Способ автоматического управления процессом получения гидроксида кальция

/02, С 05 Р 27/О 1)4 СО Юкка,1 ау ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР 9 606815, кл. С 01 В 7/18, 1976.Шапорев В.П. и др. Производство гидроксида кальция. М.: НИИТЭХИМ, 1981, с. 52.(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСИДА КАЛЬЦИЯ(57) Изобретение относится к автоматизации химико-технологических процессов, в частности к процессу получения гидроксида кальция в барабанно гидраторе, может быть использовано в химической промьппленности и позволяет повысить качество гидроксидакальция за счет стабилизации степенигидратации извести. Устройство, реализующее способ, содержит контур регулирования соотношения расходов извести и гидратирующей жидкости изменением расхода последней: датчик (Д)8 извести, регулятор (Р) 9 расходаизвести, Д 10 гидратирующей жидкости,Р 11 этой жидкости, блок 13 соотношения и клапан (К) на линии подачи жидкости в гидратор 3. На вход Р 11 расхода гидратирующей жидкости подаюткорректирующие сигналы: разность расходов гидроксида кальция (Д расходов 14, 15, 16, Р 18, 19, 20) на каж- сдом из трех участков по длине класснфнкатора 4 н раскону крупной фрак- Яциинедопама (Д 17, Р 21) через соответствующие сумматоры 22-25. 1 ил. . ((2) 1 134Изобретение относится к автоматическому управлению химико-технологическими процессами и может быть использовано .в химической промьппленности при автоматизации процесса получения гидроксида кальция в барабанном гидраторе с классификатором в производстве соды аммиачным методом.Цель изобретения - повышение качества гидроксида кальция за счет стабилизации степени гидратации извести.На чертеже представлена принципиальная схема системы автоматического управления процессом получения гидроксида кальция, реализующая способ.Установка для получения гидроксида кальция содержит бункер 1 для хранения извести, вибропитатель 2, барабанный гидратор .3, барабанныи классификатор 4, выполненный заодно с барабанным гидратором 3, коллектор 5 гидратирующей жидкости, транспортер 6 для перемещения гидроксида кальция, транспортер 7 для перемещения крупной фракции недопала. Барабанный классификатор 4 условно разделен на и равных по длине участков. На чертеже показаны три участка, обозначенные римскими цифрами 1, 11 и 111.Система автоматического управления, реализующая предлагаемый способ, включает датчик 8 и регулятор 9 расхода извести, датчик 10, регулятор 11 и регулирующий орган 12 расхода гидратирующей жидкости, блок 13 соотношения расходов извести и гидратирующей жидкости, датчики 14 - 16 расхода гидроксида кальция, расположенные соответственно под участками 1, 11 и 11 классификатора 4, датчик 17 расхода крупной фракции недопала, регуляторы 18 - 20 расхода гидроксида кальция на каждом участке классификатора 4 и регулятор 21 расхода крупной Фракции недопала, сумматоры 22 - 25. Для формирования регулирующих воздействий выход датчика 14 подключен к положительному входу сумматора 22, выход датчика 15 " к положительному входу сумматора 23 и отрицательному входу сумматора 22, а выхода датчика 16 - к положительному входу сумматора 24 и отрицательному входу сумматора 23. Выход сумматора 22 связан с однимиз входов регулятора 18, выход сумматора 23 - с одним из входов регулятора 19, а выход регулятора 19 - свторым входом регулятора 1 й.