KR870000906B1

KR870000906B1 - 과립 제조 기구용 제어장치

Info

Publication number: KR870000906B1
Application number: KR1019830004039A
Authority: KR
Inventors: 시. 아가왈 슈레쉬
Original assignee: 더 뱁콕 앤드 윌콕스 캄패니; 원본미기재
Priority date: 1982-09-16
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1987-05-06
Also published as: ES8503141A1; MX155498A; ES525643A0; JPS61204639U; HK95387A; CA1206229A; SG61587G; EP0104021A2; IN161475B; AU1864283A; DE3368392D1; AU563039B2; BR8305109A; JPS5973037A; JPS6318427Y2; EP0104021A3; KR840005976A; EP0104021B1

Abstract

내용 없음.

Description

과립 제조 기구용 제어장치

첨부도면은 본 발명을 달성하기 위한 장치의 개략도

본 발명은 과립상 비료생성물의 제조에 관한 것으로, 특히 요소과립(urea prills)의 함수량을 제어하기 위한 신규하고 유용한 방법 및 장치에 관한 것이다.

증발기로부터 과립탑(prilling tower)에 공급하기 위하여 농축용액, 예컨데 농축요소용액을 이요하는 비료제조 방법은 공지되어 있다. 전형적으로 용액은 95% 또는 그 이상의 농도이며 다분사구 또는 분배기를 통하여 탑의 정부에서 용액을 분무함으로서 과립탑에 공급된다. 대기류가 분무에 역류식으로 공급되므로서 농축용액은 건조되어 최종 과립생성물로 된다.

닉스(Niks)와 그의 동료의 미국특허 제4219589호에는 요소의 과립화 방법이 발표되어 있는바, 이 경우 요소과립은 요소수용액을 요소핵의 비료상(bed)에 분무함으로서 제조된다.

이와같이 요소수용액은 핵을 피복하고 그곳에 결정화되어 소망하는 크기를 갖는 과립을 형성한다. 상기 문헌은 특정크기를 갖는 그와같은 과립의 형성에 관한 것으로 얻어진 요소과립 또는 펠릿에 대한 적당한 함수량을 유지하기 위하여 입구공기 온도 및 습도를 제어하기 위한 어떠한 수단도 발표하고 있지 않다.

벨트만의 미국특허 제3287408호는 유동이 자유롭고 점결성이 없는 요소과립을 제공하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 과립을 건조하기 위하여 요소과립의 상 및 특정 접촉대역을 뒤흔든 다음 특정 온도에서 상기 상을 유지시키는 것을 포함한다.

본 발명을 이해함에 있어서 적절한 그밖의 특허로서는 에드먼드스, 쥬니어의 제2653391호 및 뮬렌, 쥬니어의 제3261105호가 있다.

그러나 그와같이 과립요소의 제조방법에 있어서 여전히 문제가 되는 것은 과립요소의 함수량의 폐쇄제어가 유지되지 않는다는 점이다. 과립요소에 대한 함수량은 생성물을 비료로 사용하는데 있어 매우 중요하다. 그 이유는 소정 생성물의 규격 이상의 함수량은 요소과립을 덩어리지게 하기 때문이다. 따라서 막힘으로 인하여 포장조작시 효율이 감소되고, 비료의 효과가 화학반응에 유용한 표면적의 감소로 인하여 감소된다.

소망의 생성물 규격이하의 함수량은 포장 또는 선적중에 수분흡수에 대한 표면적을 증가시키는 과립표면에 균열이 생기게 한다. 이는 결국 비료의 효능을 감소시킨다. 함수량이 최종 생성물에 지나치게 높거나 낮은 경우,유용한 유일한 조치는 막히는 것을 방지하기 위하여 포장조작 설비의 일정한 유지, 과립생성물 및 그의 재과립 용액의 형성, 또는 규격을 벗어난 생성물을 낮은 가격으로 팔거나 간단히 폐기 처분하는 것이다.

본 발명은 과립제조탑 또는 용기에 공기의 유량을 제어함으로서 과립생성물, 특히 요소과립의 함수량을 엄밀하게 제어하는 방법 및 장치를 제공하여 준다.

본 발명에 의하면, 온도 및 습도값은 공정의 여러 위치에서 정하여지며, 생성된 과립의 소망하는 특정 함수량에 대한 소망하는 공기투입유량을 계산하는데 사용된다.

