Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ автоматического управления процессом растворения солей

Классы МПК:B01F1/00 Растворение
C01D3/06 получение из рассолов, морской воды или отработанных щелоков 
C01F5/30 хлориды 
G05D11/00 Управление или регулирование соотношений компонентов в смесях
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Закрытое акционерное общество ВНИИ Галургии (ЗАО ВНИИ Галургии) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-04-22
публикация патента:

Изобретение может быть использовано в производстве синтетического карналлита. Способ автоматического управления процессом растворения солей включает стабилизацию температуры растворения, стабилизацию концентрации полезного компонента в растворе изменением расхода сырья, определение полезного компонента с входящими в процесс потоками. При изменении величины этого расхода относительно заданного значения корректируют расход полезного компонента, поступающего в составе сырья. В качестве полезного компонента, наряду с хлоридом калия, вводят хлорид магния. Его концентрацию во входном потоке сырья стабилизируют упариванием исходного раствора хлорида магния. Дополнительно измеряют содержание хлорида магния в упаренном растворе, рассчитывают расход упаренного раствора по следующей зависимости: способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 , где способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 - расход упаренного раствора хлорида магния, т; G KCl - расход хлорида калия в пересчете на 100% продукт, т; способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 - регламентное содержание MgCl2 в упаренном растворе, 35±0,5%. Вычисленное значение подают в качестве задания в систему управления расходом раствора. Изобретение позволяет повысить точность управления процессом растворения хлорида калия в растворе хлорида магния.

Изобретение относится к технике управления процессом растворения хлорида калия в концентрированном растворе хлорида магния и может быть использовано в процессе получения синтетического карналлита при его синтезе и кристаллизации на установках вакуум-кристаллизации.

Известен способ получения синтетического карналлита путем взаимодействия хлорида калия с хлоридом магния с последующим упариванием смеси при температуре 158-180°С до молекулярного соотношения компонентов KCl:MgCl2:H2O=1,0:1,0:3-5 - см. а.с. СССР № 448160, Кл. C01F 5/30; C22D 3/08, 1974, Бюл. № 40. Из известного способа неясно, с помощью каких технических решений осуществляется управление процессом получения синтетического карналлита.

Известен способ получения искусственного карналлита, включающий смешение концентрированных растворов хлорида магния с суспензией хлорида калия при 75-80°С с последующим охлаждением суспензии кристаллизацией, фильтрацией продукта и возвратом маточных щелоков на стадию смешения исходных реагентов, при этом суспензию хлорида калия предварительно нагревают до 75-85°С и подают на смешение при концентрации хлорида калия 7-8% - см. а.с. СССР № 582203, Кл. C01F 5/30, 1977, Бюл. № 44. В известном способе также не проводится технических решений, позволяющих управлять процессом получения карналлита.

Известен способ автоматического управления процессом растворения солей - прототип - см. а.с. СССР № 381374, Кл. B01F 1/00, G05D 11/00, публ. 22.05.1973, Бюл. № 22. Способ включает стабилизацию температуры растворения солей и стабилизацию концентрации полезного компонента в растворе изменением расхода сырья на растворение, определение полезного компонента с входящими в процесс потоками и при изменении величины этого расхода относительно заданного значения корректировку расхода полезного компонента, поступающего в составе сырья.

Недостатком известного способа автоматического управления является его низкая точность при растворении хлорида калия в концентрированных растворах хлорида магния, особенно при необходимости получения заданного соотношения KCl:MgCl2 в суспензии, подаваемой на кристаллизацию синтетического карналлита.

Задачей изобретения является повышение точности автоматического управления процессом растворения хлорида калия в растворе хлорида магния с получением суспензии с заданным соотношением KCl:MgCl2 .

