Способ управления процессом кристаллизации

, ГО П И С А Н И Е (11)568444ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик122) Заявлено 28.11.75 (21) 219384 м заявки-присоединен 23) Приорит Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий 53) УДК 66,012-52(088,8) 143) Опубликовано 15,08,77. Бюллетень(45) Дата опубликования описания 17.11.77(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КРИСТАЛЛ ИЗАЦИ ИИзобретение относится к области автоматического управления процессами кристаллизации и может применяться в химической промышленности.Известен способ управления процессом кристаллизации путем охлаждения жидкой кристаллизующейся смеси с регулируемой постоянной скоростью или регулируемой постоянной разностью температур смеси и охлаждающей жидкости 1, 10Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является способ управления процессом кристаллизации путем регулирования скорости охлаждения кристаллизующейся смеси в зазисимостн 15 от разности температур смеси в верхней части и на выходе реактора 21. В случае автоматизации непрерывного технологического процесса одновременно с созданием физических условий для образования веществ с за данными свойствами возникает задача, связанная с,необходимостью обеспечить достижение фильтруемого состояния смеси за минимально короткий промежуток времени, тем самым обеспечить минимальный объем реакционной аппаратуры .и .высокую эффективность процесса. Известный способ для решения этой задачи не пригоден.С целью повышения эффективности процесса в предлагаемом способе скорость ох- З 0 лаждения кристаллизующейся смеси регулируют экстремально в зависимости от значения критерия цроизводительности процесса, причем в качестве критерия производительности процесса используют количество потерь готового продукта,На фиг. 1 представлена схема реализации способа автоматического ретулирования процесса кристаллизации; ва фиг. 2 - кривая экстремальной зависимости степени связывания мочевины от скорости охлаждения смеси с интенсивным перемешаванием.Способ осуществляется следующим образом.Водный раствор мочевины, содержащий 65 - 70 вес. % мочевины при 85 - 90 С по трубопроводу 1 и расплавленный парафин при 60 С по трубопроводу 2 поступают в реактор-кристаллизатор у, где мочевина соединяется с парафином, образуя кристаллы аддукта, Получаемая суспензия по трубопроводу 4 непрерывно перетекает в аппарат 5. в котором кристаллы отделяются от маточного раствора, выводимого на переработку по трубопроводу б, и высушивается подогретым воздухом, поступающим в аппарат 5 по трубопроводу 7. Высушенный аддукт направляется в плавитель 8, а часть его, пропорциональная количеству мочевины в исходном растворе, с помощью дозатора 9 по тр5 1 О 15 00 65 бопроводу 10 рециркул;рует з реактор-кристаллизатор 3 для образозанця центров начала кристаллизации и ускээения процесса связывания мочевичы.В процессе нагрева до 135 в 1 С аддукт плавится, разлагается и в декантаторе 11 разделяется на слой парафина и расплазлечной мочевины. Парафин через перелив по трубопроводу 12 поступает в теплообменнцк 13, где отдает тепло воздуху, предназначенному для сушки аддукта, а затем реццркулцрует по трубопроводу 14 в реактор-кристаллцзатор 3; мочевин,а из декантатора 11 по трубопроводу 15 выводится на грануляццю.Исходный раствор мочезцны поступает з кристаллизатор с предыдущей технологической стадии, и поэтому неизбежны колебания его температуры и концентрации в пределах, указанчых выше. Эти изменения наряду с другими, присущими процессу кристаллизации, являются возмущающими факторами для схемы управления узлом крцсталлизашгц и выделения мочевины. Регулятор 16 выполняет известную функцию стаб:л:заццсоотношения исходных реагентов с тем, чтобы весовое соотношение парафина к мочевцче поддержизалось постоянным и было равно 1: 3,5 (кг/кг), Независимой переменной зелцчиной для регулятора 16 является сигнал от функционального блока 17, который формирует произведение сигналов от расхогэмера 18 и концентратомера 19, характеризующее количество мочевпны, поступающей на кристаллизацию.Этот же сигнал от функционального бло. ка 17 поступает в качестве задания на дозатор 9 регулируемых кристаллов готового аддукта, обеспечивая их пропорциональную и- дачу в реактор 3 для интенсификации прэцесса кристаллизации и связывания моче- вины.Скорость охлаждения реакционной смеси в реакторе 3 может быть различной в зависимости от количества охлаждающей жидкости, проходящей в единицу времени через его рубащку из трубопровода 20. Температура и теплоемкость хладагента не регулируются и принимаются на определенном дл- тельном отрезке времени постоянными, Скорость снижения температуры з реакторе регулируется с помощью клапана 21 таким образом, что при необходимости увеличения скорости охлаждения клапан увеличивает подачу хладагента, и, наоборэт, тля снжения скорости охлаждения реакционной сме:н уменьшает подачу хладагента.