего блока 22 умножения соединены с выходами первого блока 20 умножения и блока 23 памяти цены целевого продукта.

Устройство работает следующим образом.

В выщелачиватель 1 поступают по () линии 4 твердые (продукт кислотного разложения дато,итового концентрата) и по трубопроводу 9 — растворитель в виде рециклового потока со схемы

3 выделения целевого продукта бор- 15 ной кислоты). Для поддержания заданной температуры в рубашку вьнцелачивателя 1 подают также по трубопроводу 10 пар, который отводят по трубопроводу 11. Пульпа с выхода выщелачивателя 1 поступает по трубопроводу 5 на фильтр 2, где ее разделяют на шламы, отводимые по линии б,и фильтрат, который по трубопроводу

7 поступает в схему 3 (процесс кРисталлизации), где происходит выделение целевого продукта, отводимого по линии 8.

Критерий управления устройства следующий:

П(QP) - mах

nPH = const rJ = C-3- С= C Ц

3 чц Ц где П вЂ” прибыль (без учета условно постоянных затрат) С стоимость целевого продукта; 3 энергозатраты3 Qp - расход Раство- 35 рителя; С» — концентрация целевого продукта в жидкой фазе пульпы на выходе выщелачивателя; Т вЂ” температура в выщелачивателе; Qn - расход пара; Ц1,Ц< — цена целевого продукта 40 и пара.

Стабилизацию температуры в выщелачивателе 1 осуществляет регулятор 16, который сравнивает сигналы с датчика 12 и первого блока 18 задания и в зависимости от результатов сравнения воздействует на клапан

26, уменьшая или увеличивая расход пара в рубашку выщелачивателя. При

Постоянном заданном значении темпе50 ратуры и определенном расходе твердого в выщелачиватель 1 расход пара определяется только переменной величиной расхода растворителя Q> и чем больше расход (,, тем больше расход()п, и наоборот. Величину энергозатрат 3 процесса выщелачивания получают на втором блоке 21 умножения, где перемножают расход пара, измеренный датчиком 14, на цену пара, поступающую с блока 24. 60

Величина энергозатрат 3, также как и;расход пара 0в, зависит от расхода растворителя 0р (фиг. 2), и чем больше расход Qp, тем выше энер. гозатраты 3, и наоборот. 65

Заданная величина температуры в вьпцелачивателе определяется сортом производимого целевого продукта (борной кислоты).

Расчет стоимости целевого продукта С происходит на третьем блоке 22 умножения, где перемножают количество целевого продукта, поступающего с первого блока 20 умножения на цену целевого продукта, поступающего с блока 23. Количество целевого продукта определяют на первом блоке

20 умножения как произведение расхода растворителя Q p поступающего с датчика 13, на концентрацию целевого продукта в жидкой фазе пульпы на выходе выщелачивателя Св„, поступающую с датчика 15.

На выходе элемента 28 сравнения имеем текущее значение прибыли П, как разность меиО У стоимостью целевого продукта С и энергозатратами 3.

Текущее значение прибыли П поступает на вход экстремального регулятора 25. Текущее значение прибыли

П получают без учета условно постоянных затрат, таких как заработная плата, амортизация. К условно постоянным затратам отнесены также стоимость твердого, поступающего на вышелачиватель, так как устрой" ство не управляет расходом твердого и его стоимость является независимой величиной по отношению к расходу растворителя, а также стоимость растворителя, поскольку процесс выщелачивания реализован с рециклом растворителя, следовательно цену растворителя можно приравнять к нулю, Величина условно постоянных затрат не влияет на положение экстремума зависимости П(0р) вдоль оси абсцисс.

Выходным сигналом экстремального регулятора 25 является задание расхода растворителя, которое поступает на второй блок 19 задания регулятору 17.

Регулирование расхода растворителя Q p осуществляет регулятор 17, на который поступает сигнал с датчика

13. В зависимости от отклонения -текущего значения расхода растворителя, поступающего с датчика 13, от заданного значения, поступающего от э к стр емал ь но го ре гуля тора 2 5 через второй блок 19 з адания, регулятор

17, воздействуя на клапан 27, изменяет расход растворителя, Прибыль П от производства целевого продукта зависит от расхода растворителя Яр(фиг. 2). Количество целевого продукта на выходе выщелачивателя (Q ° С»,„ ) имеет экстремум в точке 0, . Эта зависимость объясняется тем, что с увеличением

Qp- до Qp происходит увеличение стспени извлечения целевого продукта

1065ЗЗ8 в раствор, а при дальнейшем увели-. чении Qp наблюдается унос твердой фазы пульпы иэ выщелачивателя, и степень извлечения целевого продукта в раствор уменьшается.

Стоимость целевого продукта С имеет также экстремум в точке QI, так как есть произведение количества целевого продукта Q>. С z>z на

его постоянную цену ц„, Величина прибыли Н, полученная как разность С и Э, имеет также экстремум, но уже при другом значении расхода растворителя Q (0>

Данного расхода твердого в выщелачиватель и температуры в выщелачивателе. При изменении расхода твердого в выщелачиватель и (или) температуры в выщелачивателе вид зависимости C(Qp) и (или) зависимости

3(Qp) изменяется, следовательно, чз. меняется и величина оптимального расхода Q >.

Поиск onтимального значения расII хода g p осуществляет экстремальный регулятор 25, на вход которого поступает сигнал текущего значения прибыли П, а выход связан через второй блок 19 задания с регулятором

17 расхода. Поиск экстремума осуществляют путем изменения регулятором 25 задания регулятору 17 расхода, который отрабатывая полученное задание, изменяет расход растворителя Qp. Величина выходного сигнала регулятора 25, возрастая или убывая с постоянной скоростью, приводит к изменению величины П. Как только величина П достигает максимального значения, запоминающее устройство регулятора 25 фиксирует его значеwe и при дальнейшем изменении О.р оно остается неизменным, Когда разница запомненного и текущего значения П достигает заранее установле +ной величины, регулятор 25 осуще о ствляет реверс задания расхода, сбра сывает запомненное значение максимума и начинает отыскивать его новое значение. Величину скорости

"поиска" регулятора 25 возле положе ii5 ния экстремума можно изменять с помощью изменения настройки регулятора в зависимости от динамических свойств системы управления. В ,качестве регулятора 25 может быть

2() использован . любой известный экстремальный регулятор, При управлении процессом выщелачивания с применением известного устройства расход пара составляет 50 тыс. Гкал в год, с npugg менением предлагаемого устройства

47,5-48,5 тыс.Гкал в год, т.е. расход пара уменьшается на 1,5

2,5 тыс. Гкал.

Применение предлагаемого устройства по сравнению с известным позволит вести процесс при оптимальном значении расхода растворителя, при котором знергозатраты являются наиболее рациональйыми, что приведет к их снижению на 3-5Ъ.

Составитель P . Клейман

Редактор A. Шишкина Техред M. Тепер КорректоРИ. Эрдейи

Заказ 10984/24 Тираж 4 70 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4