Способ управления процессом выпаривания

Соаэ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВСГСЭИО, Я(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 441940, кл. В 01 0 1/00, 1972.2, Авторское свидетельство СССРР 484877, кл. В 01 Р 1/30, 1973.(54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМВЫПАРИВАНИЯ раствора в вакуумной многокорпусной установке без внешнегопароотбора путем регулирования температуры кипения раствора в первомкорпусе изменением подачи греющегопара в кипятильник; регулированиятемпературы вторичного пара в последнем корпусе изменением подачи охлаж,ЯО, 1111779 А эа) В 01 Р 1/30 С 05 0 27/00 дающей воды в конденсатор и регулирования подачи раствора в каждыйкорпус, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью снижения затрат на выпаривание и улучшение качества выходного продукта путем повышения точности регулирования, температуру кипения раствора в первом аппарате корректируют по температуре вторичногопара в последнем аппарате, составуи расходу исходного питающего раствора, сумме температурных депрессийаппаратов, температуру вторичного пара в последнем корректируют по температуре охлаждающей воды на входе вконденсатор, составу и расходу исходного раствора, а подачу растворав аппараты установки - по разноститемпературных депрессий первого ипоследнего аппаратов.Изобретение относится к спосаоам управления процессом выпаривания в вакуумных многокорпусных установках без внешнего пароотбора и может найти применение в химической, пищевой и, других отраслях промышленности.Известен способ управления процессом выпаривания раствсра в многокорпусной установке путем регулирования подачи исходного раствора, тем 10 Ъературы вторичного пара в последнем корпусе изменением подачи охлаждающей воды в конденсатор, регулирования расхода пара по плотности и общей щелочности исходного раствора 13,15Недостатком указанного способа являются повышенные затраты греющего пара ввиду отсутствия его регулирования. Кроме того, способ не обеспечивает требуемого качества выходного20 продукта при изменениях нагрузки по питающему раствору.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо 25 му результату является способ управления процессом получения кристаллических продуктов в многокорпусной вакуум-выпарной установке без внешнего пароотбора, заключающийся в регулировании температуры кипения в первом корпусе изменением подачи греющего пара в кипятильник, регулировании вакуума или температуры вторичного пара в последнем корпусе изменением подачи воды в конденсатор, ре гулировании подачи раствора в каждый корпус в зависимости от расхода греющего пара на установку.Причем температуру кипения раствоРа в первом корпусе стабилизируют на веРхнем допустимом уровне 21.Недостатками известного способа являются повьппенные затраты греющего пара на выпаривание за счет по 4 с терь тепла на нагрев исходного раство 4 ра до температуры кипения и низкое качество выходного продукта ввиду отсутствия обратной связи по температурным депрессиям в аппаратах.50Целью изобретения является снижение затрат на выпаривание и улучшение качества выходного продукта путем повьппения точности регулирования, причем затраты на выпаривание складываются из стоимости греющего пара и охлаждающей воды.1 оставленная цель достигается тем, что согласно способу управления процессом выпаривания раствора в вакуумной многокорпусной установке без внешнего пароотбора путем регулирования температуры кипения раствора в первом корпусе изменением подачи греющего пара в кипятильник регулирования температуры вторичного пара в последнем корпусе изменением подачи охлаждающей воды в конденсатор и регулирования подачи раствора в каждый корпус, температуру кипения раствора в первом аппарате корректируют по температуре вторичного пара в последнем аппарате, составу и расходу исходного питающего раствора, сумме температурн ; депрессий аппаратов, температуру вторичного пара в последнем корректируют по температуре охлаждающей воды на входе в конденсатор, составу и расходу исходного раствора, а подачу раствора в аппараты установки - по разности температурных депрессий первого и последнего аппаратов.