Система регулирования концентрацииповерхностно-активного вещества b pact-bope

Система регулирования концентрацииповерхностно-активного вещества b pact-bope

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.07.79 (21) 2795809/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (51) М. Кл.з

G 05 D 11/02

Гееудлрстееннмй комитет по лелем изобретений и еткрмтий

Опубликовано 30.06.81. Бюллетень №24

Дата опубликования описания 05.07.81 (53) УДК 621.525 (088.8)

f . (. 1 Ф„tyq

/ Э . г1." .;

М. М. Дранчук, И. С. Кисиль, B. В. Бочаров, А. Г. МаЫкЬ,.Р. 1. Боди ар,, А. Е. Фролов, E. И. Онтин, И. Г. Легкодух и А. А. ФАЙВ .-"

6Мq рр (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ивано-Франковский научно-исследовательский институт нефти и газа (54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ

ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА В РАСТВОРЕ

Изобретение относится к технике измерения и регулирования физико-химических свойств жидких сред и мо кет быть использовано для автоматического регулирования концентрации поверхностно-активного вещества (ПАВ) в технологических растворах при производстве ПАВ и их применении в нефте-химической, нефтеперерабатывающей, угольной и других отраслях промышленности, где технологические процессы протекают с применением растворов ПАВ.

Известно устройство для измерения поверхностного натяжения (ПН) жидкостей, работающее по методу максимального давления в газовом пузырьке, выходящем из отверстия калиброванного капилляра, содержащее пневматическую дроссельную и электрическую схемы измерения, пневмоэлектрический преобразователь, капилляр и барботажную трубку, задатчик времени существования поверхности раздела фаз, формирователи большого и малого пневматических подпоров и синхронизатор режима образования пузырьков 11). 26

Однако с помощью этого устройства мож но только измерять поверхностные свойства приготавливаемых 1 встворов.

Наиболее близкой к предлагаемой по своей сущности является система, содержащая датчики расхода веществ, например поверхностно-активного вещества и растворителя, подключенные к регулятору соотношения, выход которого соединен с управляющим входом исполнительного механизма, установленного на одной из линий подачи вещества в смеситель (2).

Недостатком известных систем является невозможность автоматического регулирования качества раствора по необходимому параметру качества выходного продукта.

Кроме того, на качество выходного продукта при приготовлении раствора ПАВ влияют и физико-химический состав растворителя, который может изменяться во времени (например водопроводная вода для водорастворимых ПАВ).

Цель изобретения — повышение точности путем регулирования качества приготавливаемого раствора поверхностно-активного вещества независимо от изменяющихся свойств исходных смешиваемых поверхностно-активного вещества и его растворителя.

Поставленная цель достигается тем, что в систему регулирования концентрации по842730 верхностно-активного вещества в растворе, содержащую датчики расхода поверхностноактивного вещества и растворителя, подключенные к регулятору соотношения, выход которого соединен с управляющим входом исполнительного механизма, установленного на одной из линии подачи веш,ества и смеситель, устанг лены блок измерения поверхностного натяжения жидкости, барботажная трубка и капилляр которого размещены в кювете, подключенной к вь.ходу смесителя, и подключенный к выходам блока измерения поверхностного натяжения жидкости дифференциальный усилитель давления, выход которого подключен к корректирующему входу регулятора соотношения.

На чертеже приведена принципиальная схема системы автоматического регулирования концентрации поверхностно-активного вещества в растворе.

Система состоит из измерительного капилляра 1 и барботажной трубки 2, размещенных в исследуемый раствор, движущийся через проточную кювету 3 пневматической дроссельной измерительной схемы, включающей регулируемые пневмосопротивления 4 и 5, задатчик времени существования поверхности раздела фаз, выполненного на трехмембранном реле 6, регулируемом пневмосопротивлением 7 и постоянной пневмоемкостью 8; формирователей большого и малого пневматических подпоров, собранных соответственно на постоянных пневмосопротивлениях 9 и 10 и на регулируемых пневмосопротивлениях 11 и 12; синхронизатора режима образования пузырьков, собанного на реле 13 вместе с управляемым коммутирующим устройством, собранным на реле 14; смесителя 15 дифференциального усилителя 16 давления и регулятора 17 соотношения с коррекцией по третьему параметру.

