Способ управления получением микрокапсулированного холинхлорида
METHOD OF CONTROLLING PRODUCTION OF MICROENCAPSULATED CHOLINE CHLORIDE

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации процесса получения микрокапсулированного холинхлорида из его водного раствора на основе активного адсорбента в качестве, которого может быть использован свекловичный жом, яблочные выжимки, пивная дробина и т.п.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является управление процессом получения сыпучей формы порошкообразного холинхлорида из его водного раствора [Патент № 2535559 РФ, A 23К 1/16 Способ управления процессом получения сыпучей формы холинхлорида на основе сухого свекловичного жома [Текст] / С.А. Шевцов, А.В. Дранников, А.А. Дерканосова, И.И. Амелин (Россия) – № 2013113599/13; заявлено 27.03.2013; опубликовано 20.12.2014; Бюл. № 28.], предусматривающий сушку активного адсорбента перегретым паром, его измельчение и смешивание с предварительно подогретым водным раствором холинхлорида, сушку смеси нагретым в двухсекционном калорифере атмосферным воздухом с получением сыпучего холинхлорида, отвод очищенного отработанного атмосферного воздуха на подогрев водного раствора холинхлорида перед подачей его на смешивание, подачу отработанного перегретого пара на перегрев с образованием контура рециркуляции, регулирование расхода и температуры перегретого пара по текущим значениям расхода и влажности активного адсорбента, а также регулирование расхода и температуры нагретого атмосферного воздуха по текущим значениям расхода и влажности смеси активного адсорбента и водного раствора холинхлорида.
Однако известное изобретение имеет следующие недостатки:
- готовый продукт обладает высокой гигроскопичностью, в связи, с чем его необходимо транспортировать в специальной упаковке;
- в разработанном способе не предусмотрено использование пароэжекторной холодильной машины для получения материальных потоков с различным тепловым потенциалом;
- не полностью используется теплота отработанных теплоносителей, что приводит к повышенным энергозатратам.
- не позволяет обеспечить точность и надежность управления, что связано с отсутствием системы стабилизации технологических характеристик производства готового продукта как со стороны изменения начальной влажности исходного адсорбента, так и со стороны возможных технологических сбоев вспомогательного оборудования.
- невысокое качество готового продукта из-за того, что сушка исходного адсорбента осуществляется в среде перегретого пара при высоких температурах.
Технической задачей изобретения является повышение точности и надежности управления, качества готового продукта и энергетической эффективности способа получения микрокапсулированного холинхлорида.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе управления получением микрокапсулированного холинхлорида, предусматривающем сушку активного адсорбента перегретым паром, его измельчение и смешивание с предварительно подогретым водным раствором холинхлорида, сушку смеси нагретым в двухсекционном калорифере атмосферным воздухом с получением сыпучего холинхлорида, отвод очищенного отработанного атмосферного воздуха на подогрев водного раствора холинхлорида перед подачей его на смешивание, подачу отработанного перегретого пара на перегрев с образованием контура рециркуляции, регулирование расхода и температуры перегретого пара по текущим значениям расхода и влажности активного адсорбента, а также регулирование расхода и температуры нагретого атмосферного воздуха по текущим значениям расхода и влажности смеси активного адсорбента и водного раствора холинхлорида новым является то, что сушку активного адсорбента осуществляют в два этапа в двухсекционной сушилке вначале в виброкипящем слое перегретым паром атмосферного давления, а затем в кипящем слое перегретым паром пониженного давления, при этом отработанный перегретый пар из первой секции сушилки разделяют на два потока, один из которых направляют на перегрев и далее возвращают в первую секцию с образованием контура рециркуляции, а второй поток, в количестве испарившейся влаги из адсорбента на первом этапе, подают на перегрев пара пониженного давления, отработанный перегретый пар пониженного давления из второй секции сушилки разделяют на два потока, один из которых после перегрева возвращают во вторую секцию сушилки с образованием контура рециркуляции, а другой поток, в количестве испарившейся влаги из адсорбента на втором этапе, направляют в конденсатор, где происходит его конденсация, причем не сконденсировавшиеся газы вакуум-насосом отводят в окружающую атмосферу, при этом полученный после сушки воздухом сыпучий холинхлорид подают на микрокапсулирование путем нанесения на его поверхность подогретого раствора желатина и далее на охлаждение с образованием готового продукта; для получения холодных и горячих потоков теплоносителей используют пароэжекторную холодильную машину, состоящую из эжектора, конденсатора в качестве которого используют пароперегреватель атмосферного давления, испарителя, теплообменника-рекуператора, терморегулирущего