Способ автоматического управления распределением нагрузки между " @ " параллельно включенными колоннами отделения карбонизации производства кальцинированной соды

Способ автоматического управления распределением нагрузки между " @ " параллельно включенными колоннами отделения карбонизации производства кальцинированной соды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИН

u@ СИ1

8 А

ГОсудАРстВенный кОмитет сссР по делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3679673/23-26 (22) 22.12 ° 83 (46) 28.02.86.Бюл. Р 8 (72) А.В.Семке, А.Н.Дрозин, О.В.Окатый, А.А.Бобух, Г.А.Трутнев, А.А.1Иатов и 3.Г.Камалиев (53) 66,012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 373256, кл. С 01 D 7/18, 1971.

Авторское свидетельство СССР

N- 564266, кл. С 01 П 7/14, 1975. (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ НАГРУЗКИ

МЕЖДУ г ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫМИ КОЛОННАМИ ОТДЕЛЕНИЯ КАРБОНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ путем регулирования расхода углекислого газа по первому вводу в каждую колонну в зависимости от давления в коллекторе первого ввода углекислого газа и регулирования расхода углекислого газа в каждую колонну по второму вводу, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества кристаллов бикарбоната натрия в сус(51) q С О1 D 7/18, G 05 D 27/00 пензии на выходе колонны, дополнительно стабилизируют температуру суспензии на выходе каждой колонны изменением подачи хладагента в соответствующие колонны, определяют среднее текущее значение расходов хладагента и суммарного расхода углекислого газа на все колонны, сравнивают текущее значение суммарного расхода углекислого газа с заданным значением и расходы хладагента в каждую колонну со средним текущим значением расходов хладагента во все колонны, регулируют расход углекислого газа в каждую колонну по второму вводу Р зависимости от расхода углекислого газа по первому вводу в эти колонны и отклонения текущего значения суммарного расхода углекислого газа от заданного значения, а расход углекислого газа в каждую колонну по первому вводу корректируют в зависимости от отклонения расхода хладагента в каждую колонну от среднего текущего значения расходов хладагента во все колонны.

l2I4588

)0 пах, !

Изобретение относится к автоматическому распределению нагрузки между параллельно включенными технологическими аппаратами, в частности колоннами отделения карбониэации .производства кальцинированной соды, и может найти применение в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — улучшение качества кристаллов бикарбоната натрия в суспенэии, Предлагаемый способ позволяет устанавливать нагрузки параллельно . включенных колонн отделения карбонизации более близкие к оптимальным за счет того, что значение расхода хладагента в колонну достаточно полно и точно отражает основные экономические характеристики колонны кар.бониэации при условии фактически имеющего места соблюдения основных технологических показателей работы колонны, которые поддерживаются нижестоящими подсистемами подачи аммониэированного рассола в колонну и отбора суспензии из колонны.

В то же время расход хладагента

s колонну является одним из определяющих факторов качества получаемого в отделении карбониэации продукта, При прочих равных условиях пониженный расход хладагента приво-, дит к повышению температуры выходящей суспензии и, как следствие, к уменьшению степени использования натрия, повышенный расход хладагента в колонну приводит к снижению температуры входящей суспензии и, как следствие, к снижению размеров кристаллов бикарбоната натрия, что увеличивает потери его в процессе фильтрации из-эа ухудшения условий промывки от маточной жидкости и снижает производительность содовых печей вследствие повышенной влажности бикарбоната натрия.

Кроме того, как показали исследования, значение расхода хладагента в колонну приблизительно пропорционально коэффициенту степени использования ее производственной мощности. Это объясняется следующим.