Поставленная задача достигается тем, что в отличие от известного способа в качестве полезного компонента, наряду с хлоридом калия, введен хлорид магния, концентрацию которого во входном потоке сырья стабилизируют упариванием исходного хлорида магния, дополнительно измеряют содержание хлорида магния в упаренном растворе, рассчитывают расход упаренного раствора по следующей зависимости:

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 ,

где способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 - расход упаренного раствора хлорида магния, т;

GKCl - расход хлорида калия в пересчете на 100% продукт, т;

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 - регламентное содержание MgCl2 в упаренном растворе, 35±0,5%,

и вычисленное значение подают в качестве задания в систему управления расходом раствора. При растворении полезного компонента (хлорида калия в растворе хлорида магния) часть его остается в виде суспензии.

Сущность способа как технического решения заключается в следующем: в отличие от известного способа, включающего стабилизацию температуры растворения, стабилизацию концентрации полезного компонента в растворе изменением расхода сырья на растворение, определение полезного компонента с входящими в процесс потоками и при изменении величины этого расхода относительно заданного значения корректировку расхода полезного компонента, поступающего в составе сырья, по предлагаемому способу в качестве полезного компонента, наряду с хлоридом калия, введен хлорид магния. В производстве синтетического карналлита из растворов хлорида магния и хлорида калия в отличие от переработки карналлитовых руд не образуется крупнотоннажных отходов производства - галитового отвала и глинисто-солевого шлама - см., например, Соликамские карналлиты, сб. научных трудов, 2007, С.-Пб, ЛИК, с.117-123.

В производстве используется хлорид калия, полученный из отработанного электролита магниевого завода, и стандартный хлорид калия, подаваемый для восполнения потерь при электролизе обезвоженного карналлита и передела переработки электролита.

Полезные компоненты - хлориды калия и магния - являются сравнительно чистыми веществами, а поток хлорида калия является переменной величиной. В соответствии с проведенными нами исследованиями зависимость расхода упаренного раствора хлорида магния от расхода хлорида калия при производстве синтетического карналлита определяется зависимостью

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 ,

где способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 - расход упаренного раствора хлорида магния, т;

GKCl - расход хлорида калия в пересчете на 100% продукт, т;

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 - регламентное содержание MgCl2 в упаренном растворе, %;

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 ,

где Gст - расход стандартного хлорида калия, поступающего на восполнение потерь, т, в пересчете на 100% продукт;

Gэ - расход хлорида калия, полученного из электролита, т;

СKClэ - содержание KCl в продукте, полученного из электролита.

1,277 - коэффициент пересчета с KCl на безводный карналлит.

Потери хлорида калия на стадиях обезвоживания карналлита, его электролиза и переработки электролита определяются спецификой производства и обычно составляют 10-20%, поэтому, вводя коэффициент извлечения KCl на этих переделах - способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 (0,8-0,9), получим расход стандартного хлорида калия в зависимости от расхода хлорида калия, выделенного из электролита в виде зависимости

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 в пересчете на 100% продукт,

где способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 - содержание KCl в стандартном хлориде калия, %.

Общий расход 100% хлорида калия составит

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416

Расход упаренного раствора хлорида магния, способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 составит

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 или способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416

Необходимым условием для получения кондиционного карналлита является расход циркулирующего щелока и содержание хлорида магния в упаренном растворе.

Обычно регламентное значение расхода циркулирующего оборотного щелока стабилизируют из расчета ~2,7 т на 1 т синтетического карналлита. Увеличение расхода ведет к повышению энергозатрат на его нагрев и циркуляцию, но способствует снижению количества твердой фазы в суспензии при растворении хлорида калия. Снижение расхода ведет к загрязнению синтетического карналлита хлоридом калия. Поэтому оптимальный расход циркулирующего раствора определяют при освоении производства и закрепляют как регламентный показатель оптимальной циркуляции щелока - Gцирк..

При осуществлении процесса растворения хлорида калия на промывку трубопроводов, оборудования и др. нужды подается вода. При нарушении водного баланса процесса появляются избыточные оборотные растворы, которые необходимо удалить из процесса на стадию упаривания исходного раствора хлорида магния. Такой же эффект будет получен при недостаточной упарке раствора хлорида магния по отношению к регламентному значению. При повышении концентрации MgCl2 в упаренном растворе свыше нормируемой возможно загрязнение синтетического карналлита бишофитом (MgCl2·6H2O), что вызовет трудности при дальнейшей переработке карналлита на металлический магний.