вентиля, парогенератора, при чем смесь рабочего пара и эжектируемых паров через ресивер для пара направляют на перегрев пара атмосферного давления, а образовавшийся конденсат во вторую секцию калорифера, который затем возвращают в парогенератор с образованием контура рециркуляции; образовавшийся конденсат второго потока отработанного перегретого пара атмосферного давления вначале подают в первую секцию калорифера, далее на подогрев раствора желатина и затем возвращают в парогенератор с образованием контура рециркуляции; отработанный атмосферный воздух после нагревателя подают в теплообменник-рекуператор для охлаждения, а затем разделяют на два потока один из которых через ресивер для воздуха направляют в конденсатор для конденсации отработанного перегретого пара пониженного давления с последующей подачей в двухсекционный калорифер, а другой в охладитель на охлаждение капсул, и далее в двухсекционный калорифер вместе с воздухом после конденсатора направляют на сушку смеси измельченного активного адсорбента и подогретого водного раствора холинхлорида с образованием контура рециркуляции; по текущим значениям расхода, влажности исходного активного адсорбента и его влажности после первого этапа сушки устанавливают количество отработанного перегретого пара атмосферного давления, подаваемого на перегрев пара пониженного давления, а также устанавливают частоту и амплитуду колебаний вибрационной решетки в первой секции двухсекционной сушилки воздействием на регулируемый вибропривод решетки; по текущим значениям влажности адсорбента после первой секции влажности и расхода адсорбента после второй секции определяют количество отработанного перегретого пара пониженного давления и количество охлаждающего воздуха, направляемых в конденсатор, а при отклонении текущего значения давления во второй секции сушилки от заданного, воздействуют на регулируемы привод вакуум-насоса с коррекцией по влажности адсорбента на выходе из сушилки; по текущему значению температуры раствора желатина устанавливают расход конденсата отработанного перегретого пара атмосферного давления из первой секции калорифера; по текущему значению расхода сыпучего холинхлорида устанавливают расход подогретого раствора желатина воздействием на регулируемый привод насоса; по суммарному текущему значению расхода сыпучего холинхлорида и подогретого водного раствора холинхлорида устанавливают расход и температуру охлажденного воздуха воздействием соответственно на регулируемый привод вентилятора и мощность нагревательных элементов парогенератора с коррекцией по температуре готового продукта после охлаждения.
Технический результат изобретения заключается повышение точности и надежности управления, качества готового продукта и энергетической эффективности способа получения сыпучей формы холинхлорида.
На фиг. 1 представлена схема, реализующая предлагаемый способ.
Схема содержит двухсекционную сушилку 1; дробилку 2; просеиватель 3; смеситель 4; сушилку 5; циклон-очиститель 6; капсулятор 7; охладитель капсул 8; пароперегреватель атмосферного давления 9; пароперегреватель пониженного давления 10; вентилятор атмосферного давления 11; вентилятор пониженного давления 12; вентиляторы 13, 14; двухсекционный калорифер 15; емкость для желатина 16; насосы 17, 18; насос для желатина 19; насос для подачи водного раствора холинхлорида 20; вакуум-насос 21; конденсатор 22; нагреватель водного раствора холинхлорида 23; эжектор 24; теплообменник-рекуператор 25; испаритель 26; сборник конденсата 27; парогенератор 28; терморегулирующий вентиль 29; предохранительный клапан 30; ресивер для пара 31; ресивер для воздуха 32; микропроцессор 33; линии: 0.2 – подачи исходного адсорбента, 0.2.1 – подачи сухого адсорбента на измельчение, 0.2.2 – подачи сыпучего адсорбента и водного раствора холинхлорида на сушку, 0.2.3 – подачи сыпучего холинхлорида на капсулирование, 0.2.4 – отвода готового продукта, 1.0 – отвода конденсата отработанного перегретого пара атмосферного и пониженного давления, 2.0 – подачи перегретого пара атмосферного давления в первую секцию сушилки 1, 2.1 – отвода отработанного перегретого пара атмосферного давления из 1 секции сушилки 1, 2.2 – отвода отработанного перегретого пара пониженного давления из секции 2 сушилки 1, 2.3 – подачи смеси рабочего пара и эжектируемых паров в пароперегреватель атмосферного давления, 2.4 – подачи перегретого пара пониженного давления во 2 секцию сушилки 1, 3.0 – подачи воздуха на нагрев, 3.1 – подачи нагретого воздуха в сушилку 5, 3.2- отвода отработанного воздуха сушилки 5, 3.3 – подачи отработанного воздуха на охлаждение, 3.4 – подачи холодного воздуха в конденсатор и на охлаждение готового продукта, 4.0 – подачи водного раствора холинхлорида на подогрев, 4.1 – подачи подогретого водного раствора холинхлорида на смешивание, 5.0 – подачи подогретого раствора желатина на микрокапсулирование; датчики: FE – расхода, WE – влажности, TE – температуры, PE – давления, HE – уровня; nE – частоты колебаний, AE – амплитуды колебаний, И – исполнительные механизмы.