Выход сумматора 24 связан с входомрегулятора 20, выход которого подключен на второй вход регулятора 19. Вы ход датчика 17 расхода крупной фракции недопала связан с входом регулятора 21, выход которого подключен кодному из положительных входов сумматора 25. Второй положительный входсумматора 25 связан с выходом блока13 соотношения, а отрицательный входсумматора 25 связан с выходом регулятора 18,Выход датчика 8 одновременно связан с входом регулятора 9 и входомблока 13 соотношения.Заданное значение Ррасходагидроксида кальция устанавливают нарегуляторе 20, а заданное значение 25 Р 4расхода крупной фракции недопала устанавливают на регуляторе 21.В способе реализуется следующийалгоритм управления (алгоритм функционирования регулятора 11 расхода гидратирующей жидкости): Р =К,(Рр-Р,)+К(Р -Р,)й, (где Р- сигнал на выходе регулятора 11 расхода гидратирующей жидкости;КК - коэффициенты настройкипропорциональной и изобромной составляющих ре гулятора 11 расхода гидратирующей жидкости;Р - сигнал на выходе сумматора 25;Р - сигнал на выходе датчик45 ка 10, пропорциональныйрасходу гидратирующейжидкости.Р -Р +Р -Р +С) фгде Р - сигнал на выходе йз блока 13 соотношения расходовизвести и гидратирующей жидкости;Р - сигнал на выходе регулятора 18;Р - сигнал на выходе регулятора 21,С - константа настройки сумматора 25.Рз=К (Р,2)+0,2, (3)10 55 з 13411 где К - коэффициент пропорциональ-ности;Р всигнал на выходе датчика 8массового расхода извести.Кз(Р 6 Рт) Сь (4) где К - коэффициент настройки регузлятора 18;Рь - сигнал на выходе сумматора 22;Р - сигнал на выходе регулятора 19;С - константа настройки регулятора 18.Р 6 =Р,-Р, +С (5) 15 где Р - сигнал на выходе датчика 149массового расхода гидроксида кальция на первом по ходу выгрузки участке классификатора; 2 ОР - сигнал на выходе датчика 159массового расхода гидроксида кальция на втором по ходу выгрузки участке классиФикатора; 25С - константа настройки суммазтора 22.7 ф( 1 Ю 12) 4 У (6) гдеР =Р - Р,ц +С (7) 30 где Р - сигнал на выходе сумматоора 23;Р - сигнал на выходе датчика 16массового расхода гидроксида кальция на третьем по ходу выгрузки участке классификатора;К - коэффициент настройки регулятора 19;С,С - константы настроек соответственно регулятора 19 и сумматора 23.(8) где Р - сигнал на выходе регуляторра 20;45К - коэффициент настройки регулятора 20;сигнал на выходе сумматора 24;Р - заданное значение расхода364 1гидроксида кальция;С - константы настройки регулятора 20.Р -Р +С (9) где С - константа настройки сумматора 24.Р -К(Рд Р , )+С, (10) где К - коэффициент настройки регуБлятора 21; 61Р, - сигнал на выходе датчика 17расхода крупной фракции недопала;.Р- заданное значение расходакрупной фракции недопала;С - константа настройки регулятора 21,Способ автоматического управленияпроцессом получения гидраксида кальция осуществляют следующим образом.,Известь загружают в бункер 1, откуда вибропитателем 2 дозируют в барабанный гидратор 3. Из коллектора 5в гидратар 3 дозируют гидратирующуюжидкость.В установившемся режиме просевгидроксида кальция через отверстияв барабанном классификаторе 4 происходит на первом по ходу выгрузкиучастке 1. Падмазывание отверстийклассификатора 4 отсутствует. Расходгидроксида кальция, прасеиваемыйна участке 1 классификатора 4, измеряют с помощью датчика 14. С датчиков 15 и 16 в данном случае поступают сигналы, соответствующие нулевымрасходам. Выходной сигнал датчика 14,пропорциональный массовому расходугидраксида кальция, а также выходныесигналы сумматора 22 и регулятора 18постоянны. Выходной сигнал с датчика 17 крупной фракции недапала такжепастоянньй. В установившемся режимеположение регулирующего органа 12неизменно и на гашение извести изколлектора 5 поступает постоянное количество гидратирующей жидкости.