Способ управления многоступенчатым противоточным процессом контактирования жидкости и твердого зернистого материала — SU 1139501 (original) (raw)
(19) (11) . 4(50 В ОПИС ИЗОБРЕТЕ порций твердого зернистого материала на входе и выходе ступеней,в зависимости от которого корректируют .время пропускания жидкости в обратном направлении,2. Способ по п.1, о т л щ и й с я тем, что время п ния жидкости в обратном нап определяют из соотношения ч а ю- опуска- авлении Тоь" "д1 оь" где Т - время пропускания обратовного потока жидкости;- физическая высота однойступени;Яо - скорость осаждения грану,лированного материала вжидко сти 19 =И 2 М " скорость обратного потокажидкости;К " козффициент гидравлического сопротивления линии вывода гранулированного материала;Н м скаежду кости имвте.гяжести, 8ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54)(57) 1.СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОСТУПЕНЧАТЫМ ПРОТИВОТОЧНЫМ ПРОЦЕССОМКОНТАКТИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ И ТВЕРДОГОЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА в контактныхступенях путем чередования пропуния жидкости в прямом и обратномнаправлениях и регулирования потоков фаз в зависимости от времениконтактирования, давления в рабочемобъеме, состава и количества пропущенной жидкости, регулированиязагрузки и выгрузки твердого зернистого материала по временной программе или по уровню в разгрузочной емкости, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения эффективности процесса за счет равномерности распределения твердого зернистого материала и стабилизации пере-.мещения его по ступеням, дополнительно определяют соотношение объемов 47 14 С 05 Р 27 ОО- разность уровнейточками вывода жидгранулированного"риала;- ускорение силыш равно 1,2139501 2рабочем объеме, состава и количест ва пропущенной жидкости, регулирования загрузки и выгрузки твердого .зернистого материала по временнойпрограмме или по уровню в разгрузочной емкости, дополнительно определяют соотношение объемов порцийтвердого зернистого материала навходе и выходе ступеней в зависи 10 мости от которого корректируютвремя проускания жидкости в об"ратном направлении,Кроме .того, время пропускания ь- жидкости в обратном направлении опре 15 деляют из соотношения обобьос Изобретение относится к способамуправления массообменными процессамипреимущественно к управлению непрерывными противоточными процессамидля систем с твердыми и жидкими фазами, и может найти применение вгидрометаллургической,химической и,других отраслях промышленности,Известен способ управления противоточным процессом контактированияжидкого и твердого материалов путемрегулирования концентрации сорбентав зависимости от концентрации извлекаемого компонента в жидкой фазе пулпы и содержания компонентов в сорбенте воздействием на вывод сорбентаиз аппаратовНаиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является способ управ" 20ления противотоцным процессом контактирования жидкости и твердогоматериала в контактных ступеняхпутем чередования пропускания жидкости в прямом и обратном направлениях 25и регулирования потоков фаэ в зависимости от времени контактирования,давления в рабочем объеме, состава иколичества пропущенной жидкости,регулирования загрузки и выгрузки ЗОтвердого материала по временной программе или от уровня в разгрузочнойГ емкости1 Однако при работе, например, впоследовательном ряде ступеней, вкоторых твердый зернистый материалзанимает только часть объема, необеспечивается равномерность распределения его по ступеням, и,соответственно, стабильность перемещения его через аппарат, что в своюочередь ухудшает эффективность массообменного процесса.Цель изобретения - повышение эффективности процесса за счет равномерности распределения и стабилизации перемещения твердого зернисто"го материала по ступеням,Поставленная цель достигается тем.,что согласно способу управления многоступенчатым противоточным процес"сом контактирования жидкости и твердого зернистого материала в контактных ступенях путем чередования про-пускания жидкости в прямом и обратном направлениях и регулированияпотоков фаз в заьисимости от времены контактирования, давления в где Щ - равно 1,2 - 1,8," 1 Вг.111/рр-скорость обратного потока,жидкости- физическая высота однойступени;4 ос, - скорость осаждения гранулированного материала в жидкости;.