Способ управления группой параллельно работающих реакторов ионообменной станции для очистки жидкостей с заполнением реакторов смолой

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 19) СВ щ 5 С 05 Р 27/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт автоматизации пищевой промышленности(56) Авторское свидетельство СССРГ 757474, кл. С 05 и 27/00, 1979,Технологи чес ки й регламент а втоматизированного процесса обесцвечива ния сиропов сахарорафинадного производства пористым днионитом АВ"172 П Госагропром СССР, НПО "Сахар",Киев, 1986,(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОЙ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ РЕАКТОРОВ ИОНООБМЕННОЙ СТАНЦИИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИОКОСТЕЙ С ЗАПОЛНЕНИЕМ РЕАКТОРОВ СМОЛОЙ(57) Изобретение относится к пищевойпромышленности для обесцвечивания Изобретение относится в основном к пищевой промышленности, в частности к сахарной отрасли, и может быть. использовано для управления группой параллельно работающих реакторов ионообменной станции.Обесцвечивание производится с помощью реакторов, объединяемых в параллельно работающие группы, В основном используются реакторы, имеющие один слой смолы.Управление реакторами в режиме обесцвечивания предусматривает регупродуктов производства с использованием реакторов, входящих в группу,параллельно работающих в составеионообменной станции, Цель изобретения - снижение себестоимости продукции и повышение ее качеств; цанный способ предусматривает согласование производительности станции состанцией последующей переработкипродуктов, например. со станцией уваривания сироповОно осуществляетсяпутем измерения общего расхода жидкости, поступающей соответственнона верхнюю и нижнюю части слоев группы реакторов, определяется степеньобесцвечивания и корректируется соотношение расходов жидкости черезверхнюю часть слоя каждого реактора в зависимости от. степени обесцвечивания, при этом расход жидкости, поступающей через нижнюю частьслоя каждого реактора, поддерживаютна заданном уровне. 1 ил. лирование расхода сиропа (его стабилизацию), подаваемого на каждый реактор, отключение реактора от груп" пы при снижении его обесцвечивающей способности ниже допускаемого значения, а также подключение к группе нового реактора.В последние годы предложен и реализован реактор с двумя слоями анионита (верхний и нижний слой), Считается, что он является наиболее пер" спективным в связи с большой производительностью и экономичностью, Вэтом случае необходимо регулироватьрасход сиропа на оба слоя анионитас тем чтобы обеспечить требуемоесоотношение расходов сиропов. Крометого, при отсутствии сиропов в сборнике перед реакторами необходимо отсечь подачу сиропа на реактор.В обоих случаях использования реакторов имеется ряд недостатков способа управления, которые особеннопроявляются при использовании реакторов с двумя слоями.К числу указанных недостатков относятся следующие, 15а) Отсутствие требуемого согласования производительности группыреакторов с производительностью последующей станции - обычно станцииуваривания сиропов, Указанное обстоятельство поясняется тем, что привыдаце задания на каждый реактор(особенно на двухслойные) сложнообеспечить требуемый суммарный расход сиропа .от всех реакторов, цтобыисключить как разрыв потока, так и;воэможность переполнения сборникаперед вакуум-аппаратами,б) В случае стабилизации расходасиропа на слои реактора все реакторы,независимо от своего состояния помеханическому загрязнению и по снижению обесцвечивающей способности,работают в равных условиях по рас,"ходу.Указанное обстоятельство приводит,к тому, цто в зависимости от степенизагрязненности реактора механическихчастиц может иметь место снижение,его производительности, которую не 40возможно увеличить (полное открытиеклапана)Кроме того, независимо отзабивания, может иметь место сниженияобесцвечивающей способности реакторалибо нескольких реакторов, в результате чего цветность сиропа даннойгруппы реакторов может стать, выше допускаемой.В обоих случаях имеет место рассогласование либо по проиэводитель 50ности, либо по обесцвечивающей способности. Это означает, что реакторнеобходимо отключить от группы, т.е.