Способ регулирования процесса перемешивания в аппаратах с мешалкой

СООЗ СОВЕТСНЙХ .сщциравнижРЕСПУБЛИК А ае и,.В 010 7/00. С 05 0 27 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. ЬаМ ГОСУДАРСТВЕННЬЮ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПЮ(56) 1. Авторское свидетельствоСССР В 465215 кл, В 01 Л 1/00,1973.2. Авторское свидетельство сссРМ бф 9713, кл. В 01 Р 7/00, 1977(54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ В АППАРАТАХ С МВЙАЛКОЙ путем изменения скорости вращения мешалки в зависимости от отклонения технологического параметра от заданного, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности перемешивания и снижения энергозатрат за счет повышения точности регулирования, скорость вращения мешалки изменяют с учетом распределения концентрации дисперсной фазы по высоте реактора и изменения расходов сплошной и дисперсной фаз.65 Изобретение относится к химической технологии, в частности к процессам управления перемешиванием,и может быть использовано в химической, лакокрасочной, нефтехимической и других отраслях промьыленности,Известен способ регулированияпроцесса перемешивания в аппаратахс мешалкой путем изменения вращения вала в зависимости от вязкости10перемешиваемой среды и ее объема 1Недостатком такого способа является низкая эффективность регулирования, так как мощность, затрачиваемая на перемешивание, определяется не только вязкостью перемешиваемой среды, но и другими факторами, не учтенными в данном способе -плотностью перемешиваемой среды, раэ-ностью напряжений межфазового контакта, диаметром аппарата и его отношением к диаметру мешалки, типомперемешивающего устройства.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является. способ регулирования процесса перемешиванияв аппаратах с мещалкой путем изменения скорости враЩения вала в завиеимости от глубины воронки перемешиваемой жидкости (2).Недостатком такого способа является то,что он применим только длягладкостенных аппаратов. Для аппа. ратов с. внутренними теплообменнымиустройствами, а также для аппаратов З 5 с отражательными перегородками, такой способ неприменим, так как ваппарате отсутствует воронка, а именно такие аппараты широко применяютсяв промыаленности. 40Цель изобретения - повышениеэффективности перемешиванияв реакторах с отражательными перегородкамии снижения энергозатрат эа счет повышения точности регулирования. 45Эта цель достигается тем, чтоскорость вращения мешалки изменяютс учетом распределения концентрациидисперсной фазы по высоте реактораи изменения расходов сплошной и дис-,5 Оперсной Фаэ.Существует оптимальная скоростьвращения вала мешалки, при которойдостигается требуемое качество перемешивания при минимальной затратемощности. Повышение скорости приводит к избыточным энергозатратам,снижение скорости - к ухудшению перемешивания.За критерий качества перемешивания в реакторе берется распределениемконцентрации дисперсной фазы по высоте реактора, которое при отборесверху подчиняется зависимостиРевьюк = се%где х , - концентрация днсперснойФазы вверху реактора(на выходе);х - средняя концентрация дисперсной фазы в реакторе;Ре - число Пеклее =где Н - высота заполнения реактора,м при отборе сверху в про-,цессе перемешивания не изменяетсяМ - средняя скорость осаждения"2 3Д = 0,4350ид П,где ф - поверхностное натяжение награнице раздела фаз., П/м9 - плотность сплошной Фазы,кг/ З,р - плотность дисперсной фазы,кг/у3р - плотность перемешиваемойсреды, кг/м 3Ч - объем перемешивания, ми - скорость вращения мешалки,с-й - диаметр мешалки, м0 - диаметр аппарата, м,,и. - вязкость сплошной фазы, Пасвязкость дисперсной Фазы,Па с;П - параметр, зависящий от кон- струкции мешалки.В общем виде зависимость концентрации на выходе можно представить ввиде хВЫх = 1(хср,п,ф),где х = Е 2 ( у) - функция средней плотности перемешиваемой жидкости в реакторе, зависит от соотношения подач смешиваемых дисперсной и сплошной фаз.ф 3( с Р,а, Н 0 Йрл П) функциЯ;зависящая от конструкции аппарата и, мешалки, характеристик перемешиваемых жидкостей. Для данного технологического процесса (перемешивание определенных жидкостей в реактоРе ,определенной конструкции) ф =; спиэл.И ходе ведения процесса может изменяться плотность перемешиваемой среды вследствие соотношения подач перемешиваемых жидкостей; что приводит к необходимости изменения эарачиваемой на перемешивание мощности.1030002 Система управления учитывает этиизменения, анализирует их и выдаетсоответствующее воздействие на двига.тели для увеличения или уменьшенияскрости вращения.На чертеже представлена схема реализации способа для реактора перемешивания в системе жидкость-жидкость,Реактор состоит из корпуса 1 цилиндрической форьы, в котором сооснона валу 2 размещена мешалка 3Реактор снабжен вертикальными отражательными перегородками 4 высотой Н.Сплошная Фаза перемешивания (парараметры у , )поступает по линии 5через расходомер б во входной патрубок 7. Дисперсная Фаза перемешиванияпараметры уи )поступает по линии8 через расходомер 9 на щелевой распределитель 10.Перемешанный раствор выводят изреактора переливом через выходнойпатрубок 11; В реакторе установленыцатчики 12 и 13 концентрации, сигналы которых поступают в логическийблок 14 и устройство 15 управления,связанное с помощью исполнительногомеханизма 16 с электродвигателем 17мешалки.Способ регулирования осуществляется следующим образом. ЗОУстройство управления 15 получаетот датчика 12 концентрацию хеы верх"ней части реактора, а из средней части реактора - концентрацию х отдатчика 13.В зависимости от соотношения хи х устройство управления вйдает на исполнительный механизм 16 управления двигателем 17 соответствующее воздействие: если40 Ре) хе - 1 скорость двигателя уменьшается,Кроме того, стабилизацию режимаперемешивания и устранения перерегу-,лирования пульсаций )осуществляетконтур управления по скорости изменения регулируемого параметра (датчик б расхода сплошной Фазы, датчик10 9 расхода дисперсной. Фазы, логический блок 14, устройство 15 управления, исполнительный механизм 16, двигатель 17 ),Таким образом, общая зависимостьскорости вращения мешалки меет вид йх,и (хсР ю дф Ре ю хвых) в Составитель В, Васин Редактор А. Шандор Техред И,Метелева Корректор В, ГирнякЗаказ 5032/9 Тираж 688 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 х 1 хРеВы к ср ескорость двие -1 гателя увеличивается, если х ,у где: критерий Ре задает требуемое качество перемешивания. Расходы дисперсной Фазы с датчика 9 и сплошной фазы с датчика б подаются на логический блок 14, что с учетом существующей концентрации хр в реакторе и объема перемешиваемой жидкости формируется сигнал Йх /Й 1, поступающий в блок 15: управления для корректировки управления двигателем.Применение способа позволяет значительно (на 30-50 снизить энергопотребление реактора, так как позволяет минимизировать мощность, потребляемую двигателем по критерию качества перемешивания, т.е. является оптимальным с точки зрения энергозатрат. Кроме того, способ позволяет получить конечный продукт постоянного состава за счет стабильного режима перемешивания.Экономический эффект от внедрения способа регулирования на трех реакторах стадии гипохлоритной очистки в производстве капролактама составит 25 тыс, руб. в год.