Устройство для управления процессом выщелачивания

8 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56 Р 4 ьство ССС 1974 и основсти,1972, Авто55, клВопросымическ ское свидете С 05 О 27/О автоматизац й промышленн ков, НИОХИМ,ной х Сборн с. 13 кХарь(54)(ПРОЦЕСрегуляроготемпевогочен кпервый рого прации ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ 7) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ, содержащее тор температуры, входы котооединены с выходами датчика атуры в выщелачивателе и пврлока задания, а выход подклюклапану на линии подачи пара, блок умножения, входы котодключены к датчику концен елевого продукта в жидкой С 01 В 35/00, С 05 О 27/00 фазе пульпы на выходе выщелачивателя и датчику расхода растворителя, соединенному с.одним из входов регулятора расхода растворителя, выход которого подключен к клапану на линии подачи растворителя, второй вход регулятора - к выходу второго блока задания, соединенного входом с выходом экстремального регулятора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения энергозатрат за счет повышения точности регулирования, оно дополнительно содержит датчик расхода пара, второй и третий блоки умножения, элемент сравнения, блоки памяти цены целевого продукта и пара, причем входы второго блока Е умножения соединены с выходами датчика расхода пара и блока памяти цены пара, а выход второго блока умножения подключен к одному из входов элемента сравнения, другой вход которого связан с выходом третьего блока умножения, а выход элемента сравнения подключен к входу экстремального регулятора, входы третьего блока умножения соединены с выходами первого блока умножения и блока памяти цены целевого продукта.Изобретение относится к устройствам для управления процессом выщелачивания и может найти применение в химической промьыленности, например в производстве борной кислоты.Известно устройство, содержащее регулятор температуры н ныщелачивателе, регуляторы расходов марганцевого концентрата и водя, регулятор расхода кислоты, вход которого соединен с датчиком рН суспенэии 1 .К недостаткам данного устройства управления относятся неоднозначность зависимости между рН суспенэии и величиной извлечения марганца н 15 20 ЗО 35 расхода растворителя, датчик 14 расхода Ьара, датчик 15 концентрации целевого продукта в жидкой Фазе раствор, а следовательно, и неполнота извлечения целевого компонентав раствор,Известно также устройство дляуправления процессом выщелачивания,содержащее регулятор расхода раство рителя, вход которого соединен с выходом элемента сравнения, входы которого подключены к датчикам концентрации целевого продукта н растворителе и растворе на выходе вьпцелачинателя 2 .Недостатком этого устройстна является неполное извлечение целевого продукта в раствор, так каК величина концентрации целевого продукта в растворе на выходе выщелачинателя не определяет его количество.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достига" емаму эФФекту является устройство, содержащее регулятор температуры, входы которого соединены с выходами датчика температуры н ньпцелачиватевходы второго блока умножения соединены с выходами датчика расходапара и блока памяти цены пара, авыход второго блока умножения подключен к одному из входов элемента сравнения, другой вход которого сняэан с выходом третьего блока умножения, а ныход элемента сравненияподключен к входу экстремальногорегулятора, нходы третьего блокаумножения соединены с выходами перного блока умножения и блока памятицены целевого продукта,На Фиг, 1 изображена блок-схемапредлагаемого устройства; на Фиг.2граФики изменения стоимости целевого продукта после выщелачивания С),энергозатрат 3), прибыли, без учета условно постоянных затрат, (Дв зависимости от расхода растворителя ЯР) для определенного расхода твердого на ныщелачиватель и определенной температуры в выщелачива-еле.