Способ регулирования состава формовочного раствора

ОП ИСАЙИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистическик Республик(22) Заявлено 17.05,73 (2 9191 23-2 б с присоединением заявки 3 Й ерддретееннаВ еоантеодете Меннетрод ОИрде Аелда ндооретеннЯе открыто 3) Приоритет(43) Опубликован (45) Лата опубли УДК бб.012 - 52(71) Заявите невский институт автоматики им. ХХУ съезда КП(54) С Б РЕГУЛИРОВАНИЯ СОСТАВА фОРМОВОЧНО 1 РАСТВОРА Изобретение относится к автоматиза ции технологических процессов химических производств, а именно к способу контроля и регулирования состава формовочного раствора вискозно-кордного производства.Известен способ регулирования состава формовочного раствора путем контроля величины его рН )1 .По технической сущности к предлагаемому способу близок способ контроля и регулирования концентрации сульфата цинка, серной кислоты в формовочном растворе путем изменения расхода упаренного раствора осадительной ван- т ны по величине плотности формовочного раствора, расхода концентрированной серной кислоты.,по ее концентрации в формовочном растворе, вычисленной путем измерения его плотности и электропроЮ водности, и маточного раствора осади- тельной ванны 21.Недостаток известных способов сос.- тоит в том, что индикаторные электроды, чувствительные к окислительно-восстановительному потенциалу данной системы, отравляются некоторыми типами поверхностно-активных веществ, которые добавляют в некоторых случаях в формовочные растворы для снижения их поверхностного натяжения. В результате понижается точность регулирования качественных показателей этого раствора.С целью повышения точности регулирования по предлагаемому способу определяют кослотность формовочного раствора по концентрации серной кислоты и активности концентрации ионов водорода в нем и по разности между полученными величинами регулируют расход маточного раствора осадительной ванны.Ь интервале требуемых. концентраций серной кислоты в формовочном растворе (1-2 моль) при отсутствии солей в нем количество недиссоциированных молекул этой кислоты ничтожно мало;практически серная кислота полностью диссоциирует в растворе по первой ступени. Диссоциация бисульфат-иона при этом идет не полностью. Степень диссоциации по второй ступени приблизительно 0,3.При введении в водный раствор серной кислоты нейтральных солей сульфатов диссоциация бисульфат-иона значительно затрудняется, что сдвигает равновесие диссоциации влево, Ионный состав раствора при этом значительно изменяется. Механизм диссоциации сульфатов натрия и цинка в промышленных формовочных растворах различен. Если сульфат натрия диссоциирует с образованием ионов натрия, активность которых примерно равна активности ионов водорода в растворе:Ыа 804+ ВО + 1180 ч -2%а + 20304 +Н 20что не вызывает сколько-нибудь за 1 О метного изменения кислотности формовочного раствора, то сульфат цинка диссоциирует с образованием комплексного иона, мало подвижного в раство е:152 й 0+ Н 10 +Н 0 +Н 0-гй(04) у + 2 Н,Очто приводит к существенному изменению кислотности формовочного раствора.Эти выводы подтверждаются экспериментально, Например, в четырехкомпо нентной системе: вода - серная кислота- сульфат натрия - сульфат цинка функция кислотности формовочного раствора (при концентрации серной кислоты 132,3 й 0,1 г/л и температуре 25 С), при концентрации сульфата цинка, равной нулю, и концентрации сульфата натрия соответственно 0;1001200 и 240 г/л равна - 0,454, -0,459, -0,456, -0,456, т.е. практически не изменяется. При концентрации серной кислоты в формовоч-З 5 ном растворе 132,310,1 г/л, концентрации сульфата натрия в нем 240 й 1 г/л, температуре Формовочного раствора, 250,02 С и содержании сульфата цинка в нем соответственно 0;40;80 и 120 г/л Ю функция кислотности имеет следующие ,значения: - 0,456, -0,496, - 0,597 и -0,683, т.е. изменяется на существенную величину при изменении концентрации сульфата цинка. 45Таким образом, разность между функцией кислотности формовочного раство" ра, измеренной инструментально, и функцией кислотности формовочного раствора, которая вычислена аналитически по 60 концентрации серной кислоты в формовочном растворе без учета влияния растворенных в нем сульфатов, характеризует концентрацию сульфата цинка в этом растворе. 55На чертеже изображена схема устройст для реализации предлагаемого способа.Способ осуществляется следующим образом.Из технологической линии Формовочный раствор поступает в датчики 1-3 соответственно плотности, электропроводности кислотности этого раствора (например, датчик рН). Выход датчика 1 подключен к входу вторичного прибо ра 4. Выходной унифицироВанный преобразователь этого прибора, измеряющегои регулирующего плотность формовочного раствора соединен с входом вторичного прибора 5, на суммирующий входкоторого поступает также выходной сигнал датчика 2, Выход прибора 4 подключен к управляющему входу исполнительного механизма 6 регулирующему подачу в смеситель упаренного раствора. Вы-.ходной унифицированный преобразователь прибора 5, измеряющего и регулирующего концентрацию серной кислоты в осадительной ванне, соединен с одним извходов вычислительного устройства 7.