При увеличении нагрузки колонны по углекислому газу повы!иается интенсивность протекающих в жидкости химйческих превращений, сопровождающихся выделением тепла, что приводит к повышению расхода хладагента в колонну для отвода избыточного тепла и для стабилизации температуры выходящей суспензии на заданном значении. Таким образом, при прочих равных условиях определенная нагрузка колонны отделения карбонизации по углекислому газу требует определенного расхода хладагента для поддержания технологических параметров процесса в заданных предеМасштабированные значения расходов хладагента оказываются пропорциональными значениям производственных мошдостей соответствующих колонн. Поскольку отклонения от оп— тимального распределения нагрузок в значительной степени определяется неравномерностью использования текущих значений производственных мощностей колонн„ то использование в качестве корректирующих параметров масштабированных расходов хладагента позволяет осуществить проведение технологического процесса вблизи оптимальных режимов и, в частности, улучшить качество кристаллов бикар— боната натрия в выходящей суспензии, При использовании в качестве корректирующих параметров расходов хладагента одновременно учитывается и степень инкрустирования (зарастания) колонны. При ее увеличении в процессе работы колонны уменьшается производственная мощность колонны и ухудшаются другие технико-экономические показатели процесса. При этом также по причине инкрустирования уменьшается коэффициент теплопередачи охлаждающих поверхностей карбонизационной колонны. Это приводит к повышенному расходу хладагента для поддержания заданной температуры выходящей суспенэии при одних и тех же нагрузках колонны по углекислому газу и непосредственно сказывается на качестве кристаллов бикарбоната натрия, Согласно способу происходит перераспределение нагрузок таким образом, что обеспечивается выравнивание значений расходов хладагента в колонны, при этом достигается более равномерное использование производственных мощностей колонн и улучшение качества кристаллов бикарбоната натрия в выходящей суспенэии.

1214588

На чертеже представлена схема автоматического управления распределением нагрузки между и параллельно включенными колоннами отделения карбониэации.

Система управления содержит колонны 1 карбониэации, коллектор 2 первого ввода углекислого газа, коллектор 3 второго ввода углекислого

rasa, датчик 4 давления в коллекторе первого ввода, шину 5 задания давления, блок 6 коррекции расхода углекислого газа по первому вводу, регуляторы 7 подачи хладагента в колонну, датчики 8 температуры суспензии на выходе колонны, шины 9 задания температуры, регуляторы 10 подачи углекислого газа по первому вводу, блок 11 коррекции расхода углекислого газа по второму вводу, шину 12 задания общей нагрузки отделения и регуляторы 13 подачи углекислого газа по второму вводу.

Способ осуществляется следующим образом.

Углекислый газ подают на каждую иэ колонн 1 карбониэации о двум вводам: из коллектора 2 первого ввода углекислого газа и коллектора

3 второго ввода углекислого газа.

Общий расход углекислого газа по первому вводу на отделение карбонизации устанавливают в зависимости от отклонения текущего значения давления углекислого газа первого ввода в коллекторе 2, измеряемого при помощи датчика 4, от заданного значения, устанавливаемого с по мощью шины 5 задания.

Сигналы о текущем и заданном давлении поступают на входы блока б коррекции, где происходит вычисление указанного отклонения. При изменении давления углекислого газа первого ввода в коллекторе 2 в чоке 6 коррекции вырабатывается сигнал.на увеличение или уменьшение расхода углекислого rasa по первому вводу на каждую из колонн, после отработки которого значение давления rasa в коллекторе 2 устанавливается равным заданному.

Стабилизация температуры выходящей суспенэии производится путем регулирования расхода хпадагента на каждую из колонн при помощи регулятора 7 подачи хладагента, на входы которого поступают сигналы о дей- .

35 ствительной величине температуры выходящей суспензии, измеренной датчиками 8, и о ее (температуры заданном значении, устанавливаемом при помощи шины 9 задания. Изменение температуры выходящей суспенэии на какой-либо колонне вызывает изменение расхода хладагента на зту колонну, направленное на устранение отклонения указанной температуры от заданного значения, в результате чего стабилизируется температура выходящей суспенэии колонн.

Сигналы о расходах хладагента на каждую из колонн от регуляторов 7 подачи хладагента поступают на входы блока 6 коррекции, где производится их масштабирование, определение среднего значения масштабированньгх расходов, вычисленных по всем работающим колоннам, формирование сигнала о задаваемом значении расхода хладагента, а также формирование сигналов задания расхода углекислого газа по первому вводу на каждую колонну. Указанный сигнал задаваемого значения расхода хладагента является суммой сигнала, пропорционального среднему значению масштабированных расходов хладагента, и сигнала, пропорционального величине отклонения текущего значения давления углекислого газа первого ввода в коллекторе 2 от его заданного значения.