따라서 본 발명의 목적은 공기의 유량과 생성물의 유량을 수용하는 용기, 일정한 공기유량으로 공기를 상기 용기에 공급하기 위한 공급수단 및 생성물 유량으로 생성물을 상기 용기에 공급하기 위한 생성물 공급수단으로 구성되는, 생성물의 분무를 공기건조 함으로서 생성된 과립 생성물의 함수량을 제어하는 장치를 제공함에 있다. 제1, 제2 및 제3의 함수량 수단은 생성물 유량의 함수량, 투입공기 함수량 및 배출공기 함수량에 각각 해당하는 신호를 제공한다. 공기유량 제어기가 공기의 유량을 제어하기 위하여 공기 공급수단에 연결되어 있으며, 제어회로가 각종 함수량의 함수로서의 공기 투입유량 및 생성물 유량을 제어하기 위하여 제어기에 연결되어 있다.

본 발명의 다른 목적은 투입공기 온도와 과립탑내의 평균온도의 함수로서 투입 및 배출공기의 함수량을 계산하는 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 과립탑으로 유동하는 생성물 유량의 함수량, 상기탑에 투입되는 투입공기의 함수량 및 상기 탑으로 부터 배출되는 배출공기의 함수량을 측정하고, 과립생성물에 대하여 요망되는 함수량을 선택한 다음, 생성물에 대한 함수량, 투입 및 배출공기 유량, 및 생성물 유량의 함수인 산법(algorithm)에 따라 과립탑에 대한 공기 유량을 제어하는 것으로 구성되는, 생성물의 분무를 공기 건조함으로서 생성되는 과립생성물의 함수량을 제어하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또한 다른 목적은 과립생성물, 특히 요소과립의 함수량을 제어하는 장치를 제공함에 있는바, 이 장치는 설계가 간단하고, 구조가 튼튼하며 제작비용이 적게 든다.

본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면은 대기를 사용하여 생성물의 분무를 건조함으로서 과립생성물, 특히 요소과립의 함수량을 제어하기 위한 장치를 도시한 것이다. 과립탑 또는 용기(10)는 송풍기(12)에 의하여 라인(14)을 통하여 대기가 공급된다.

라인(14)은 용기(10)의 저부에 연결되어 있다. 용기(10)의 상부에는 생성물라인(16)이 연결되어 있으며 생성물 라인(16)은 생성물 공급펌프(20)를 사용함으로서 액체생성물(이경우 요소 수용액)을 용기(10)의 상부에 공급한다. 액체생성물의 분무는 건조공기의 역류에 노출되어 건조되는 펠릿 또는 과립된 다음 과립생성물출구(18)에서 용기(10)의 저부로 배출된다.

공기라인(14)에 공기유동밸브(22)가 연결되어 있으며, 상기 밸브(22)는 용기(10)에 공급되는 건조공기의 양을 제어하기 위하여 제어기 FIC-11에 의하여 제어된다. 공기의 유량은 유량 전달장치 FT-12에 의하여 감지된다. 농도가 95% 또는 그 이상이며 증발기(도시하지 않았음)에 공급되는 요소용액의 유량은 유량 전달장치 FT-11에 의하여 감지된다. 생성물 유량의 함수량은 습도계 유니트 AY-11에서 측정된다.

라인(14)에 대한 투입공기의 온도는 온도감지기 또는 열전기쌍 TT-14에 의하여 공급되며 용기(10)내의 평균온도는 온도평균치형수단(24)에 의하여 공급된다. 온도평균치형수단(24)은 예컨데 용기(10)의 여러 수준에서 온도를 취하는 3개의 온도전달장치 TT-11, TT-12 및 TT-13를 포함한다. 이들 온도는 유니트 TY-11에서 결합되어 유니트 TY-12에서 세부분으로 나누어져 용기(10)내의 평균온도값을 얻는다. 나머지 회로는 과립생성물의 소망하는 함수량을 밸브(22)를 지나는 투입공기의 유량에 의하여 제어하는 본 발명에 따른 산법을 달성하는데 이용된다.

본 발명을 달성하는데 이용되는 분석은 온도와 습도량을 고려한다.

여기에 사용되는 부호는 다음과 같은 의미를 갖고 있다.

F=요소용액의 공급유량(생성물 유량), X_F=요소 공급용액중의 물농도, P=과립생성물 배출스트림 유량, X_P=과립생성물중의 소망하는 물의 농도, A_i=투입공기의 유량, A_O=배출공기의 유량, X_i=투입공기의 함수량, X_o=배출공기의 함수량.