Задатчик времени существования поверхности раздела фаз выполнен по известной схеме в виде генератора прямоуголь ых пневматических импульсов. Время существования поверхности раздела фаз настраивают с помощью регулируемого пневмосопротивления 7. Стабилизатор пневматического питания состоит из шарикового стабилизатора 18 и постоянного пневмосопротивления 19. Элементы 1, 2, 4 — 14, 18 и 19 составляют измерения поверхностного натяжения жидкости.

Дифференциальный усилитель 16 дав> ления предназначен для усиления измеренной разности давления в газовых пузырьках, синхронно образующихся из измерительного капилляра и барботажной трубки, в исследуемый раствор в момент максимальных в них давлений, пропорциональной поверхностному натяжению исследуемого раствора и преобразования этой разности давлений в унифицированный пневмати15

) ч ческий сигнал 0,2 — 1,4 10 кПа. Он состоит, например, из корпуса 20, двух герметично разобщенных сильфзнов 21, жестко соединенных с рычагом 22, управляющим заслонкой регулируемого пневмосопротивления 23 и постоянного пневмосопротивления 24.

В предлагаемой системе может быть использован также любой другой известный дифференциальный усилитель давления с унифипированным выходным пневматическим сигналом.

Регулятор 17 соотношения двух потоков с коррекцией соотношения по третьему параметру, применяемый в предлагаемой системе (йапри мер регулятор ПРЗ вЂ” 24 системы «Старт»), позволяет вырабатывать выходной аналоговый пневматический сигнал, поступающий на вход мембранного исполнительного устройства 25 (например типа ПКН) пропорциональный настроенному соотношению потоков, причем величина настройки соотношения в процессе работы регулятора может изменяться пропорционально изменению усиленной разности давлений, измеренной с помощью измерительного капилляра и барботажной трубки, пропорциональной поверхностному натяжению исследуемого раствора, поддерживая эту разность постоянной путем изменения соотношения дозируемых и смешиваемых ПАВ и его растворителя.

Корректирующий вход регулятора соединен непосредственно со входом дифференцтального усилителя давления, а два других входа регулятора соединены с линиями подачи ПАВ и его растворителя посредством известных разделителей 26 (в качестве которых могут применяться и датчики расхода) . Проточная кювета 3 предназначена для непрерывного отбора и обеспечения плоскопараллельного течения исследуемого раствора ПАВ и его растворителя в процессе измерения и регулирования. Конструктивно проточная кювета выполнена в виде желоба с входным штуцером на уровне дна и выходным штуцером, соединенным с плавнорасширяющимся раструбом, расположенным на уровне переточной кромки, ограничивающей верхний уровень исследуемого раствора в кювете. Линии 27 — 29 обеспечивают подвод растворителя и поверхностно-активного вещества. ную трубку 2 погружают в исследуемый раст -.Работа системы автоматического регулирования концентрации поверхностноактивных веществ в растворе осуществляется следующим образом.

Измерительный капилляр 1 и барботажвор ПАВ на одинаковую глубину. В схему подают пневматическое питание давлением 1,4 10- кПа. С помощью пневмосопротивления 7 настраивают необходимое время

842730 существования поверхности раздела фаз жидкость — газ. От формирователя 12 малого пневматического подпора к капилляру подводится постоянный пневматический сигнал величиной больше давления, создаваемого столбом жидкости, равной глубине погружения капилляра, но меньше максимального давления в газовом пузырьке, образующемся из капилляра, в момент его отрыва. Под действием этого давления мениск жидкости опускается и удерживается в положении, близком к нижней кромке измерительного капилляра. Через заданное время от формирователя 10 большого пневматического подпора на измерительный капилляр поступает пневматический импульс давления, под действием которого растет внутреннее давление в газовом пузырьке до максимального, после чего происходит его отрыв. Временем подачи давления малого и большого подпора управляет задатчик времени существования поверхности раздела фаз, собранный на пневмореле 6, причем в момент подачи импульса- давления большого подпора формирователь малого подпора отключается, а давление в газовом пузырьке растет до максимального за счет давления большого подпора. Аналогично подаются давления малого и большого пневматического подпора на барботажную трубку через пневмосопротивления 11 и 9. Синхронностью образования газовых пузырьков из измерительного капилляра и барботажной трубки управляет синхронизатор режима образования пузырьков.