Поэтому также регламентируется концентрация упаренного раствора по хлориду магния - обычно на уровне 35±0,5% MgCl2.

При недостатке циркулирующего оборотного раствора, например, в период пуска производства, при нарушениях норм технологического режима или из-за ремонта оборудования, т.е. - Gм<Gцирк., систему пополняют за счет подачи необходимого количества 27-30% раствора хлорида магния, например, с промежуточных корпусов выпарной установки.

При нарушении водного баланса процесса из системы на выпарку выводится часть циркулирующего маточника, содержащего 28-30% хлоридов магния и кальция.

Разбавление системы водой способствует разложению карналлита и его загрязнению хлоридом калия. Поэтому необходимо выводимый MgCl2 компенсировать упаренным раствором хлорида магния с повышением содержания в нем хлорида магния. Регулируемая концентрация хлорида магния - способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 - определяется по следующей зависимости:

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416

где Gизб., т - количество избыточных циркулирующих щелоков, определяемое по уравнению G изб.=Gм-Gцирк.;

G м - расход маточного щелока, полученного после разделения суспензии синтетического карналлита после вакуумной кристаллизации, т;

Gцирк. - расход циркулирующего оборотного щелока, поступающего на растворение хлорида калия - регламентное значение, т;

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 - содержание MgCl2 в маточном избыточном щелоке, %.

При установившемся режиме избыточные циркулирующие щелока отсутствуют - Gизб.=0; способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 .

Вычисленные значения Gст., способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 , Gизб. и способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 подают в качестве задания в систему управления расходом упаренного раствора.

При растворении хлорида калия в объединенном растворе хлорида магния часть KCl остается в виде твердой фазы, однако при последующем охлаждении суспензии хлорид калия растворяется в растворе, при этом происходит кристаллизация синтетического карналлита.

Важным фактором стабилизации процесса растворения является температура жидкой фазы, которая поддерживается в интервале 90-100°С путем нагрева оборотного циркуляционного щелока и отбора упаренного раствора хлорида магния из последнего корпуса выпарной установки, где раствор имеет максимальную температуру кипения.

Таким образом, решается задача повышения точности автоматического управления процесса растворения хлорида калия в объединенном растворе хлорида магния с получением суспензии с заданным соотношением KCl:MgCl2, при охлаждении которой образуется синтетический карналлит, отвечающий по качеству всем требованиям магниевого производства.

Способ осуществляют следующим образом. На стадию растворения подают хлорид калия, полученный из электролита, хлорид калия стандартный для восполнения потерь KCl, оборотный циркулирующий щелок со стадии охлаждения суспензии и выделения синтетического карналлита, нагретый до температуры ~100°С, и упаренный раствор хлорида магния. Полученную суспензию интенсивно перемешивают и охлаждают с кристаллизацией карналлита.

Замеряют:

- расход хлорида калия, получаемого из электролита, с помощью весового дозатора, например, фирмы «Технокон»;

- массовую долю калия в потоках хлорида калия измерителем калия, например, фирмы «Berthold» LB 377-62;

- содержание хлорида магния в упаренном растворе - аналитическим методом или по плотности раствора с поправкой на температуру, например, с помощью первичного преобразователя MFS 2000 и преобразователя сигнала MFS 081;

- расходы циркулирующего маточного и упаренного щелока с помощью электромагнитного расходомера, например, типа Метран 370;

- температуру суспензии при растворении с помощью термопреобразователя с унифицированным выходным сигналом, например преобразователя ТСМУ Метран 274.

Задаются регламентными значениями расхода циркулирующего щелока, Gцирк., степенью извлечения хлорида калия на магниевом заводе и в цикле переработки электролита, способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 , регламентным значением концентрации упаренного раствора хлорида магния, способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 , например Gцирк.=2,7 т/т карналлита; способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 =0,8; способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 .

По приведенным зависимостям вычисляют

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416

Gизб.=Gм-Gцирк.