Расход углекислого газа по первому вводу на каждую колонну устанавливают в зависимости от отклонения текущего значения расхода хладагента на зту колонну от его задаваемоro значения, вычисленного в блоке 6 коррекции. Соответствующие, сигналы заданигг этих расходов поступают с выходов блока 6 коррекции на регуляторы 10 подачи углекислого газа по первому вводу.

Общий расход углекислого газа по второму вводу на отделение карбонизации устанавливают в зависимости от отклонения текущего значения нагрузки отделения карбонизации, оп.— ределяемой суммой значений расходов углекислого газа по первому и второму вводам, вычисленным по всем работающим аппаратам, от его заданного значения.

Сигнал о последнем поступает в систему на вход блока II по шине 12 задания общей нагрузки отделения.

1214588

Фактическое значение общей нагрузки отделения карбониэации определяют путем суммирования сигналов, пропорциональных расходам газон по первому и второму вводам на каждую из колонн, поступающих на входы блока 11 коррекции от регуляторов 10 и

13 подачи углекислого газа по первому и второму вводам. 10

Изменение суммарного расхода углекислого газа по первому вводу или заданного значения общей нагрузки отделения карбонизации вызывает изменение расхода углекислого газа по 1Б второму вводу на каждую из колонн, что приводит величину общего расхода углекислого газа по обоим вводам в соответствие с заданной.

Сигнал задания расхода углекисло- 20 го газа по второму вводу на каждую из колонн определяется посредством суммирования следующих двух сигналов: первого, пропорционального расходу углекислого газа по первому 25 вводу на .зту колонну, и второго, пропорционального отклонению фактической общей нагрузки отделения карбонизации по углекислому газу обоих вводов от ее заданного значения. 30

Сигналы задания нагрузки колонн по углекислому газу второго ввода поступают с выходов блока 11 коррекции расходов на соответствующие регуляторы 13 подачи углекислого газа по второму вводу.

Пример. Отделение карбонизации включает три колонны, работающие в режиме осаждения.

Первая колонна находится н работе после промывки 10 ч, вторая—

34 ч, третья 58 ч.

От отделения задана общая нагрузка по углекислому газу по перному и второму вводам, равная

18 тыс. м /ч, при этом устанавли3 вают следующие расходы углекислого . газа на каждую из колонн: по первому вводу (), = Я = Q, =2500 м /ч

И 33 по второму вводу Q =Я =(3500 м /ч.

Температуру выходящей суспензии на каждой иэ колонн устанонили равной заданному значению t t =

0 г 30 С, при этом расходы хладагента составили Qi 40 м /ч, Q" 45 м /ч, а у

Ц - 50 м /ч, т.е. имели различные значения, что обусловлено различной степенью инкрустированности колонн.

Давление углекислого газа первого ввода в сбщем коллекторе установили равным заданному значению

Р =Р =3,5 ати.

Средний размер кристаллов бикарбоната натрия в выходящей суспенэии составил бО-70 мкм.

Таким образом, в момент включения системы фактическая суммарная нагрузка отделения карбониэации, давление углекислого газа первого ввода в общем коллекторе и температуры выходящей из каждой колонны суспенэии были равны заданным значениям, а расходы хладагента на колонны отличались по величине.

В соответствии с описанным ал— горитмом в блоке коррекции расхода углекислого газа первого ввода было вычислено задаваемое для каждой колонны значение расхода хладагента. Оно составило 45 м /ч.

Поскольку величина заданаемого х расхода хладагента больше Q, и меньх

D ше Q были сформированы управляющие сигналы на увеличение расхода углекислого газа первого ввода на первую колонну и уменьшение — на третью, вследствие чего расходы углекислого газа первого ввода на каждую из колонн составили.

