Способ автоматического управления процессом разложения минерального сырья кислотой в химическом реакторе непрерывного действия

оп ЮА н,ИЗОБРт Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 210778 (21) 2647502/23-26с присоединением заявки Ио(51) М. )(л.С 01 В 35/00 0 05 Р 27/00 Государстаеииый комитет СССР по делам изобретений и открытийФ.И. Бернацкий, Б,С. Братухин, А.А. Воронов, В.И. Гладков,В.В. Здор, А.Д. Касавин, Г.Г. Копылов, В,В. Лобанов,Ю,Л. Мартынюк, Ф,ф. Пашенко, Н.С. Райбман В,А. Трапезникови В,В. ЮрченкоПриморское ордена Знак Почета прочзводственноеобъединение Бор, Ордена Ленина Институтпроблем управления и Институт автоматики и процессовуп авления с вычислительным 1.ент ом АН СССР(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РАЗЛОЖЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ КИСЛОТОЙ В ХИМИЧЕСКОМ РЕАКТОРЕ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ Изобретение относится к области,химико-технологических процессовпереработки минерального сырья, вчастности боросодержашего сырьяна борную кислоту, и управления указанными процессами,Важным классом химико-технологических процессов переработки сырьяявляются процессы разложения минерального сырья кислотойОдним изтаких процессов является процесспроизводства борной кислоты.Известен способ производства борной кислоты методом сернокислотногоразложения боросодержашего минерального сырья - датолитового концентрата в реакторе непрерывного действия,При этом норма расхода серной кисло- .ты на одну тонну датолитового концентрата определяется на основе опыта 2 Ои интуиции технологического персонала 1 .Недостатком способа является то,что происходят большие колебания степени разложения и имеет место позышенный расход серной кислоты при изменении Физико-химических и гранулометрических свойств сырья.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является 30 способ автоматического регулированияпроцесса разложения Фосфатного сырьясерной кислотой в химическом реакторенепрерывного действия с заданным временем пребывания реакционной смеси(2) .В соответствии с этим способом навходе в реактор поддерживаются заданная величина весового расхода сырьяи заданный расход серной кислоты,при этом концентрация серной кислотыподдерживается на требуемом уровнеавтономным регулятором,Однако при осушествлении этогоспособа учитываются изменения физикохимических свойств сырья (минерало"гического, гранулометрического и химического состава), а также изменениявесового расхода минерального сырья(в пересчете на сухое вешество) из-заколебаний влажности и изменения весового расхода серной кислоты (в пересчете на 100-процентную концентрацию)из-эа колебаний плотности и концентрации. Вместе с тем эти изменения оказывают сушественное влияние на ходтехнологического процесса и во многихслучаях приводят к. большим колебанияхстепени разложения, перерасходу кислоты, снижению степени извлеченияполезного компонента из исходногосырья и, следовательно - к повышениюсебестоимости продукции,Цель изобретения - увеличение степени извлечения полезного компонентаиз исходного сырья и снижение расходакислоты за счет повышения качестварегулирования (в условиях.измененияфизико-химических свойств, поступающих в реактор компонентов),Это достигается тем, что расходыминерального сырья и кислоты регулируют в зависимости от изменения концентрации и температуры кислоты,плотности пульпы, содержания бора вминеральном сырье, избыточной кислотности и степени разложения минерал:ьного сырья с учетом модели процесса.Указанная модель процесса представляется в виде" .= Р(б,х,ц,) (7)где У, - векторвыходных показателей процесса, например,остаточная кислотностьстепень разложения датолитаЩ) Ри т,п,;х - вектор контролируемых входных переменных, например,показатели Физико-химических свойств сырья и кислоты - содержание бора и ЗОкагьцита в сырье,соотноше -ние "кислота-твердое,темпеоатура смеси в реакторе, влажность камерногопродукта, давление камер-, Заного продукта и т,п,;ц - вектор управляюших переменных, например, расходы сырьяислоты, концентрация кислоты и температура смеси вреакторе;а - вектор параметров модели.Другое Отличие предлагаемогс способа состоит в том что в качествемодели процесса использую. адагшивную модель-:е а й - )х;(й)+хо,н - 1)о.,(к) ( ) являюцуюся частным случаем выраже- ния (1), параметры которой уточняются 5;, по алгоритму+г(,)ф О,-(И)в реальном масштабе времени.Здесь а, (И) - параметры модели; хИ) - коктролируемые входные переменные; 1 = 1,п; и;(1 - управляющие переменные, 1 = 1 е; у,я(Ы) прогнозируемое значение выходной переменной; И - ксмер измерения, у(И) значение выходной переменкой процесса;- некоторый параметр,Принципиальное отличие предлагаемого способа управления от известных способов управления процессомразложения минерального сырья заключается в использовании математическоймодели процесса разложения в химическом реакторе,. Применение такой моделипозволяет учитывать изменение дизико-химических свойств сырья и кисло-.ты (микерагогический, гракулометрический " химический состав) и выбирать расходы поступающих в реакторкомпонентов кОторые Обеспечиваютдостижение заданной степени разло-.жения полезных компонентов, повышение точности поддержания заданнойстепени разложения и снижение расхо,да кислоты. На чертеже, в качестве примера,ггредставлена одна из возможных Функциональных схем сисем управления,реализующая предложенный способ, ,:рименителько к процессу серкокислотнаго разложения датолитового конце.трата,Система содержит измерительные датчики 1-7 реактор 3 непрерывного действия; исполнительные механизмы 9. 10;вычислительные блоки 11 -13; регуляторы 14, 15; блок 16 идентиФикации;блок 17 прогнозирования, блок 18 оптимизации трубопровсды 19,20,В реактор 8 непрерывного действияпо трубопроводу 19 поступает пульпадатолитового концентрата и го трубопроводу 20серная ;испо-,а ПО измеренным значениям объемного расхода Я (датчик 1) и г:лотнссти р (датчик 2) пульпы в блоке 11 спределяется весовой расход датолитс;водо концентрата в 1 ересчете на сухое вещест:во (1 ь. Сигнал, пропорциокалькыйЗсгразнос.ги й Сто заданного С,.,Фактического С, весового расходаконцентрата, поступает на регулятор14, который через исполнительный механизм 9 изменяет расход пульпы :ак,гчтобы обеспечить условие й. С 1 ь .= О,Измеренное датчиком 4 значениеОбъемного расхода Оск и концентрацииС, (датчик 5) серной кислоты поступает в блок 12, в котором. определяется весовой расход в пересете на100 в процентн серну.а кислоту (мокогидрат), Полученные значекия весовыхрасходов кислоты и конце,трата поступают в блок 13, в .отер и рассчитывается удельный расход кислотыСигнал разнОсти л Б Аае:ическОГО ги заданного Ь удельного расхсдакислоты поступает на регулято,который через исполкитспькый механизм 10 изменяет расход кислоты ."аким образом, чтобы Об спечить условие 6 Б = О,Указанные выше параметрыр а та.кжезначение концентрации г 1 олезкого компонента в сырье В. Оизмеряемое датчиком 3, степени разложения полезного компонента (датчик б) и значение