либо чистить, либо подавать смолу нарегенерацию.55 В обоих случаях требуются затраты ручного труда, наличие свежего реактора. Переходные режимы в какой-то степени влияют на производительностьгруппы реакторов.Кроме того, возможные случаи,когда будет иметь место снижениеобесцвечивающей способности у нескольких реакторов группы и при этомбудет необходимо вывести их через непродолжительное время на регенерацию,что усложнит работу регенераторов и, кроме того, потребуется подключение нескольких новых реакторов.в) Сложность системы управления.Действительно, на каждый слой требуется регулирующий кладан регулятори расходомер. Непрерывная работа каждого реактора до вывода на регенерацию примерно,15-18 сут требует на"дежной работы всех приборов и средства, автоматизации. Это особенно относится к расходомерам в части подстройки нуля и вариации показаний накаждом слое реактора при их наличиив группе 3-6 штук, т.е. 6-12 расходомеров.Кроме того, естественно, при этомвозрастают стоимость системы, а такжетребования к обслуживающему персоналу.Все указанные недостатки приводятк неэффективной работе группы реакторов, те. к снижению производитель"ности реакторов, увеличению нагрузкина регенераторы (при большой неравномерности их загрузки), а также кповышению себестоимости продукции.Известен способ автоматическогоконтроля ионообменного процесса, предусматривающий регулирование соотношения расходов жидкостей через верхнюю цасть каждого реактора, поочередное отклюцение и подключение к, ней реакторов при вывода любого изних на регенерацию смолыОднако этот способ предусматривает не управление группой реакторов,а только контроль хода самого процесса путем подачи пробы воды наколонну,Цель изобретения является повышение качества очистки жидкостей иснижение себестоимости продукции.В способе управления группой параллельно работающих реакторов ионообменной станции для очистки жидкостей с заполнением одним либо двумяслоями смолы, предусматривающем регулирование соотношения расходов жидкостей через верхний слой смолы ипоочередное подключение к ней реакторов при выводе любого из них нарегенерацию смолы, задают требуемоезначение расхода жидкостей для группы реакторов, определяют значениежидкостей для нижних слоев реакторов группы, задают и стабилизируютего, ограничивают расход через нижний слой реакторов, контролируютрасход через верхний и нижний слоикаждого реактора и регулируют егодля верхнего слоя в зависимости отрасхода сиропа через нижний слой этого реактора, причем контроль расходовчерез нижний и верхний слой каждогореактора осуществляют с помощью общих расходомеров путем поочередногоподключения через заданный интервалвремени соответствующего слоя каждого реактора к магистрали подачи жидкостей до расходомера либо после него и при этом запоминают на времяпереключения каждого реактора послед;нее значение расхода через определенный слой, используя его для управления в промежутках между измерениями. Также способ предусматриваетрегулирование расхода только черезодин слой реакторов с ограничениемрасхода помаксимуму через этот слой,при этом измерение расхода через каждый слой осуществляют с помощью общихрасходомеров соответствующих слоевреакторов,Данный способ управления можетбыть реализован в нескольких вариантах.. Однако сущность его остается неизменной.На чертеже приведена принципиальная схема ионообменной станции и схема управления реакторами,На чертеже изображены три реактора 1, 2 и 3, работающие параллельно,Подача сиропа (вход) производитсяот общей магистрали снизу и сверхуреакторов, т.е. на два слоя смолы.На трубопроводе подачи сиропа снизуустановлены общий расходомер 4 и регулирующий клапан 5, связанные с регулятором 6 расхода сиропа на нижниеслои. Кроме того, на трубопроводе подачи сиропа снизу на каждом реакторерасположены трехходовые клапаны 7;8 и 9 и ручные вентили 10, 11 и 12,На трубопроводе подачи сиропасверху реакторов расположены расходоыар 1 а птсанныа клапаны 11-19 а 698879 ьтакже регулирующие клапаны 20, 21и 22. Выходы всех реакторов соедине ны общим трубопроводом группы, Выхо 5ды расходомеров 4 и 13 соединены сшинами, связанными, в свою очередь,с ключами 23, 24 и 25 и 26, 27, 28.