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416

Сигналы от приборов поступают на контроллер, где по приведенным зависимостям рассчитывают регулируемую концентрацию хлорида магния - способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 , расход упаренного раствора - способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 , расход стандартного хлорида калия, а затем сигналы поступают на дозаторы хлорида калия, упаренного раствора и систему управления степенью упаривания раствора хлорида магния, а при необходимости систему вывода избыточных растворов циркулирующего маточника.

Пример осуществления способа

Пример 1

Показания приборов:

- расход хлорида калия, полученного после переработки способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416
электролита, Gэ, т 10,68
- содержание хлорида калия в этом потоке, CKClэ, % 85,04
- содержание хлорида калия в стандартном хлориде способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416
калия, СKClст, % 96,90
- расход маточного щелока. Gм, т 122,57
- расход циркулирующего щелока, Gцирк., т 122,57

Задали регламентное значение расхода циркулирующего щелока, Gцирк. , равное 2,7 т/т карналлита - 122,57 т, степень извлечения хлорида калия в магниевом и др. производствах, способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 =0,8, и регламентное значение концентрации упаренного раствора хлорида магния, способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 .

По зависимости определим расход стандартного хлорида калия в пересчете на 100% продукт

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416

Определим общий расход хлорида калия в пересчете на 100% продукт

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416

Определим расход упаренного 34,5%-ного раствора хлорида магния, способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 .

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416

Определим расход избыточного циркулирующего щелока, Gизб.

Gизб.=G м-Gцирк.=122,57-122,57=0.

Определим регулируемую концентрацию упаренного раствора хлорида магния

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416

Результаты расчета подали в систему управления расходом стандартного хлорида калия, упаренного раствора хлорида магния и степенью упаривания раствора хлорида магния.

Пример 2

Способ осуществляли в соответствии с примером 1, но по показанию приборов определили расход маточного раствора Gм=129,90 т.

Расход избыточного циркуляционного щелока Gизб.=Gм-Gцирк. =129,90-122,57=7,33 т.

По показанию прибора содержание хлорида магния в нем, способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 .

Определим регулируемую концентрацию упаренного раствора хлорида магния, способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 .

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416

Данное значение подали в систему управления степенью упаривания раствора хлорида магния. Постепенно расход избыточных растворов снизился до 0, при этом концентрация упаренного раствора снизилась до способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 и способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 .

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ автоматического управления процессом растворения солей, включающий стабилизацию температуры растворения, стабилизацию концентрации полезного компонента в растворе изменением расхода сырья на растворение, определение полезного компонента с входящими в процесс потоками и при изменении величины этого расхода относительно заданного значения, корректировку расхода полезного компонента, поступающего в составе сырья, отличающийся тем, что в качестве полезного компонента наряду с хлоридом калия введен хлорид магния, концентрацию которого во входном потоке сырья стабилизируют упариванием исходного раствора хлорида магния, дополнительно измеряют содержание хлорида магния в упаренном растворе, рассчитывают расход упаренного раствора по следующей зависимости:

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 ,

где способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 - расход упаренного раствора хлорида магния, т;

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 - расход хлорида калия в пересчете на 100% продукт, т;

способ автоматического управления процессом растворения солей, патент № 2427416 - регламентное содержание MgCl2 в упаренном растворе, 35±0,5%,

и вычисленное значение подают в качестве задания в систему управления расходом раствора.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2427416

patent-2427416.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B01F1/00 Растворение