Сигнал на клала; 21 поступает о экс; мального регулятора 22, который отыскивает и поддерживает такое положение клапана 21, т. е. величия скорое; . хлажленця реа"- ционной смеси, которая обеспечивает макс . мальную степень сзязывания мэчевцны з аддукт, т. е. ее минимальные потери. При фиксированной производительности реакто 20 25 30 35 40 45 50 55 ра скорость охлаждения смес; однозначно определяется перепадом температуры (Л 1) до и после реактора. значе.це котэрого отрабатывается с помощью термопар 23 и функционального блока 24, Размеры реактора невелики ц рассчитаны на пятиминутное пребывание смс"и (предпочтительно 3 мин).Поток сто расплавленной мочевины, непрерывно 3."с,имой из декантатора 11 с помощью регуля,.ра уровя раздела фаз 26,измеряется расходомерэ 26, Рапо:ть сц налов, поступающих от расходомера 26 и функционального блока 7. отрабатываемая функциональным блоком 27, равна величине потерь мочевины в процессе кристаллизации. Задача упразленця узлом прцзчечяощцхся услэвцях проведения процесса со т- в достижении мцимального значения поте ь мочевины, т. е. минимальной величины сигнала, снимаемого с блока 27. Существование четко выраженной экстремальной зависимости между скоростью охлаждения (или перепадом температур Л 1 реакционной смеси до и после реактора) позволяет использовать для этих целей экстремальный регулятор 22, который производит в шаговом реверсивном режиме поиск необходимого значения, соответствующего минимально возможному значению потерь целевого продукта.Ре улятор 22 работает по пп гццпу запомцанця экстреу:,а 1 н м и потерь). Поцск экстремума осуществляется путем измечения регулятором 22 входного параметэа объекта-перепада температур з реакторе. Величина выходного сигнала регулятора, во- растая или убывая с постоянной скоростью, воздействует на исполнительный механизм регул 1 руощего клапана на линии подачи хлад- агента. Прц этом начинает менятьгя выходной параметр (регулируемая величина) - сигнал от функционального блока 27, поступающий на вход регулятора, Как только зеличинч этого сигнала достигнет минимального значения, запоминающее устройство регулятора 22, следящее за изменением регулируемой величины, зафиксирует это значение и при дальнейшем изм енении регулируемой величины онэ останется ецзменным. Когда разница запэмнепчэ-э л входного сигнала регулятора 22 достиг,ет заранее установленной в,- личины, регулятор осуществит реверс входной координаты объекта (перепада температур), сбросит запомненное значение экстремума и начнет отыскивать его новое значение Вецит скорости опояска реги лятэра воле пэ ожения экстрему.,а сжчо цзченять с помощью изменения настпойкн Пе улятора в зависимости от в а Фгкццонаг.- "й зависяости параметров процесса и диа л: "гкчх свойств системы управления В сэ: гст": "селятра 22 може быть.-,; и извсстый самонастраивающцй регулятор.Фукциочал,ная завц:имость потерь 1 це. левого продукта (критерия процесса, равно568444 фиг 1 значиого степени связывания мочевины) от скорости Ъ 1 арадльин) ее охлаждения выражается уравнением;13 = - 1,612 Г + 0,176 Р + 95,37+ 11,53.Существенная интенсификация процесса достигается в случае дооавки в реактор сухой измельченной мочевины для образования начальных центров кристаллизации.Кривая экстремальной зависимости степени связывания мочевины от скорости охлаждения смеси с интенсивным перемешиванием показывает, что без перемешивания кривая имеет более пологую форму и ее экстремум смещается в сторону увеличения скорости охлаждения,Формула изобретения 1. Способ управления процессом кристаллизации путем регулирования скорости охлаждения кристаллизующейся смеси в завися мости от разности температур .меси в верх.ней части и на выходе реактора, о т л и ч а ищ и й с я тем, что, с целью повышения эффек тлвности процесса, скорость охлаждения кристаллизующейся смеси регулируют экстремально в зависимости от значения критерияизводительности процесса.2. Способ по п. 1, отличающийсятем, что в качестве критерия производительности процесса используют количество потерь готового продукта,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Голубятников В. А. и др. Автоматизация процессов в химической промышленности. М., Химия, 1972, с, 127,202. Патент Бельгии Мо 713430, кл.В 01 Р 1/00 1968568444 короетпа охлом денюя смеси грод(мФиг.2 Составитель Т. Чулковажилова Текред М. Семенов Корректор В, Гутман актор Л. аз 649/1703 ЦНИ.ю ФО ь ф Л ф н Изд. М 66И Государственно.о комитета Спо де,зам изобретений и оМосква, Ж.35, Раушская н Тираж 947 Поди исновета Министров СССРткрытийб., д. 4/5