При изменении режима гидратации,вследствие чего, например, происходитпереувлажнение извести и, как следствие, повышение влажности гидраксидакальция, происходит некоторое падмазывание отверстий на участке 1 барабанного классификатора 4 и перераспределение части потока гидраксидакальция на участок 11 барабанногоклассификатора 4, а при более значительном переувлажнении часть гидроксида кальция просеивается на участке 111 барабанного классификатора 4.Рассев гидраксида кальция черезучастки 11 и 111 по длине классификатора 4 фиксируют соответственнодатчики 15 и 16. Через сумматоры 22,23 и 24 и соответственно регуляторы 18, 19 и 20 осуществляется перенастройка задания регулятору 11, чтовызывает корректировку расхода гид 1341161ратирующей жидкости и снижение влажности гидроксида кальция. Подмазывание классификатора прекращается и рассев гидроксида кальция происходит5 опять в пределах первого по ходу выгрузки участка классификатора 4.В случае недоувлажнения извести уменьшается количество кондиционного гидроксида кальция (т.е. мелкой фрак ции) и увеличивается количество крупной Фракции с размером частиц. более 15 мм, не просеивающихся через отверстия в классификаторе 4, Увеличение количества крупной фракции недо- пала фиксирует датчик 17, по сигналу которого через регулятор 21 и сумматор 25 осуществляется перенастройка задания регулятору 11, в результате чего корректируется расход гидратирующей жидкости до значения, при котором происходит восстановление заданного значения расхода крупной фракции недопала.П р и м е р 1. Б установившемся 25 режиме расход, исходных реагентов в гидратор (нагрузка на гидратор) составляет; 25000 кг/ч извести, содержащей 853 СаО и 157. нерастворимого остатка; 10657 кг/ч гидратирующей жидкости - слабой известковой суспензии, содержащей 5 Е СаО и 953 ЧО.При этом в результате гидратации в установившемся режиме образуются 28432 кг/ч гидроксида кальция и 2525 кг/ч крупной фракции недопала.35При реализации предлагаемого способа автоматического управления на приборах пневматической ветви ГСП со стандартным унифицированным пневмати ческим сигналом нулевому сигналу соответствует давление воздуха 0,2 кгс/см 2, а максимальному - 1,0 кгс/см 2 .С учетом выбранных диапазонов измерения расходу гидроксида кальция 28432 кг/ч соответствует давление на выходе датчика 14 Р 8=0,6 кгс/см 2, а расходу крупной фракции недопала .2525 кг/ч - давление на выходе датчи 50 ка 17 Ри =0,6 кгс/см.1Когда весь образующийся гидроксид кальция проходит через отверстия на первом по ходу выгрузки участке классификатора 4, на выходе датчиков 14, 15, 16 и 17 появляются соответствующие сигналы:Р =0,6 кгс/см; Р =0,2 кгс/см; Р =О 2 кгс/см" и Р =О 6 кгс/см .9 1 Ф Установим следующие значения сигналов, констант и настроек регуляторов:Р=0,6 кгс/см; Р =0,6 кгс/см;С, =0,2 кгс/см; С =0,4 кгс/см 2; С =0,2 кгс/см; С=О,6 кгс/см 2; С = =0,2 кгс/см-; С =0,4 кгс/см; С,=0,4 кгс/см 2;К =0,5; К =2 Р=0,6 кгс/см С =О,б кгс/см; Р 4 =й,б кгс/см .Расчетные значения сигналов в соответствии с алгоритмом:Р =Рв - Р+С =0,6-0,2+О, 2= =0,6 кгс/см;Р 1 о =Рз Р 11 +Сс=0,2-0,2+0,2= =0,2 кгс/см;Р,. =Р, +С, =0,2+0,4=0,6 кгс/см ю +0,4=0,4 кгс/смР =К 4(Р -Р,)+С 4=0,4(0,2-0,4)+ +0,4=0,48 кгс/см 2;Р 4 =К(Р -Р, )+С 2=0, 5 (О, 6-0,48)+0,4= =0,46 кгс/см;Р =К(Р -0;2)+0,2:=0,5(0,6-0,2)+0,2= 0,4 кгс/см;Р 1 =К (Р,-Р )+С =2) 0,6-0,6)+ +0,46=0,46 кгс/см 2 .