Способ осуществляется следующим образом.
Влажный материал подают в секцию сушки перегретым паром атмосферного давления по линии 0.2 двухсекционной сушилки 1, где происходит сушка в импульсном виброкипящем слое. В качестве сушильного агента используют перегретый пар атмосферного давления. При этом отработанный перегретый пар из первой секции сушилки 1 разделяют на два потока. Один из которых подают в пароперегреватель  атмосферного давления 9, а затем возвращают первую секцию сушилки 1 с образованием контура рециркуляции, а другой поток в количестве образовавшимся в процессе сушки продукта на первом этапе, направляют в пароперегреватель пониженного давления 10. Отработанный перегретый пар пониженного давления  из второй секции  сушилки 1 разделяют на два потока, один из которых подают вентилятором 12 в пароперегреватель пониженного давления 10 для перегрева, а затем возвращают во вторую секцию с образованием контура рециркуляции, а другой поток пара в количестве, образовавшимся в процессе сушки адсорбента на втором этапе, направляют в конденсатор 18, где происходит его конденсация и предварительный нагрев атмосферного воздуха через разделяющую стенку конденсатора.
Образовавшийся конденсат греющего пара по линии 1.0 из пароперегревателя атмосферного давления 9 и конденсат отработанного перегретого пара атмосферного давления из пароперегревателя пониженного давления 10 подают по линии 1.0 в двухсекционный калорифер 15 для окончательного нагрева атмосферного воздуха через разделяющую стенку калорифера 15.
Полученные сухой адсорбент направляют по линии 0.2.1 на измельчение, фракционируют, причем сход сита направляют на доизмельчение в дробилку 2, а проход через сито просеивающей машины 3 смешивают с предварительно нагретым водным раствором холинхлорида, который подают по линии 4.1, в соотношении 2:3 в смесителе 4. Далее полученную смесь подают по линии 0.2.2 в сушилку 5, где осуществляют ее сушку в кипящем слое подогретым атмосферным воздухом, подаваемый по линии 3.1.
Отработанный атмосферный воздух из сушилки 5 сначала направляют по линии 3.2 на очистку в циклон-очиститель 6, а затем по линии 3.3 в нагреватель 23 для подогрева исходного раствора холинхлорида перед подачей его в смеситель.
Полученную после очистки мелкодисперсную фракцию холинхлорида объединяют с потоком готового порошкообразного холинхлорида после сушилки 5, затем направляют по линии 0.2.3 на капсулирование в капсуляторе 7 путем нанесения на его поверхность подогретого раствора желатина подаваемого насосом по линии 5.0 из емкости 16. Подогрев осуществляют конденсатом отработанного перегретого пара атмосферного давления, полученные капсулы направляют в охладитель 8, из которого их выводят по линии 0.2.4 в виде готового продукта.
Для получения холодных и горячих потоков теплоносителей используют пароэжекторную холодильную машину, состоящую из эжектора 24, конденсатора, в качестве которого используют пароперегреватель атмосферного давления 9, испарителя 26, теплообменника-рекуператора 25, терморегулирущего вентиля 29, парогенератора 28. Смесь рабочего пара и эжектируемых паров после эжектора 24 направляют сначала ресивер для пара 31, а затем по линии 2.3 в пароперегреватель атмосферного давления 9 для перегрева пара атмосферного давления, а образовавшийся конденсат во вторую секцию калорифера 15, который затем возвращают по линии 1.0 насосом 18 в парогенератор 28 с образованием контура рециркуляции. Отработанный атмосферный воздух после нагревателя 23 попадает в теплообменник-рекуператор 25 для охлаждения, а затем разделяется на два потока, один из которых направляют по линии 3.4 сначала в ресивер для воздуха 32, а затем в конденсатор 22 для конденсации отработанного перегретого пара пониженного давления с последующей подачей в двухсекционный калорифер 15, а другой по линии 3.4 вентилятором 14 в охладитель 8 на охлаждение капсул, и далее в двух секционный калорифер 15 вентилятором 13 вместе с воздухом после конденсатора 22 направляют в сушилку с образованием замкнутого контура.