На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа уп-.равления процессом вакуум-выпаривания Схема содержит выпарные аппараты 1 и 2, поверхностный конденсатор 3, датчик 4 температуры раствора в первом аппарате, регулятор 5 температуры раствора в аппарате 1 клапан 6 в линии подачи греющего пара в греющую камеру аппарата 1, датчик 7 температуры вторичного пара или конденсата в конденсаторе, регулятор 8 температуры вторичного пара в конден-. саторе, клапан 9 в линии полачи о лаждающей воды в конденсатор, датчик 10 температуры в линии охлаждаю-. щей воды, вычислительное устройство 11, датчик 12 состава исходного раствора, сумматор 13, датчики 14 и 15 расходов питания соответствен - но в аппаратах 1 и 2, вычислительное устройство 16, ,счетчик 17 времени с начала. работы выпарной установки после промывки., регулятор 18 суммы температурных депрессий в аппаратах 1 и 2, .сумматор 19 дат;ики 20 и 21 температурных депрессий соответственно в аппаратах 1 и 2, вычислительный блок 22, регулятор 23 разности температурных депрессий в апп.":ра гех 1 и 2, вычислительное "строй,тво 2 ч, регуляторы 25 и 26 расходов питания в аппаратурах 1 и 2,. клапаны 27 и 281111779 где О раствора;теплоемкостккал/кг С;коэффициент воды епло едачи множе конденсата,ный на поверхеплопередачи,ностьккал/гтеплое ад ч;кость упарествора ккал к О в уст е В 55 в линиях подачи питания в аппараты 1 и 2.Способ осуществляется следующим образом.Исходный раствор подается параллельно в выпарные аппараты 1 и 2, а пар - в греющую камеру аппарата 1. Вторичный пар аппарата 1 поступает в греющую камеру аппарата 2, в котором создается вакуум с помощью поверхностного конденсатора 3 путем подачи в него охлаждающей воды.Температура раствора в первом аппарате, измеряемая датчиком 4 стабилизируется регулятором 5 путем воздействия на клапан 6 в линии греющего пара, а температура вторичного пара последнего аппарата в конденса - торе, измеряемая датчиком 7, стабилизируется регулятором 8 путем воздействия на клапан 9 в линии охлаждающей воды в конденсаторе 3. Сигнал от датчика 10 температуры охлаждающей воды в конденсатор поступает на третий вход вычислительного устройства 11, на первый вход которого поступает сигнал от датчика 12 состава исходного раствора, а на второй - от сумматора 13, в котором производится суммирование сигналов от датчиков 14 и 15 расходов исходного раствора в аппаратах 1 и 2 соответственно.Вычислительное устройство 11 на основании поступающей информации рассчитывает температуру в конденсаторе 3, обеспечивающую минимальные затраты на выпаривание раствора,до требуемой концентрации целевого продукта ВТ по формуле расход раствора а новку, м /ч;5температура вторичного пара в конденсаторе,"С;температура окружающей воды на входе в конден О сатор, С;концентрация целевого продукта в исходном растворе, г/л;коэффициент, равный отношению цены 1 т охлаждающей воды к цене 1 т греющего пара; 4А,А - константы, которые могутбыть вычислены заранее,например, по формулам 1 о ЬЕ - КПД пара, учитывающий потери тепла вокружающую среду;скрытая теплота парообразования соответственно в греющейкамере аппаратав греющей камере аппарата 2 и в конденсаторе 3 ккал/кг;плотность упаренного Затраты на выпаривание складываются иэ стоимости затрат воды и греющего пара.Сигнал, пропорциональный расчитанной температуре в конденсаторе Т, из вычислительного устройства 11 поступает в камеру задания регулятора 8, который стабилизирует ее путем изменения подачи охлаждающей воды.