После достижения максимальных давлений в газовых пузырьках измерительного капилляра, барботажной трубки и отрыва пузырьков от них система приходит в исходное положение: закрываются выходы формирователя малого подпора. Мениски жидкости в измерительном капилляре и барботажной трубке опускаются в нижнее положение и удерживаются в нем до поступления следующего управляющего импульса от задатчика.

Сформированная разность давлений поступает на вход дифференциального усилителя 16 давлений, усиливается и поступает на корректирующий вход регулятора 17 соотношения. Усилитель настраивают таким образом, что заданному минимальному значению разности давлений, соответствующей номинальной концентрации конкретного

ПАВ и поступающей на входы усилителя, соответствует усиленный им сигнал, равный 0,2 10 кПа, а по мере уменьшения концентрации ПАВ в растворе ниже оптимальной поверхностное натяжение возрастает, что приводит к возрастанию разности давлений, поступающей на входы усилителя, и выходной сигнал пропорционально увеличивается до значения 1,4. 10 кПа.

При возрастании концентрации ПАВ в раст5

Зо

55 воре или поверхностной активности ПАВ выше оптимальной поверхностное натяжение уменьшается, что приводит к уменьшению разности давления на входе дифференциального усилителя и усиленного пневматического сигнала на его выходе.

Усиленный корректирующий сигнал, пропорциональный поверхностному натяжению раствора ПАВ, поступающий на вход регулятора 17, корректирует его настроенное значение соотношения таким образом, что при увеличении корректирующего сигнала выходной сигнал регулятора увеличивается и наоборот.

Выходной управляющий сигнал регулятора соотношения поступает в верхнюю управляющую камеру мембранного исполнительного устройства 25, находящегося на линии подачи растворителя, применяемого ПАВ. Мембранное исполнительное устройство приводит в движение шток, соединенный с плунжером проходного регулирующего клапана. Регулирующий клапан, перемещаясь пропорционально управляемому сигналу регулятора, регулирует расход растворителя ПАВ в линии его подачи 27 в смеситель 15. По линии 28 под избыточным давлением подается в смеситель смешиваемое поверхностно-активное вещество или его раствор концентрации выше необходимой. С выхода смесителя часть приготовленного раствора ПАВ непрерывно поступает по линии 29 на вход проточной кюветы для измерения.

Необходимая концентрация смешиваемых ПАВ и его растворителя в приготавливаемом растворе обеспечивается регулированием расхода растворителя при постоянном расходе ПАВ. Причем концентрация

ПАВ в растворе автоматически поддерживается на таком уровне, чтобы поверхностное натяжение приготавливаемого раствора было минимальным. При отклонении поверхностных свойств исходных смешиваемых

ПАВ и его растворителя от первоначальных регулируемая концентрация их в растворе будет изменяться таким образом, чтобы обеспечить минимальную заданную величину поверхностного натяжения приготавливаемого раствора ПАВ.

Использование новых элементов с целью автоматического регулирования качества приготавливаемого раствора ПАВ независимо от изменяющихся свойств исходных смешиваемых ПАВ и его растворителя позволяет при строго фиксированном времени существования поверхности раздела фаз автоматически регулировать концентрацию смешиваемых компонентов с коррекцией по необходимому поверхностному натяжению непосредственно в производственных условиях производства и применения ПАВ, что приводит к улучшению качества выходного приготавливаемого продукта.

842730

Формула изобретения

Составитель О. Гудкова

Редактор Н. Кешеля Техред А. Бойкас Корректор В. Бутяга

Заказ 5098/57 Тираж 940, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Система регулирования концентрации поверхностно-активного вещества в растворе, содержащая датчики расхода поверхностно-активного вещества и растворителя, подключенные к регулятору соотношения, выход которого соединен с управляющим входом исполнительного механизма, установленного на одной из линии подачи вещества в смеситель, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования 10 в ней установлены блок измерения поверхностного натяжения жидкости, барботажная трубка и капилляр которого размещены в кювете, подключенной к выходу смесителя, и подключенный к выходам блока измерения поверхностного натяжения жидкостей дифференциальный усилитель давления, выход которого подключен к корректирующему входу регулятора соотношения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 603879, кл. G 01 N 13/02, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР № 254142, кл. G 05 D 11/02, 1970 (прототип) .