Устройство содержит ныщелачиватель 1, Фильтр 2, схему 3 выделения целевого продукта 3, линию 4 подачи твердого и ныщелачиватель, трубопровод 5 отвода пульпы из выщелачивателя, линию б отвода шламов, трубопровод 7 фильтрата, линию 8 отводацелевого продукта, трубопровод 9 растворителя, трубопровод 10 подвода пара трубопровод 11 отвода отработаннога пара 11, датчик 12 температуры в ныщелачинателе, датчик 13 пульпы на выходе вьпцелачивателя, ре40 50 60 ле и первого блока задания, а выходподключен к клапану на линии подачипара, первый блок умножения, входыкоторого подключены к датчику концентрации целевого продукта н жидкой Фазе пульпы на выходе ныщелачивателя и датчику расхода растворителя, соединенному с одним из входов регулятора расхода растворителя, выход котораго подключен к клапану на линииподачи растворителя, второй вход регулятора - к выходу нторого блока задания, соединенного входом с выходом экстремального регулятора 13,Хотя известное устройство и обеспечивает максимальный выход целевого продукта после выщелачивания, на не оценивает энергозатраты, которые при этом были потреблены. Целью изобретения является сниже. ние энергозатрат за счет повышения точности регулирования.Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит датчик расхода пара, второй и третий блоки умножения, элемент сравнения, блоки памяти цены целевого продукта и пара, причем гулятар 1 б температуры. регулятор17 расхода, первый и второй блоки18 и 19 задания, первый, второй итретий блоки 20-22 умножения, блоки 23 и 24 памяти цены целевого продукта и пара, экстремальный регулятор 25, клапаны 26 и 27/на линии подачи пара и растворителя, элемент 28 сраннения,Входы регулятора 1 б температурысоединены с выходами датчика 12 температуры и первого блока 18 задания, а выход подключен к клапану 2 бна линии подачи пара. Входы первого блока 20 умножения соединены свыходами датчика 15 концентрации и датчика 13 расхода, выход которого соединен также с первым входом регулятора 17 расхода, выход которогоподключен к клапану 27 на линии подачи растворителя, а второй входк выходу второго блока 19 задания,вход которого соединен с выходом экстремального регулятора 25. Входы второго блока 21 умножения соединеныс выходами датчика 14 расхода параи блока 24 запоминания цены пара, авыход подключен к первому входу эле 106533855 мента 28 сравнения, второй вход которого соединен с выходом третьегоблока 22 умножения, а выход подключен к входу экстремального регулятора 25. Входы третьего блока 22 умножения соединены с выходами первогоблока 20 умножения и блока 23 памятицены целевого продукта.Устройство работает следующим образом.В выщелачиватель 1 поступают по 10линии 4 твердые (продукт кислотногоразложения дато,итового концентрата)и по трубопроводу 9 - растворительв виде рециклового потока со схемы3 выделения целевого продукта борной кислоты). Для поддержания заданной температуры в рубашку выщелачиивателя 1 подают также по трубопро"воду 10 пар, который отводят по трубопроводу 11. Пульпа с выхода выщелачивателя 1 поступает по трубопроводу 5 на фильтр 2, где ее разделяютна шламы, отводимые по линии б,ифильтрат, который по трубопроводу7 поступает в схему 3 (процесс кРисталлизации), где происходит выделение целевого продукта, отводимогопо линии 8,Критерий управления устройстваследующий:П(0 Г) -ф щахпри = ось; . П = С; С:Ор С ,Ц3 = (1 р Ц, где П - прибыль (без учета условно постоянных затрат) Сстоимость целевого продукта; 3энергозатраты; я - расход раство- З 5рителя; С 8 - концентрация целевого продукта в жидкой фазе пульпы навыходе выщелачивателя; Т - температура в выщелачивателе; Я - расходпара; Ц 1,Ц - цена целевого продукта 40и пара,Стабилизацию температуры в выщелачивателе 1 осуществляет регулятор 16, который сравнивает сигналыс датчика 12 и первого блока 18 задания и в зависимости от результатов сравнения воздействует на клапан26, уменьшая или увеличивая расходпара в рубашку выщелачивателя, ПриПостоянном заданном значении темпе 5 оратуры и определенном расходе твердого в вьццелачиватель 1 расход параопределяется только переменнойвеличиной расхода растворителя О ичем больше расход ( тем большерасход Цц, и наоборот. Величинуэнергозатрат 3 процесса выщелачивания получают на втором блоке 21 умножения, где перемножают расход пара, измеренный датчиком 14, на цену пара, поступающую с блока 2460Величина энергозатрат 3, такжекак и;расход пара Ор, зависит отрасхода растворителя 0 р (фиг. 2), ичем больше расход р, тем выше энергозатраты 3, и наоборот, 65 Заданная величина температуры ввыщелачивателе определяется сортомпроизводимого целевого продукта(борной кислоты ).