По текущему значению расхода и влажности исходного адсорбента по линии 0.2 микропроцессором 33 с помощью исполнительного механизма регулируемого привода вентилятора 11 устанавает необходимый расход перегретого пара атмосферного давления в линии 2.0, а изменением расхода смеси рабочего пара и эжектируемых паров в линии 2.3 необходимую температуру с коррекцией по текущему значению влажности адсорбента во 2 секции сушилки 1. По текущим значениям расхода, влажности исходного адсорбента в линии 0.2, его влажности  после первого этапа сушки в сушилке 1 микропроцессором 33 по средством исполнительного механизмав линии 2.1 устанавливает количество отработанного перегретого пара атмосферного давления подаваемого на перегрев пара пониженного давления в пароперегреватель 10, а также микропроцессор 33 устанавливает необходимую частоту и амплитуду колебаний вибрационной решетки в первой секции сушилки 1 с помощью исполнительного механизма регулируемого виброприводом решетки.
По текущему значению влажности адсорбента после первой секции сушилки 1, влажности и расхода адсорбента в линии 0.2.1 после второй секции микропроцессором 33 устанавливает количество отработанного перегретого пара пониженного давления исполнительным механизмом установленным в линии 2.2 и количество охлаждающего воздуха с помощью исполнительного механизма в линии 3.4 после ресивера для воздуха 32. При этом при отклонении текущего значения давления измеряемого датчиком установленным во второй секции сушилки 1 от заданного микропроцессором 33 с помощью исполнительного механизма регулируемого привода вакуумного насоса 21 устанавливает необходимый расход несконденсированных газов с коррекцией по влажности адсорбента на выходе из сушилки 1в линии 0.2.1. По информации датчика о текущем значении температуры раствора желатина в емкости 16 микропроцессор 33 устанавливает с помощью исполнительного механизма расход  конденсата отработанного пара атмосферного давления из первой секции калорифера 15. По текущему значению расхода сыпучего холинхлорида в линии 0.2.3 микропроцессором 33 с помощью исполнительного механизма регулирующего  привода насоса 19, устанавливают необходимый расход раствора желатина в линии 5.0. По суммарному текущему значению расхода сыпучего холинхлорида в линии 0.2.3 и подогретого водного раствора холинхлорида в линии 5.0 микропроцессора 33 по средством исполнительного механизма регулируемого привода вентилятора 14 устанавливает расход холодного воздуха в линии 3.4 направляемого в охладитель капсул 8, а изменение мощности нагревательных элементов парогенератора 28 и его температуру с коррекцией по текущему значению температуры готового продукта в линии 0.2.4. По текущему значению уровня конденсата в парогенераторе 28 микропроцессор 33 осуществляет двухпозиционное регулирование, увеличением мощности на регулируемый привод насоса 18, по средством исполнительного механизма в случае уменьшения уровня ниже заданного значения и сбросом избытка конденсата в случае увеличения уровня выше заданного значения. В случае технологических и аварийных сбоев в работе парогенератора 28 связанных с возможным увеличением давления греющего пара в его рабочем объеме предусмотрен предохранительный клапан 30.
Таким образом, предлагаемый способ управления процессом получения микрокапсулированного холинхлорида, по сравнению с известным, позволяет:
- получить готовый продукт, обладающий низкой гигроскопичностью за счет использования желатиновой капсулы;
- получить материальные потоки с различным тепловым потенциалом вследствие применения пароэжекторной холодильной машины;
- обеспечить точность и надежность управления на всех этапах производства готового продукта, за счет оперативного регулирования технологическими параметрами по текущим значениям влажности исходного адсорбента, полученным до осуществления процесса сушки;
- повысить качество готового продукта вследствие того, что сушка исходного адсорбента осуществляется в среде перегретого пара пониженного давления, температура которого меньше температуры перегретого пара атмосферного давления.