Выход прибора 5, измеряющего и регулирующего концентрацию серной кислоты в формовочном растворе, подключен куправляющему входу исполнительного механизма 8, регулирующему подачу в смеситель концентрированной серной кислоты. Выход датчика 3 соединен с входом высокоомного потенциометрического усилителя 9, выходной унифицированныйсигнал которого поступает на второйвход устройства 7. Выход этого устройства подключен к входу вторичного прибора 10, измеряющего и регулирующего концентрацию сульфата цинка в формовочном растворе. Выход регулятора прибора 10 соединен с управляющим входомисполнительного механизма 11,регулирующим подачу в смеситель маточного раствора осадительной ванны.Устройство работает следующим образом.Предположим, при неизменных концентрациях серной кислоты и сульфата цинка в формовочном растворе изменяется в нем концентрация сульфата натрия.Поскольку при этом функция кислот- ности формовочного раствора не изменяется, выходной сигнал датчика 3 также остается прежним. Выходной сигнал усилителя 9, поступающий на управляющий вход устройства 7, продолжает оставаться на прежнем уровне.Выходной сигнал датчика 1 при изменении концентрации сульфата натрия в формовочном растворе изменяется ,(изменение концентрации сульфата натрия в формовочном растворе вискознокордного производства на 1 г/л приводит к изменению плотности этого раствора примерно на 0,8 г/л). Выходной сигнал прибора 4, поступающий на суммирующий вход прибора 5, также изменяется.Одновременно изменяется и выходной сигнал датчика 2 (изменение кон. центрации сульфата натрия или сульфата цинка в формовочном растворе вис-. козно-кордного производства на 1 г/л примерно эквивалентно, изменению элект ропроводности формовочного раствора и изменению концентрации серной кислоты в нем на 0,2 г/л). Поскольку выходные сигналы датчика 2 и прибора 4 слагаются с противоположными знаками присоответствующих коэффициентах пропорциональности, показания прибора 5 приизменении концентрации сульфата цинкаили натрия в формовочном растворе (вдиапазоне регламентных значений) остаются прежними. Выходной сигнал прибора 5, который поступает на управляющий вход устройства 7, также не изменяется. Выходной сигнал устройства 7 при этом остается на прежнемуровне, показания прибора 10 не измесняются, 15Предположим, что при неизменныхконцентрациях сульфатов цинка и натрияв формовочном растворе изменяется концентрация серной кислоты.Поскольку изменение концентрацииэтой кислоты в формовочном раствореприводит к изменению всех его основных характеристик, в частности плотности, электропроводности и кислотности, изменяются выходные сигналы датчиков 1-3. Изменение выходного сигналадатчика 1 вызывает изменение показаний прибора 4, что, в свою очередь,приводит к изменению управляющего сигнала, который поступает на вход механизма 6 и на вход прибора 5.30Разность между выходными сигналамидатчика 2 и прибора 4, определяемаяна приборе 5, характеризует новое значение концентрации серной кислоты вформовочном растворе, Выходной сигнал 35прибора 5, поступающий на управляющийвход механизма 8 и на вход устройства7, также изменяется. Выходной сигналустройства 7 при этом не изменяется.Показания прибора 10 остаются прежними.Предположим теперь, что при неизменных концентрациях серной кислотыи сульфата натрия в формовочном растворе изменяется концентрация сульфата 46цинка,При этом изменяются плотность,электропроводность и кислотность формовочф ного раствора, а следовательно, и выходные сигналы датчиков 1-3. Поскольку при этом выходные сигналы датчика 2 и прибора 4 слагаются на суммирующем входе прибора 5 с противоположными знаками, а относительные коэффициенты приращений плотности и электропроводности формовочного раствора при изменениях концентрации сульфата цинка в нем близки к относительным коэффициентам приращений плотности и злектропроводности формовочного раствора при изменениях концентрации сульфата натрия в нем, показания прибора 5 остаются прежними. На вход устройства 7 поступает выходной сигнал прибора 5 с прежним значением,В то же время, поскольку выходной сигнал датчика 3 изменился, изменяется и выходной сигнал усилителя 9, поступающий на один из управляющих входов устройства 7, Выходной сигнал этого устройства изменяется, что приводит к изменению показаний прибора 10. Регулятор этого прибора изменяет величину выходного сигнала, поступающего на управляющий вход механизма 11, который перемещаясь, обеспечивает заданное значение концентрации сульфата цинка в формовочном растворе.Формула изобретенияСпособ регулирования состава формовочного раствора вискозно-кордного производства путем изменения расхода упаренного раствора осадительной ванны по величине плотности формовочного раствора, расхода концентрированной серной кислоты по ее концентрации в формовочном растворе, вычисленной путем измерения его плотности и электропроводности, и маточного раствора осадительной ванны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения точности регулирования, определяют кислотность формовочного раствора по концентрации серной кислоты и активности концентрации ионов водорода в нем и по разности между полученными величинами регулируют расход маточного раствора осадительной ванны.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР 9 427320,кл, й 052 11/02, 1971.2. Каталог приборов, средств авто матизации и систем управления ЦНИИТЭИприборостроения, т, 5, 1969,ноев СССР Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж . 641 ПИ Государственного комитета С по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушскаяПодп вета Минист открытий д. 4/5