Патенты РФ в классе B01F1/00:
способ приготовления раствора бутилкаучука и аппарат для растворения -  патент 2528558 (20.09.2014)
передвижной узел приготовления солевого раствора -  патент 2511368 (10.04.2014)
массообменный аппарат с дискретной подачей газовой среды -  патент 2510291 (27.03.2014)
устройство для подготовки водного раствора соли, в частности хлорида кальция, для использования в качестве поверхностного антиобледенителя, а также устройство для распределения водного раствора для использования в качестве поверхностного антиобледенителя -  патент 2505347 (27.01.2014)
устройство для растворения концентратов урана -  патент 2484885 (20.06.2013)
биоцидный картридж -  патент 2440305 (20.01.2012)
система и способ приготовления раствора -  патент 2435632 (10.12.2011)
система для приготовления и приведения в готовый вид текучей среды, образованной смешиванием сухого вещества и жидкости -  патент 2431458 (20.10.2011)
устройство для растворения аморфных полимеров в низкомолекулярных жидкостях -  патент 2429903 (27.09.2011)
способ управления процессом растворения хлористого калия -  патент 2409415 (20.01.2011)

Класс C01D3/06 получение из рассолов, морской воды или отработанных щелоков 

Патенты РФ в классе C01D3/06:
способ получения хлорида натрия -  патент 2504516 (20.01.2014)
способ получения хлорида натрия -  патент 2494044 (27.09.2013)
способ получения диарилкарбоната и переработка, по меньшей мере, одной части образованного при этом раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, в находящемся ниже по технологической цепочке электролизе хлорида щелочных металлов -  патент 2484082 (10.06.2013)
способ получения технического рассола -  патент 2477256 (10.03.2013)
способ получения поваренной соли из естественного подземного рассола -  патент 2470862 (27.12.2012)
способ получения карналлита -  патент 2458008 (10.08.2012)
ультразвуковой реактор проточного типа для производства йодированной поваренной соли -  патент 2432317 (27.10.2011)
способ получения йодированной поваренной соли -  патент 2422362 (27.06.2011)
способ получения кристаллического хлористого натрия из подземного рассола -  патент 2372288 (10.11.2009)
способ комплексной переработки гидроминерального сырья -  патент 2132819 (10.07.1999)

Класс C01F5/30 хлориды 

Патенты РФ в классе C01F5/30:
способ получения карналлита -  патент 2458008 (10.08.2012)
способ получения искусственного технического бишофита -  патент 2436733 (20.12.2011)
способ комплексной переработки рассолов хлоридного кальциевого и хлоридного магниевого типов (варианты) -  патент 2436732 (20.12.2011)
способ комплексной обработки серпентинитов -  патент 2407704 (27.12.2010)
способ управления процессом растворения карналлитовых руд -  патент 2404845 (27.11.2010)
способ получения нитрата калия и хлорида магния из хлорида калия и нитрата магния -  патент 2393117 (27.06.2010)
способ комплексной очистки водных растворов хлоридов металлов от примесей железа и сульфат-ионов -  патент 2373140 (20.11.2009)
способ получения синтетического карналлита для процесса электролитического получения магния и хлора -  патент 2367602 (20.09.2009)
способ комплексной переработки серпентинита -  патент 2356836 (27.05.2009)
способ получения гидратов хлоридов щелочно-земельных металлов -  патент 2338689 (20.11.2008)

Класс G05D11/00 Управление или регулирование соотношений компонентов в смесях

Патенты РФ в классе G05D11/00:
система автоматической одоризации газа -  патент 2524044 (27.07.2014)
уменьшение отложений при фракционировании бензина, в системе водяного охлаждения и секции извлечения продукта -  патент 2522447 (10.07.2014)
способ управления системой дозирования и смешивания продукта из нескольких компонентов, система дозирования и смешивания и содержащая ее распылительная или экструзионная установка -  патент 2522305 (10.07.2014)
способ и система управления компаундированием товарных бензинов -  патент 2498286 (10.11.2013)
система и способ обработки -  патент 2495473 (10.10.2013)
способ контроля над процессом удаления перманганатных восстановленных соединений при использовании технологии карбонилирования метанола -  патент 2493143 (20.09.2013)
установка и способ для непрерывного изготовления жидкого продукта -  патент 2491603 (27.08.2013)
способ корректировки наномодифицированного электролита -  патент 2482227 (20.05.2013)
устройство для деления потока поровну между двумя или более объектами -  патент 2478835 (10.04.2013)
способ регулирования расхода газа между множеством потоков газа -  патент 2475803 (20.02.2013)

Наверх