Тогда на выходе сумматора 25 Формируется сигнал Р:+Р Рф+С 1 О 4+О 46 О 46+0 =0,6 кгс/смкоторый является сигналом задания регулятору 11 расхода гидратирующей жидкости. Регулирующий орган 12 занимает положение, которое соответствует, расходу гидратирующей жидкости 10657 кг/ч.П р и м е р 2. Расход извести и гидратирующей жидкости в гидратор 3, а также значения сигналов, констант и настроек регуляторов аналогичны примеру 1.В результате переувлажнения гидроксид кальция просеизается через отверстия на первом и втором по ходу выгрузки из гидратов 3 участках классификатора.4. Расход гидроксида кальция через первый участок классификатора 4 составляет 19902 кг/ч (707), а через второй участок - 8530 кг/ч (ЗОЕ) . На выходе датчиков 14, 15, 16 и 17появляются сигналы:Р =0,48 кгс/см; Р =0,326 кгс/см;Р=0,2 кгс/см и Р=О,6 кгс/см" .Расчетные значения сигналов в соответствии с алгоритмом:1341161 45 50 55 Р =Р -Р+С =0,48-0,326+0, 2= =0,354 кгс/смР 10 =Рп-Р, +С=0,326-0,2+0,2= =0,326 кгс/см;5Р, =Р+ С, =О, 2+0, 4=0, 6 кг с/ см; +0,4=0,4 кгс/см 2;Р =Кл(Ро -Р)+Сл=0,4(0,326-0,4)+ +,6=0,57 кгс/см;Рл=К(Р-Р) +С =0,5(0,354-0,57)+ +0,4=0,292 кгс/см;Р=К(Р -0,2)+0,2=0,5(0,6-0,2)+0,2= =0,4 кгс/см;Р =К (Рзал.-Р 1 л)+С 8 2(0,6-0,6)+ +0,46=0,46 кгс/см.На выходе сумматора 25 формируется сигнал Р задания регулятору 11 расхода гидратирующей жидкости.Р, =Р +Р 1-Рл+С =0,4+О, 46-0, 292+ 20 +0,2=0,768 кгс/см 2 .Регулирующий орган 12 занимает положение, которое соответствует расходу гидратирующей жидкости 6182 кг/ч.П р и м е р 3, Расход извести и гидратирующей жидкости в гидратор 3, а также значения сигналов, констант и настроек регуляторов аналогичны примеру 1.В результате переувлажнения гидро- .ЗО ксид кальция просеивается через отверстия на первом, втором и третьем по ходу выгрузки из гидратора 3 участках классификатора 4. Расход гидроксида кальция через первый учас- З 5 ток классификатора 4 составляет 17059 кг/ч (60%), через второй участок - 7108 кг/ч (25%) и через третий участок - 4265 кг/ч (15%).На выходе датчиков 14, 15, 16 и 17 ао появляются сигналы:Р 8=0,44 кгс/смР =0,30 кгс/см 2Р, =0,26 кгс/см и Р =0,60 кгс/см 2. Расчетные значения сигналов в соответствии с алгоритмом:Р =Р-Р +С=О, 44 -О, 3+О, 2= =0,34 кгс/см;1 о =Р-Р +С =0,3-0,26+0,2= =0,36 кгс/см;Р =Р +С =О, 26+0,4=0,66 кгс/см; +0,4=0,418 кгс/см 2;Р =К(Р -Р )+Сл=0,4(0,36-0,418)+ +0,6=0,57 кгс/см;Кэ(Р-Р,)+С =0,5(0,34-0,57)+ +0,4=0,285 кгс/смР 1 =К(Р - " 2)+0,2=0,5(0,6-0, 2)+ +0,2=0,4 кгс/см; Р=К,(Р -Р)+С, =2(О, 6-0, 6)+ +0,46=0,46 кгс/см .На выходе сумматора 25 формируется сигнал Р задания регулятору 11 расхода гидратирующей жидкости:Р=Р 3+Р 1 -Рл +С, =Оз 4+Оф 46-От 285+ +О, 2=0, 775 кгс/см,Регулирующий орган 12 занимает положение, которое соответствует расходу гидратирующей жидкости 5995 кг/ч. П р и м е р 4. Расход извести и гидратирующей жидкости в гидратор 3, а также значения сигналов, констант и настроек регуляторов аналогичны примеруВ результате недоувлажнения извести уменьшается количество кондиционного гидроксида кальция и увеличивается количество крупной фракции недопала на выходе из классификатора 4, Весь образовавшийся гидроксид кальция в количестве 14216 кг/ч просеивается через отверстия на первом участке классификатора 4, количество крупной фракции недопала составляет 3156 кг/ч.На выходе датчиков 14, 15, 16 и 17 появляются сигналы:Р 9=0,4 кгс/см 2; Р =0,2 кгс/см 2; Р, =0,2 кгс/см и Р =0,7 кгс/см 2.