Г

2650 м /ч, О,г = 2500 м /ч, 0 .=

= 2350 м /ч. В блоке коррекции расходов углекислого газа по второму вводу были сформированы управляющие сигналы на изменение расходов углекислого газа второго ввода в соответствии с изменение расходов углекислого газа первсго ввода, после чего они составили Q, =3710 м /ч, тт

3500 м /ч„Q =3290 м /ч. В ре—

tf 9 и зультате функционирования системы менее инкрустированная первая колонна была догружена и более инкрустиронанная третья — разгружена, при этом текущее значение общей нагрузки отделения карбонизации осталось равным заданному. Такое распределение нагрузки более близко к оптимальному, о чем свидетельствует и улучшение качества кристаллов бнкарбоната натрия в выходящей суспенэии, средний размер которых составил 8090 мкм.

1214588

При такой же нагрузке отделения при управлении способом-прототипом соседний размер кристаллов бикарбоната натрия составляет 70-80 мкм.

Через 2 ч работы общая нагрузка отделения карбонизации была снижена на 300 м /ч ° На вход блока коррек ции расходов углекислого газа второго ввода от шины задания общей наг- 10 рузки поступил сигнал, соответствующий суммарному расходу углекислого газа по обоим вводам Q=17,7 тыс.м /ч, Отклонение текущего значения нагрузки .(!8 тыс.м /ч) от задаваемого 15

3 значения вызвало уменьшение расходов углекислого газа по второму вводу на каждую иэ колонн, после чего и 3 и они составили: Q = 3620 м /ч, Q

3 II Ф

=3400 м /ч, Q > =3180 м /ч. Расходы 20 углекислого газа по первому вводу

I 9 остались неизменными. Q =2650 м /ч, С! 2500 м /ч, Ц 2350 м /ч. ПосI 3 I 3 кольку общая нагрузка на каждую из колонн уменьшалась, понизилась и 25 температура выходящей суспенэии и для ее стабилизации на заданном значении (t 30 С) потребовалось меньшее количество хладагента. В связи с этим расходы хладагента на каждую 3п к к к из колонн составили: Q = Q Q

1

43 м /ч.

Давление углекислого газа первого ук -тк ввода в общем коллекторе P =Р

= 3,5 ати.

Средний размер кристаллов бикарбоната натрия в выходящей суспенэии составил 65-95 мкм, тогда как при управлении распределением нагрузки согласно способу-прототипу при суммарной нагрузке отделения ! 7,7 тыс.м /ч средний размер кристаллов бикарбоната натрия составляет 75-85 мкм.

Через 1,5 ч работы давление углекислого газа первого ввода в общем коллекторе понизилось до 3,4 ати.

Отклонение между заданным (Р " = — 3,5 ати) и текущим значением давления (Р " =3,4 ати), вычисленное в блоке коррекции расходов углекислого газа первого ввода, вызвало уменьшение расходов углекислого газа первого ввода на каждую из колонн, пос1 ле чего они составили Qg 2540 м /ч, =2390 м /ч, Q =2240 м /ч.

Соответственно снизилось и текущее значение общей нагрузки в отделении карбонизации. Вычисленное в блоке коррекции расходов рассогласование между текущим (17,37 тыам /ч)

3 и заданным (l?,? тыс.м /ч ) значениями общей нагрузки вызвало увеличение расходов углекислого газа второго ввода на каждую иэ колонн.

В результате установились следующие расходы углекислого rasa второго ввода: Я = 3720 м /ч, и и

= 3510 м /ч, Q =3300 м /ч.

Расходы хладагента на каждую из колонн с ос тав или . х х к У

Q =Q -Q = 43 м /ч.

Температура выходящей суспензии: с -е = t =30 C.

Давление углекислого газа первого ввода в общем коллекторе Р тк

-тк

=Р = 3,5 ати.

Средний размер кристаллов бикарбоната натрия в выходящей суспензии составил 75-85 мкм. При управлении процессом согласно способу-прототипу при суммарной нагрузке отделения

Ю

17,7 тыс.м /ч средний размер кристаллов бикарбоната натрия составляет 65-75 мкм.

Технико-зкономические преимущества способа по сравнению с базовым объектом состоят в улучшении качестна кристаллов бикарбоната натрия в суспензии за счет обеспечения оптимального распределения нагрузки

IIo карбонизационным колоннам.

1214588

Составитель Г .Orаджанов

Редактор H,Êèøòóëèíåö Техред А,,БабинецКорректар.О.ЛугoBGH

Заказ 844/30 Тираж 452 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретеНий и открытий

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

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