Способ управления содержанием альфа целлюлозы в вискозе | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Спецвыпуск

Опубликовано в Молодой учёный №24 (104) декабрь-2 2015 г.

Дата публикации: 15.12.2015

Статья просмотрена: 31 раз

Библиографическое описание:

Мурин С. В., Бирюков В. П. Способ управления содержанием альфа целлюлозы в вискозе // Молодой ученый. — 2015. — №24.1. — С. 76-79. — URL https://moluch.ru/archive/104/24065/ (дата обращения: 14.12.2018).

 

Большинство известных способов управления составом вискозы реализуют прямые каналы компенсации возмущающих воздействий и основаны на статических уравнениях материального баланса процессов ксантогенирования и растворения [1-4]. При этом по результатам лабораторного анализа состава щелочной целлюлозы, поступающей на ксантогенирование, производится расчет дозировок сероуглерода, растворительной щелочи и воды из условия получения заданного содержания альфа-целлюлозы и щелочи в вискозе.

Но использование данных методов часто в производственных условиях не дает ожидаемого результата [5,6]. Подтверждением данного положения являются результаты построения и анализа линейного регрессионного уравнения зависимости содержания альфа-целлюлозы в вискозе от содержания альфа-целлюлозы в щелочной целлюлозе при постоянных дозировках на ксантогенировании:

.

Малое значение коэффициента множественной корреляции R2 = 0.24 и большое значение остаточной стандартной ошибки sост = 0.12% говорит о том, что прямое использование уравнений материального баланса на ксантогенировании на основании имеющихся на производстве данных по содержанию альфа-целлюлозы в щелочной целлюлозе и вискозе невозможно.

Это связано, прежде всего, с большой ошибкой оценки содержания альфа-целлюлозы в щелочной целлюлозе ввиду ее неоднородности. Имеются методики отбора образцов из всего объема партии щелочной целлюлозы с дальнейшим их перемешиванием. Но и это не решает проблемы, виду малого объема щелочной целлюлозы, используемого для анализа.

Решением может быть разработка метода оценки усредненного содержания альфа-целлюлозы во всей партии щелочной целлюлозы. Он основан на изменении плотности щелочной целлюлозы при изменении в ней содержания альфа-целлюлозы.

В щелочной целлюлозе, поступающей в бункер весы содержится 30% альфа-целлюлозы, 17,5% щелочи, остальное – умягченная вода (номинальные значения концентрации). Щелочь и вода образуют раствор щелочи (отжимную щелочь), которым пропитана альфа-целлюлоза. Плотность единицы объема щелочной целлюлозы зависит от количества оставшейся в ней после отжима отжимной щелочи. Следовательно, при увеличении содержания альфа-целлюлозы в щелочной целлюлозе объем щелочной целлюлозы при постоянной ее массе 2600 кг в бункер весах увеличивается.

Увеличивается и продолжительность набора и срабатывания партии щелочной целлюлозы на бункер весах. Продолжительность набора партии кроме содержания в ней альфа-целлюлозы зависит еще от производительности мерсеризации, а продолжительность срабатывания щелочной целлюлозы из бункер весов при постоянной высоте слоя щелочной целлюлозы зависит в основном от содержания в ней альфа-целлюлозы.

Регрессионный анализ зависимости содержания альфа-целлюлозы в щелочной целлюлозе от времени выгрузки (рис. 1) показал возможность косвенной оценки содержания альфа-целлюлозы в щелочной целлюлозе по продолжительности выгрузки партии щелочной целлюлозы из бункер весов. Ошибка прогноза состава щелочной целлюлозы по времени выгрузки составляет , что существенно меньше погрешности оценки содержания альфа-целлюлозы лабораторным путем и в пересчете на содержание вискозы составляет ±0,17 %.

 

На функциональной схеме системы (рис. 2), реализующей способ управления содержанием альфа целлюлозы в вискозе, представлены бункер весы 1 для накопления заданной массы одной партии щелочной целлюлозы, пластинчатый транспортер 2 для выгрузки партии щелочной целлюлозы, ксантогенатор 3, в котором путем обработки щелочной целлюлозы сероуглеродом получают ксантогенат целлюлозы и проводят первую стадию растворения, растворитель 4, в котором путем добавления растворительной щелочи, умягченной воды и перемешивания полученной массы получают вискозу, датчик 5 продолжительности времени выгрузки щелочной целлюлозы из бункер весов в ксантогенатор, вычислительное устройство 6 для определения оценки содержания альфа целлюлозы в щелочной целлюлозе загружаемой партии, алгоритм работы которого корректируется по отклонению содержания альфа целлюлозы в вискозе от заданного значения , вычислительное устройство 7, обеспечивающее расчет объемов дозировок сероуглерода, растворительной щелочи и умягченной воды по оценке содержания альфа целлюлозы в щелочной целлюлозе.