Ключи соединены также с программным устройством 29, а их выходы - срегуляторами соотношения 30, 31 и 32,имеющими задание ("эд"). Выходы ре"гуляторов подсоединены к регулирующимклапанам (сверху) 20, 21 и 22,Кроме того, имеется также программное устройство 33, связанноекак с программным устройством 29 таки с клапанами 7, 8, 9 и 14-19.На выходе регулятора 6 установленэлемент запрета 34.20 Контроль расходов сиропов, а принеобходимости и регистрация их производится с помощью подключаемых красходомерам 4 и 13 вторичных прибо.ров 35 и 36,25 Способ реализуется следующим об"разом,Задается общее значение расходасиропа на группу, например 30 мз/ч.По технологическому регламенту 60 ьрасхода должно подаваться снизу,т.е, 18 мз/ч, и 12 мз/ч сверху, Задание выдается исходя из требуемойпроизводительности станции,Значение расхода на нижние слои35реакторов задается задатчиком регулятора 6.Трехходовые клапаны 7,8 и 9 вначале стоят на проход, т.е. потокнаправлен через расходомер на всю40 параллельно соединенную группу кла"панов 7, 8 и 9,Ручные вентили 10, 11 и 12 вначале полностью открыты.Регулятор 6 стабилизирует расход,45 равный заданному т.е. 18 мз. Послетого, как установится заданное значение расхода (а это несколько десятков секунд), программное устройство ЗЗ переключает клапан 9 реактора 1 в положение закрыт на про"ход через расходомер и открыт напроход, минуя расходомер 4. Это означает, что расход через расходомеруменьшится на величину расхода че 55рез низ реактора 1.Программное устройство 29, рабо"тающее синхронно с устройством 33,подключит через ключ 28 сигнал отрасходомера 4 к регулятору 32, 1698879Од нов реме нно пока эывающи й либорегистрирующий прибор. 36 зафиксирует новое значение расхода (былодо переключения и стало после него).Одновременно на регулятор соотношения 32 через ключ 25, управляемыйтакже программным устройством 29,будет подан сигнал от расходомера13. При этом предварительно программное устройство 33 выдало сигнална открытие клапана 19. Сироп вверхнюю часть реактора поступит через расходомер 13,С выхода регулятора 32 сигналпоступает на регулирующий клапан22 благодаря чему установится требуемое соотношение расхода,В том случае, если реактор 1работает незначительный промежутоквремени ("свежий"), то расход сиропа на него будет значительным, вышедопускаемого по регламентуПоложим, что более 3 мз на нижний слойдать нельзя. В этом случае, вначале 25. оператор с помощью вентиля 12 уста ,навливает допускаемое значение рас. хода, т.е. 3 мз/ч. Это значение он, тавлен предварительно коэффициентсоотношения (примерно 0,7)устано вит клапан 22 в соответствующее поло жение.Таким образом, первая точка отработанаПосле этого программное устройст, во 33 вновь закроет клапан 19 и откроет 18 и 17, а также установитклапан 9 на йроход и поставит в положение, минуя расходомер Й клапан 8.Таким образом произойдет включение на регулятор 31 двух сигналов,В случае, если расход сиропа черезреактор 2 ниже возможного, то оператор ручной вентиль 11 не трогает,контролируя расход на приборах 35 и36. Соответственно и тут установитсятребуемое соотношение, Если на реакторе 1 расход через ниэ был 8 мз, ачерез второй - 5 мз/ч, то и на ре"акторе 3 установится расход, равный 5 мз/ч. Таким образом, расходчерез нижние. слои реакторов будетотражать состояние каждого реактора с точки зрения степени механического загрязнения.Управление по реактору 3 аналогично. В то же время, расходы через верхние слои реакторов будут примерно составлять 5,3 и по 3,3 мз/ч.Суммарный расход через оба слоя реакторов составит 30 мз/ч, т.е. будет равным, заданному. По мере за" грязнения каждого реактора расход через него должен был бы стать меньше, но вследствие. наличия регулятора 6 это происходить не будет, учитывая также, что на время переключения выход регулятора б не воздействует на клапан 5 благодаря наличию элемента запрета 31, также уп" равляемому от программного устройства 29.Через определенный промежуток времени оператор устанавливает ручной вентиль 12 в полностью открытое положение, следя, чтобы максимум расхода через низ не превысил допускаемого максимума, т.е. 8 мз/ч. Таким образом, ограничение. по реактору 1 с точки. зрения расхода заканчи" вается. Теперь заданный расход по низу реакторов (нижнему слою) будет перераспределяться по мере загрязнения каждого реактора.