Расчет стоимости целевого продукта С происходит на третьем блоке 22умножения, где перемножают количество целевого продукта, поступающего с первого блока 20 умножения нацену целевого продукта, поступающегос блока 23. Количество целевого продукта определяют на первом блоке20 умножения как произведение расхода растворителя О р, поступающегос датчика 13, на концентрацию целевого продукта в жидкой фазе пульпына выходе выщелачивателя Сц, поступающую с дат чи к а 15,На выходе элемента 28 сравненияимеем текущее значение прибыли П,как разность между стоимостью целевого продукта С и энергозатратами 3.Текущее значение прибыли П поступает на вход экстремального регулятора 25. Текущее значение прибылиП получают без учета условно постоянных затрат, таких как заработнаяплата, амортизация. К условно постоянным затратам отнесены такжестоимость твердого, поступающегона вышелачиватель, так как устрой"ство не управляет расходом твердогои его стоимость является независимой величиной по отношению к расходурастворителя, а также стоимость растворителя, поскольку процесс выщелачивания реализован с рецикломрастворителя, следовательно ценурастворителя можно приравнять кнулю, Величина условно постоянныхзатрат не влияет на положение экстремума зависимости П(0 Р) вдоль осиабсцисс.Выходным сигналом экстремальногорегулятора 25 является задание расхода растворителя, которое поступает на второй блок 19 задания регуля"тору 17.Регулирование расхода растворителя Ор осуществляет регулятор 17, накоторый поступает сигнал с датчика13. В зависимости от отклонения те"кущего значения расхода растворителя, поступающего с датчика 13, отзаданного значения, поступающего отэкстремального регулятора 25 черезвторой блок 19 задания, регулятор17, воздействуя на клапан 27, изменяет расход растворителя,Прибыль П от производства целевого продукта зависит от расходарастворителя 0,(фиг. 2). Количество целевого продукта на выходевыщелачивателя (Я Сц ) имеет экстРемум в точке 0, . Этв зависимостьобъясняется тем, что с увеличениемЮ до Я происходит увеличение стспени извлечения целевого продуктав раствор, а при дальнейшем увеличении Ор наблюдается унос твердой фазы пульпы иэ выщелачивателя, и степень извлечения целевого продукта в раствор уменьшается.Стоимость целевого продукта С имеет также экстремум в точке Я так как есть произведение количества целевого продукта 0 С ьых на его постоянную цену Ц.Величина прибыли, полученная как разность С и Э, имеет также экстремум, но уже при другом значении расхода растворителя Ц"(Ос 0), Расход 0 является оптимальным для Данного расхода твердого в выщелачиватель и температуры в выщелачивателе. При изменении расхода твердого в выщелачиватель и (или) температуры в выщелачивателе вид зависимости С(Яр) и (или) зависимости 3(0 р) изменяется, следовательно, чз меняется и величина оптимального расхода Яр.Поиск оптимального значения расПхода Чосуществляет экстремальный регулятор 25, на вход которого поступает сигнал текущего значения прибыли П, а выход связан через второй блок 19 задания с регулятором 17 расхода. Поиск экстремума осуществляют путем изменения регулятором 25 задания регулятору 17 расхода, который отрабатывая полученное задание, изменяет расход растворителя р, Величина выходного сигнала регулятора 25, возрастая или убывая с постоянной скоростью, приводитк изменению величины П. Как тольковеличина П достигает максимальногозначения, запоминающее устройстворегулятора 25 фиксирует его значение и при дальнейшем изменении О,роно остается неизменным, Когда разница запомненного и текущего значения П достигает заранее установленной величины, регулятор 25 осуще О ствляет реверс задания расхода, сбрасывает запомненное значение максимума и начинает отыскивать его новое значение. Величину скорости"поиска" регулятора 25 возле положе ния экстремума можно изменять спомощью изменения настройки регулятора в зависимости от динамических свойств системы управления, В,качестве регулятора 25 может быть 2 использован . любой известный экстремальный регулятор, При управлениипроцессом выщелачивания с применениемизвестного устройства расход пара составляет 50 тыс. Гкал в год, с при менением предлагаемого устройства47,5-48,5 тыс.Гкал в год, т.е. расход пара уменьшается на 1,52,5 тыс. Гкал,Применение предлагаемого устройства по сравнению с известным позволит вести процесс при оптимальном значении расхода растворителя, при котором знергозатраты являются наиболее рациональйыми, что приведет к их снижению на 3-5.исное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,4 Тираж 4 70ПИ Государственного комипо делам изобретений и35, Москва, Ж, Раушс Потета СССРткрытийая наб., д