На рисунке 3 представлена структурная схема системы управления, реализующей предлагаемый способ управления содержанием альфа целлюлозы в вискозе. На схеме представлены: объект управления 8 содержанием альфа целлюлозы в вискозе, на который действует комплекс неконтролируемых возмущающих воздействий , доминирующим из которых является изменение содержания альфа целлюлозы в загружаемой щелочной целлюлозе , датчик 5 продолжительности выгрузки партии щелочной целлюлозы из бункер весов в ксантогенатор, вычислительное устройство 6 определения оценки содержания альфа целлюлозы в щелочной целлюлозе , алгоритм работы которого корректируется по отклонению содержания альфа целлюлозы в вискозе от заданного значения , вычислительное устройство 7, обеспечивающее расчет объемов дозировок сероуглерода, растворительной щелочи и умягченной воды по оценке содержания альфа целлюлозы в щелочной целлюлозе.

Система работает следующим образом. Датчик 5 определяет продолжительность выгрузки партии щелочной целлюлозы из бункер весов в ксантогенатор, вычислительное устройство 6 по уравнению ,определяет оценку содержания альфа целлюлозы в щелочной целлюлозе загружаемой партии, управляющее устройство прямого канала управления 7 по оценке содержания альфа целлюлозы в щелочной целлюлозе рассчитывает объемы дозировок сероуглерода, растворительной щелочи и умягченной воды  для партии щелочной целлюлозы, загруженной в ксантогенатор.

Например, при содержании альфа целлюлозы в щелочной целлюлозе 29,5% и необходимости получить содержание альфа целлюлозы в вискозе 8,6% (по техническому регламенту) расчет дозировок будет следующим:

где: - масса альфа целлюлозы в щелочной целлюлозе (767 кг при концентрации альфа целлюлозы 29,5%);

- плотность сероуглерода (1,29 г/см3);

- требуемое количество сероуглерода (32-35% от количества альфа целлюлозы в щелочной целлюлозе); - масса вискозы (8900 кг);

- требуемое содержание щелочи в вискозе (6,3 %);

- плотность щелочи (1,22 г/см3); - масса натра в вискозе (516кг)

- масса щелочной целлюлозы (2600 кг);

- масса добавки сероуглерода (268,45 кг);

- масса натра в щелочной целлюлозе (455 кг);

- концентрация растворительной щелочи (60 г/ см3);

Алгоритм оценки содержания альфа целлюлозы в щелочной целлюлозе вычислительного устройства 7 корректируется по уравнению , по отклонению содержания альфа целлюлозы в вискозе от заданного значения .

Применение косвенной оценки содержания альфа целлюлозы в щелочной целлюлозе позволит для каждой партии рассчитать объемы дозировок непосредственно по результатам анализа загруженной щелочной целлюлозы, исключить запаздывание лабораторного анализа по содержанию альфа в щелочной целлюлозе.

На рисунке 4 приведены временные ряды содержания альфа целлюлозы в вискозе, полученные при математическом моделировании работы предлагаемой системы. Сравнительный анализ графиков содержания альфа целлюлозы в вискозе, полученных при постоянных дозировках (так как это принято на производстве в данное время, линия 1), и при работе системы управления, реализующей предлагаемый способ управления (линия 2), показывает, что дисперсия содержания альфа целлюлозы в вискозе уменьшается почти в 4 раза.

Проведенный анализ показал возможность автоматизированной оценки содержания альфа-целлюлозы в щелочной целлюлозе и построения эффективной автоматизированной системы управления альфа-целлюлозы в вискозе на основе данной оценки.

 

Литература:

  1. Роговин З. А. Основы химии и технологии химических волокон. T. I. – M.: Химия, 1974.-520 c.
  2. Грищенко А.З. Автоматическое управление в производстве химических волокон. М., Химия, 1975.-296с.
  3. А. Н. Ряузов, В. А. Груздев, Ю. А. Костров. Технология производства химических волокон. М., Химия 1974.-512с.
  4. Стабилизация вискозы в производстве искусственных волокон. // Т. Г. Сурис, А. М. Зябликов, Т. Д. Олейник. – ХВ 1986. -№5, -С. 14-43.
  5. Мурин С. В. Анализ вариантов управления составом вискозы / С. В. Мурин, В.П. Бирюков // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. / СГТУ. – Саратов, 2007. – С. 122–128.
  6. Мурин С. В. Анализ математической модели баланса процесса ксантогенериования/ С. В. Мурин, В.П. Бирюков // Доклады Международной конференции «Композит-2007» «Перспективные полимерные композитные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология.» / СГТУ. – Саратов, 2007. – С. 426–431.
Основные термины (генерируются автоматически): щелочная целлюлоза, альфа, целлюлоза, вискоза, содержание альфа-целлюлозы, бункер весов, вычислительное устройство, время выгрузки, масса натра, оценка содержания.