По аналогии с рассмотренными вьппе случаями в соответствии с алгоритмом расчетные значения сигналов следующие:Р =Р-Р+СЗ=0,4-0,2+0,2= =0,4 кгс/см;1 о =Р 9 К 1+С =0,2-0,2+0,2= =0,2 кгс/см;Р, =Р +С=0,2+0,4=0,6 кгс/см; +О,4=0,4 кгс/см 2;Р=К л(Р 1 о Р 1 )+С л=0,4 (О, 2-0, 4) + +0,6=0,52 кгс/см 2;Рл =К з(Р ь Р,)+С=0,5(0,4-0,52)+0,4 =0,34 кгс/см;Рз =К(Р Ою 2)+Оэ 2 фОф 5(Оэб Оэ 2)+02= =0,4 кгс/см;Р, =К (Рл., -Р,л )+С 8=2(0,6-0,7)+ +0,46=0,26 кгс/смНа выходе из сумматора 25 формируется сигнал Р задания регулятору 11 расхода гидратирующей жидкости:Рь+Р -Рл+С,=0,4+0,26-0,34+ +0,2=0,52 кгс/см 2 .Регулирующий орган 12 занимает положение, которое соответствует расхо- ду гидратирующей жидкости 12788 кг/ч.10 1341161 Составитель Т.ГоленшинаРедактор Н.Киштулинец Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай Заказ 4397/29 Тираж 455 Подписное ВНИКЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, ЖРаушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул,Проектная,Из приведенных примеров видно, чтов зависимости от степени увлажненияизвести гидратирующей жидкостью всистеме автоматического управления5происходит изменение сигнала Р на1выходе сумматора 25, в результате чего изменяется сигнал задания регуля-,тору 11 расхода гидратирующей жидкос-,ти. Последний обрабатывает сигнал, 10который устанавливает регулирующийорган 12 в соответствующее положение, увеличивая или уменьшая подачугидратирующей жидкости из коллектора 5. 15В установившемся режиме (пример 1),когда расход гидратирующей жидкостисоответствует заданному, сигнал Р,,равен 0,6 кгс/см и регулирующий орган 12 занимает среднее положение,расход гидратирующей жидкости остается неизменным,При перераспределении просеиваниягидроксида кальция в результате егопереувлажнения через первый и второй 25(пример 2), а также первый, второйи третий (пример 3) участки классификатора 4 сигнал Р, изменяется соответственно до 0,768 и 0,775 кгс/см,в результате чего регулирующий ор- ЗОган 12 прикрывает проходное сечение,при этом происходит соответствующееснижение расхода гидратирующей жидкости и, как следствие, снижаетсявлажность гидроксида кальция,В случае недоувлажнения извести и увеличения крупной фракции недопала (пример 4) выходной сигнал Р уменьшается до 0,52 кгс/см, что при водит к большему открытию регулирующим органом 12 проходного сечения и добавлению в гидратор гидратирующей жидкости, а следовательно, к последующему уменьшению крупной фрак" ции недопала и увеличению кондиционного гидроксида кальция,Предлагаемый способ автоматического управления процессом получения гидроксида кальция позволяет сузить диапазон степени гидратации извести до 78-857 против 65-93 Е по известному способу, обеспечивая тем самым повышение качества гидроксида кальция. Формула изобретения Способ автоматического управления процессом получения гидроксида кальция в установке, содержащей гидратор и классификатор, включающий регулирование соотношения расходов извести и гидратирующей жидкости, подаваемых в гидратор, изменением расхода последней, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества гидроксида кальция за счет стабилизации степени гидратации извести, дополнительно измеряют расход гидроксида кальция в нескольких, по меньшей мере в двух участках по длине классификатора и расход крупной фракции недопала на выходе классификатора, определяют разность расходов гидроксида кальция в соседних участках по длине классификатора и корректируют расход гидратирующей жидкости пропорционально расходу гидроксида кальция через первый участок, разности расходов гидроксида кальция в соседних участках и расходу крупной фракции недопала на выходе классифи.катора.