- коэффициент гидравлическогосопротивления линии вывода твердого материала;- разность уровнеч между точками вывода гранулированного материала и жидкости;- ускорение силы тяжести,Одним иэ важнейших условий, которое должно соблюдаться для достижения высокой эффективности процесса, является максимальная равномерностьдвижения взаимодействующих фаз, Если равномерность дввкения жидкости по сечению потока обеспечивают за счет повышения ее скорости или путемиспользования различных типов распределителей потока, то равномерность перемещения твердого зернистого материала на нижележащую ступеньдостигают за счет задания определенной скорости обратного потока жид"кости. Только вполне определенныевеличины скорости и времени, вычисля.емые из предлагаемого соотношения,позволяют обеспечить передвижениетвердого зернистого материала навполне определенную последующуюнижележащую ступень, что обеспечивает равномерную обработку .его и оптимальное время пребывания в процес40 45 я -50 55 се, Если скорость потока существенно превышает рекомендуемую, то твердый материал может вообще, наприФмер вследствие мгновенного перекрытия нижележащей перфорированной ре шетки, не пройти в нижележащую ступень. Может возникнуть и другой случай, когда часть твердого зернистого материала проскочит сразу две, три или несколько ступеней, что " ухудшает равномерность отработки твердой фазы. Лишь вполне определенная скорость обратного потока позволяет обеспечить вполне определенное "расширение" твердого зернистого материала и переток его на нижележащую ступень.Существенное влияние на переток твердого зернистого материала оказывает время прохождения обратного потока жидкости, так как в случае недостатка его твердый зернистый материал из вышележащей ступени не успеет полностью перейти в нижележашую, а при избыточном времени перемещения и рекомендуемой скорости может пройти сразу несколько сту" пеней, что является нежелательным. Поэтому время прохождения обратного потока жидкости должно быть величи- ной лимитируемой и .определяться из соотношения На фиг.1 показана схема реализации способа; на фиг.2 - временная диаграмма,Способ осуществляется следующим образом.Контактирование жидкости и твердого зернистого материала происходит в вертикальном аппарате 1, разделенном перфорированными перегородками 2 на ступени, внутрь которых помещена инертная насадка 3 с плотностью, меньшей плотности жидкости, Аппарат снабжен бункером 4 дт загрузки твердого зернистого материа ла, патрубком 5 вывода жидкости и трубопроводами 6-9 подачи твердого материала, ввода жидкости, вывода твердого зернистого материала. Кроме того, в аппарате имеется устройство, например, телескопического типа, позволяющее регулировать разность уровней Н между точками выво 0 15 20 25 30 35 да из процесса жидкой и твердойфаз.Система управления процессомконтактирования имеет блок регулирования 10, на вход к которому подключены расходомер 11 жидкости, исполнительный механизм 12 клапана 13 подачи твердого материала, датчик 14уровня твердого зернистого .материала в бункере, исполнительный меха -низм 15 клапана 16 подачи жидкости,исполнительный механизм 17 клапана 18 выгрузки твердого зернистогоматериала и датчика 19 уровня,расположенного в разгрузочной емкости 20. В период фильтр-циклажидкая фаза движется снизу вверхчерез гидравлически прижатые к дренамиз инертной насадки 3 слои твердогозернистого материала и выводится изколонны через патрубок 5При этомклапан 16 открыт, клапаны 13 и 18закрыты,Сигнал датчика расходомера 11поступает в блок регулирования 10,который воздействует на величинудозы твердого зернистого материалав бункере. В свою очередь блок регу;лирования 10 по сигналу датчикауровня 14 управляет подачей твердого зернистого материала из бунке-,ра,воздействуя на исполнительный механизм 12 клапана 13.Каждая камера снабжена манометрами 21 контроля коли-чества твердого зернистого материалапо камерам, сигналы которых вводятсяв блок регулирования О,Длительность Фильтр-цикла задается в блок регулирования 10 в зависимости от Физико-химических свойств контактирующих фаз. По окончании фильтр-цикла блок .