Похожие статьи

Целлюлоза — главный строительный материал растительного...

Целлюлоза, клетчатка — главный строительный материал растительного мира, образующий

Целлюлоза, предназначенная для химической переработки, должна иметь высокое содержание альфа-целлюлозы и небольшое содержание примесей (гемицеллюлоз, лигнина; смол, золы).

Анализ проблемы стабилизации содержания альфа целлюлозы...

щелочная целлюлоза, альфа, целлюлоза, вискоза, обратная связь, колебание содержания, лабораторный анализ, умягченная вода, содержание, прядильный раствор.

Разработка программы для процесса контроля качества...

Процесс контроля качества газетной бумаги содержит в себе следующие ресурсы: измерительно-вычислительные приборы, фотометрический прибор, шаблон для

На каждом этапе добавляется обратная связь для устранения возникших во время процесса ошибок.

Микрокристаллическая целлюлоза — заменитель жира

Микрокристаллическая целлюлоза используется не просто как наполнитель, а как многофункциональная добавка, которая решает многие технологические задачи. Ее использование позволяет повысить выход готовой продукции, уменьшить потери массы...

Анализ химического состава гидрофобизирующих материалов...

...крахмал), животный клей, казеин, соевый протеин, производные целлюлозы

В зависимости от исходного сырья содержание амилозы составляет от 10 до 30 % [3, 7].

Макулатурную массу для изготовления целлюлозно-бумажных изделий необходимо подвергать...

Расширение спектра свойств целлюлозных композиционных...

В настоящее время синтезированы привитые сополимеры целлюлозы со всеми виниловыми полимерами (акрилонитрил, метакрилонитрил, винилацетат) и большинством диеновых полимеров.

Практический опыт использования вискозиметра Муни MV-2000...

Анализ проблемы стабилизации содержания альфа целлюлозы в вискозе при производстве вискозных волокон. Анализ свойств разноокисленных отходов окси-ПАН и возможностей их использования в технологии композитов.

Сравнение различных видов химических предобработок соломы...

Кристаллическая целлюлоза практически не гидролизуется в мягких условиях.

Определение выхода редуцирующих веществ к массе сырья.

Анализ физико-химических свойств альфа- и бета-нафтолов и фенолов.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Целлюлоза — главный строительный материал растительного...

Целлюлоза, клетчатка — главный строительный материал растительного мира, образующий

Целлюлоза, предназначенная для химической переработки, должна иметь высокое содержание альфа-целлюлозы и небольшое содержание примесей (гемицеллюлоз, лигнина; смол, золы).

Анализ проблемы стабилизации содержания альфа целлюлозы...

щелочная целлюлоза, альфа, целлюлоза, вискоза, обратная связь, колебание содержания, лабораторный анализ, умягченная вода, содержание, прядильный раствор.

Разработка программы для процесса контроля качества...

Процесс контроля качества газетной бумаги содержит в себе следующие ресурсы: измерительно-вычислительные приборы, фотометрический прибор, шаблон для

На каждом этапе добавляется обратная связь для устранения возникших во время процесса ошибок.

Микрокристаллическая целлюлоза — заменитель жира

Микрокристаллическая целлюлоза используется не просто как наполнитель, а как многофункциональная добавка, которая решает многие технологические задачи. Ее использование позволяет повысить выход готовой продукции, уменьшить потери массы...

Анализ химического состава гидрофобизирующих материалов...

...крахмал), животный клей, казеин, соевый протеин, производные целлюлозы

В зависимости от исходного сырья содержание амилозы составляет от 10 до 30 % [3, 7].

Макулатурную массу для изготовления целлюлозно-бумажных изделий необходимо подвергать...

Расширение спектра свойств целлюлозных композиционных...

В настоящее время синтезированы привитые сополимеры целлюлозы со всеми виниловыми полимерами (акрилонитрил, метакрилонитрил, винилацетат) и большинством диеновых полимеров.

Практический опыт использования вискозиметра Муни MV-2000...

Анализ проблемы стабилизации содержания альфа целлюлозы в вискозе при производстве вискозных волокон. Анализ свойств разноокисленных отходов окси-ПАН и возможностей их использования в технологии композитов.

Сравнение различных видов химических предобработок соломы...

Кристаллическая целлюлоза практически не гидролизуется в мягких условиях.

Определение выхода редуцирующих веществ к массе сырья.

Анализ физико-химических свойств альфа- и бета-нафтолов и фенолов.

Задать вопрос