Учитывая, что максимум расхода сиропа приходится на "свежий" реактор, загрязнение реакторов 2 и 3 снизится, а качество сиропа на выходе будет выше, чем если бы реактор работал бы с большим расходом.Необходимо при этом иметь в виду, что максимум расхода через нижний слой недавно введенного реактора выбирается для группы, исходя иэ допустимого минимального расхода через другие реакторы. Положим, это соотноцение должно быть не более 1,6-1,8. В то же время, периодически отби"рая пробы с выхода каждого реактора,оператор анализирует качество обесцвечивания,Ухудшение качества обесцвечивания на одном реакторе может произойти после того, как реактор 1 такжев достаточной степени загрязняется,т,е. расход станет примерно равнымрасходу через реакторы 2 и 3, Соответственно вырастут расходы и на реакторах 2 и 3,Следовательно, при снижении обесцвечивающей способности, например,реактора 3 еще не следует отключатьего, т.е, во-первых, общий сироп навыходе для всей группы еще соответствует нормам,Кроме того, есть еще регулирующее воздействие, позволяющее не отключать еще реактор 3. Это снижениеего, производительности до допускаемого предела с помощью ручного вентиля 10, В этом случае опять произойдет перераспределение расходов,система в целом будет работать всоответствии с заданием и по расхо"ду и по цветности сиропа, т.е, взависимости от всех требований регламента. 15В принципе вместо ручных вентилей 10, 11 и 12 можно испольэоватьи автоматические клапаны, но этоусложнит систему, потребует дополнительного использования регулято Оров.В части памяти положения клапана,то при использовании в качестве регулирующих клапанов клапаны с элект-.роприводом, то память при снятии 25сигналов с регулятора сохранится.В случае использования клапановс пневмоприводом регулятор долженуправлять двигателем, вращающим задатчик пневматического сигнала, в ре-З 0.зультате чего также сохраняется память.При подключении нового реакторацикл повторяется. Кроме того, возможно для одного из реакторов группы исключить клапаны 14 и 15, а также клапан 7 (на примере третьего реактора). В этом случае начальныйрасход на этом реакторе постоянноучаствует в измерении расходомерами, 4 ОКроме того, возможен и комбинированный вариант, т.е. например исполь-.зование индивидуальных расходомеровтолько на слоях снизу, либо толъкона слоях сверху, а на других слоях - 45общие,Способ может быть аппаратурнореализован с помощью использования отдельных стандартных блоков либо с использованием централизован.ного микропроцессорного устройства,например "Ломиконта",При реализации по первому путимогут быть использованы в качествепрограммных устройств 29 и 33 релевремени, например,К 34,В качестве ключей могут быть использованы промежуточные реле, в качестве регуляторов - электронные регу-:ляторы типа С. Самопишущие приборы расхода - стандартные вторичныеприборы,сДанный способ позволяет удлинитьвремя активной работы реакторов,снизить нагрузку на регенераторы, улучшить качество сиропов, сократитьтрудозатраты и упростить схему контроля и управления, что приведет кснижению себестоимости продукции,Формула изобретенияСпособ управления группой параллельно работающих реакторов ионообменной станции для очистки жидкостей с заполнением реакторов смолой по меньшей мере одним слоем, предусматривающий регулирование соотношения расходов жидкостей через верхнюю часть каждого реактора, поочередное отключение и подключение к ней реакторов при .выводе любого из них на регенерацию смолы, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повы- шения качества очистки жидкостей и снижения себестоимости прорукции, измеряют общий расход жидкости, поступающей соответственно на верхнюю и нижнюю части слоя группы реакторов, определяют степень обесцвечивания и корректируют соотношение расходов жидкости через верхнюю часть слоя каж - дого реактора,в зависимости от сте пени обесцвечивания, при этом расход жидкости, поступающей через нижнюю часть слоя каждого реактора поддерживают на заданном уровне.1698879 С оста вител ьТехред Л.Олии КорректорН. Ревска лтор Редактор В,Трубч атже вееиве ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул.Гагари Заказ "396 Тира ВНИИПИ Государственного коми 113035, Москж . Подписное ета по изобретениям и открыти а, Ж, Раушская нэб., дМ