Задание регулятору 5 температуры в аппарате 1 формируется вычислительным устройством 16, на первый вход которого поступает сигнал от датчика 12 состава исходного раствора; на второй вход поступает сигнал от регулятора 18 суммы температурных депрессий, задание которому устанавливается вручную равным, например, 16 С, а текущее значение регулируемого параметра поступает с сумматора 19, где производится суммирование сигналов от датчиков 20 и 21 температурных депрессий в аппаратах 1 и 2 (регулятор 18 реализует типовой закон регулирования, например, ПИ); на третий вход поступает сигнал отТК Ац Е 1 М 2 1 (МЧ Р.2 сумматора 13, пропорциональный расходу питания на установку; ца четвертый вход поступает сигнал От датчика 7 температуры в конденсаторе .3;на пятый вход поступает сигнал от 5счетчика 17, измеряющего длительностьработы установки, запускаемого вручную в момент пуска установки послепромывки. Вычислительное устройство 16 ца основании поступившей информации производит вычисление по формуле 1 =-Д+ 0, где Зо(1-оО)/ ь 2 д О,расход раствора в установку, м /г;20 температура кипения раствора в аппарате 1, С;температура в конденсато"оре, С;выходной сигнал регулятора 18 суммы температурных депрессий, С;коэффициент теплопередачи греющей камеры второго аппа-. рата после промывки, умноженный на поверхность теплопередачи ккал/ч град, константа аппроксимации зависимости коэффициента теп-. лопередачи от длительности2 работы установки после промывки, 1/ч;константа, определяющая общий перепад температур за счет потерь в паропрово 40 дах, С;константа, рассчитанная заранее, например, по формуле где величины Е, сА подбираются для конкретной установки и имеют например, значения Е=0,95; Ф =0,02 1 у ч с 2=2,4 10 ккал/ч С; А,=18 С,Сигналы с датчиков 20 и 21 темпе-. ратурных депрессий поступают такжес; Б вычислительный блок 22 р в котором сигнал от датчика 21 ицвертируется и суммируется с сигналом от датч:ика 20, Сигнал от блока 22 поступает ка вход регулятора 23 разности темлературных депрессий, задание которому устанавливается вручную равным,например, 0 С, а выход регуляторасоединен с входом вычислительногоустройства 24, где вычисляется задание регуляторами 25 и 26 расхода питания в а.ппараты 1 и 2 по формуламИ=1,22+ ОиЯ=В В (1+Н),а,= В,(1 +Н),где Б - за,-анкое значение производительности установки, м /г,Н - величина соотношения расходов питания в аппаратурах1 и 2;52 - з, ание по расходу питанияв аппараты 1 и 2;П- выходной сигнал регулятора23 разности температурныхдепрессий.Регулятор 23 реализует типовой за"кок регулирования, например, ПИ,При возмущениях по температуревходной охлаждающей воды или по составу исходного раствора, или по суммарному раходу раствора на установку в вычислительном устройстве 11рассчитывается новое значение темпе ратуры вторичного пара в конденсаторе 3, которое обеспечивает минимальные затраты на греющий пар и охлаж -дающую воду а регулятор 8 стабилизирует найденное значение температуры.При изменении температуры вторичного пара в последнем аппарате илисуммарного расхода раствора на установку или концентрации целевого продукта в исходном растворе а такжеуменьшении по мере работы коэффициента теплопередачи второго аппаратав вычислительном устройстве 16 рассчитывается новое задание по температуре кипения раствора в первомаппарате которое стабилизируетсярегулятором 5. Кроме учета влияния возмущекич по пере-,ленным параметрам согласно предла аамо,у способу управления вводится Обратная связь по температурным депрессиям в аппаратах для обеспечения заданного качества вы" .ходкого продукта За счет обратной связи комлекс:,руется влиякие неучтан кых возмущений а также и а . о ":. отой коэффициектсв ь расчетных фо.-.,му-:ах предлагаемого способа, 7 1111При отклонении суммы температурных депрессий аппаратов от заданной регулятор 18 вырабатывает сигнал, который через вычислительное устройство 16 и регулятор 5 ликвидирует возникшее отклонение изменением температуры кипения раствора в первом аппарате.При отклонении разности температурных депрессий от заданной регулятор 23 вырабатывает сигнал, который через вычислительное устройство 24 79 8и далее через регуляторы 25 и 26расходов питания в аппаратах ликвидирует возникшее отклонение изменением.соотношения расходов питанияв первый и второй аппараты,Внедрение предлагаемого способа обеспечит заданную концентрацию целевого продукта в упаренном растворе, приведет к снижению затрат на процесс и повысить производительность установки.