регулирования 10 под,":;.:т команду исполнительным механизмам 15 и 17 на переключение клапана 16 в положение "Закрыт", а клапанов 13 и, 18 - "Открыт". Создается обратный поток жидкости, перемещающий твердый зернистый материал иэ бункера 4 в верхнюю ступень, а из каждой вышележащей ступени в соседнюю ни жележащую, из нижней - на выход из аппарата по трубопроводу 8 через клапан 18 Скорость обратного потока жидкости определяется гидравлической характеристикой инертной насадки: ее регулируют величиной гидростатического напора Н, устанавливаемой устройством 9,11395 Время прохождения обратного потока жидкости определяют в зависимости от физической высоты ступени, скорости осаждения твердого зернистогоматериала и скорости обратного потока жидкости из вышеприведенного соотношения и вводят в блок регулирования 10,который дополнительно корректирует его по показаниям датчиков 14 и 19 уровня, 10После отработки времени прохождения обратного потока жидкости блокрегулирования дает команду исполнительным механизмам 15 и 17 на обратное переключение клапанов в положеииа фильтр-циклаклацал 6 открыт,клапаны 13 и 18 закрыты),В блок регулирования 10 дополнительно вводятся две кратковременныезадержки; первая задержка в начале 20цикла. перемещения.на закрытие подачижидкости для промывки трубопровода 8и клапана 18; вторая задержка вконце цикла перемещения на открытиеподачи жидкости для расслоения твердого зернистого материала и инертнойнасадки и прижатия последней к верхним перфорированным перегородкам вкаждой секции с образованием дренажа,непроницаемого для твердого зернисто"З 0го материала,Длительность временных задержекопределяется гидравлическим расчетом.Коэффициент 1,2 -1,8 определяетполноту перемещений всей порции твердого материала из каждой контактнойкамеры (ступени) в соседнюю низлежащую камеру ступень) .Коэффициент,п 1 зависит от степениразнородности твердого материала погидравлической крупности (скорости 40осаждения частиц твердого материалав жидкости)/следующим образом;1,0-2,0 2,0-3,0 3,0-4,00 ос.юп 1 ь 2-1,4 1,4-1,6 1,6-1,8 1Блок 10 реализует программное управление процессом, используя алгоритм, временная диаграмма котороголпоказана на фиг.2 аМомент ьр - начало очередного периода работы системы управления. Открывается клапан 6 (клапаны 13 и 18 закрыты напредыдущем цикле),В момент 01 открываются клапаны 13 и 18 и через отрезок времени 55лзадержки 61 закрываешься клапан 16,01 6На отрезке времени (, ) длительностьюпроисходит перегрузкионита, Эта величина задается валгоритме управления в виде константты, так же как , . Длительностьтт Р Рзадержки о 1 связана с р пропорцио цнальной. зависимостью,иС, Ьргде С - коэффициент, зависящий отпараметра Н и гидродинамическиххарактеристик аппарата, его величина устанавливается опытным путемпри настройке системы,В моментзакрываются клапаны 13 и 18 и через отрезок времеЛ 11ни ьа открывается клапан 16 (момент ,1), При этом завершается поллный цикл программы управления.Длиц цтельность интервала задержки ьсвязана с параметром р- коэффициентом пропорциональности СиС2 "оьЗначение С зависит от гидродинамических свойств инертного материала, .твердого зернистого материала и Физико-химических свойств жидкой Фазы,Длительность времени прохожденияжидкой Фазы настраивается исходя изусловий необходимого извлеченияценного компонента иэ жидкости,которое предварительно рассчитывает-.ся на основании кинетики процессасорбции и окончательно подбираетсяв процессе эксплуатации.Длительность Т определяется поФормулеЛ тт а ЛНТ =- 6,ьр ьилиТ =(1 С,С 1, ьКоэффициент С изменяется в диапазоне 0,2-0,4, а коэффициент Св диапазоне 0,3-06,Общая длительность цикла программыуправления составляетТ = 6 у + (1 р 5-2 р 0)"05Внедрение предлагаемого способауправления на крупнотоннажных производствах по сорбционному извлечениюценных компонентов из бедных растворов приведет к повышению степениизвлечения на Зза счет более строгого поддержания технологическогорежима и большой надежности регулирования.1139501 ректор С,Шекмар 8/7 Тираж 541НИИПИ Государственного комипо делам изобретений и о113035,Москва,Ж,РауюскМ Подписнотета СССРкрытийя наб.,д.4/5 ка ал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна Составитель,Г,Бахтюкоедактор Т.Парфенова Техред А.Бабинец