전체 물질평형에 대하여는 하기식으로 가정되고,

F+A_i=P+A_O..........(1)

물 평형에 대하여는 하기식으로 가정되여,

FX_F+A_iX_i=A_oX_o+pX_p.........(2)

요소 평형에 대하여는 하기식으로 가정되며,

F(1-X_F)=P(1-X_P) ..........(3)

상기식(1),(2) 및 (3)으로 부터 다음과 같은 식이 얻어질 수 있다.

또는,

..........(4)

식(4)는 모든 다른 변수를 측정 또는 추론할 수 있는 한 과립생성물의 일정한 함수량에 대한 소망하는 공기유량을 제공한다.

배출공기의 함수량(X_o)을 측정하기란 어렵다. 그럼에도 불구하고 배출공기의 최대함수량은 포화공기에 국한된다고 가정될 수 있다. 따라서

............(5)

상기 식중 P_ω는 다음과 같이 표시된다.

.........(6)

상기 식중 T는 용기의 평균온도(0k)이며, 식 (6)은 다음과 같이 간단하게 표시할 수 있다.

.......(7)

식(5)와 (6)을 조합하면,

........(8)

이와 유사하게,

.........(9)

상기 식중 T_i는 투입공기 온도이다.

식 (4),(8) 및 (9)로 부터, 투입공기(A_i)의 유량을 생성물(X_p)중의 함수량 및 X_F, T_i, T 및 F 변수의 측정값에 대하여 결정할 수 있다.

함수적으로, 소망하는 투입공기 유량은 하기식에 의하여 주어진다.

A_i=KG(X_F,X_P,T_i,T,F)

상기 식중 K는 유니트의 컨시스턴시를 설명하는 증배율이고, G는 변수 X_F, X_P,T_i,T 및 F에 종속하는 함수이다.

정확한 식은 식 (4),(8), 및 (9)를 조합함으로서 얻어질 수 있다.

첨부도면은 상기 분석에 기초를 둔 과립용기의 제어도를 도시한 것이다. 여기에 도시된 기구는 통상의 전자계기 및 제어시스템이지만, 제어컴퓨터 시스템을 통하여 용이하게 이용될 수 있다.

C도인 전달장치 TT-14로 부터 투입공기 온도는 유니트 TY-45에서 여기에 273을 가함으로서 K도로 전환된다. 이는 온도가 열역학적 규모에 이르게한다. 투입공기 함수량(Xi)은 유니트 TY-41,TY-42,TY-43및 TY-44에서 식(9)에 따라 계산된 후 라인(26)에 제공된다. 이들 유니트는 모두 기능을 갖고 있으며 도면에 도시된 바와같이 값을 조종한다.

라인(26)은 라인(28)으로 부터 배출공기 함수량값(X_o)을 수신하는 소자 TY-18에 연결되어 있다. 소자 TY-19는 인자 1-X_o를 설정하고 소자 TY-18은 인자 X_o-X_i에 의하여 상기 인자 1-X_o를 분할하여 식 (4)의 중간인자를 형성한다. 평균온도값 (T_i)은 수단 (24)에 의하여 계산되며, 수단(24)은 온도를 K도로 전환시키기 위한 소자 TY-13 및 식 (8)을 풀 수 있게 작용하는 유니트 TY-14-,TY-15,TY-16 및 TY-17을 포함한다. 생성물 유량(F)은 함수발생기 FY-12로 부터 측정되어 수단(30)에 의하여 발생되는 식(4)의 제1인자와 증배된다. 소망되는 과립생성물 함수량 (X_p)은 생성물에 대한 함수량 값(X_F)으로 부터 상기 값을 감산하는 감산 유니트 AY-12에 라인(32)을 거쳐 공급된다. 식(4)에 있어서 제1인자의 분모는 유니트 AY-13에서 설정되고 유니트 AY-14에서 분할이 이루어진다. 식(4)의 제1인자 및 마지막 인자는 증배유니트 FY-13에서 함께 증배된다. 증배유니트 FY-14는 투입공기에 대하여 소기의 공기유량값(A_i)을 산출하도록 상수 K에 의하여 상기값을 증배시킴은 물론 식(4)의 세개의 인자를 함께 증배시킨다. 이 값은 라인(34)을 거쳐 제어기 FIC-11에 공급되며, 제어기 FIC-11은 상기 소망하는 투입공기값을 유량 전달기 FT-12 및 함수 발생기 FY-15상에 제공되는 공지의 값과 비교한다.

따라서 본 발명에 의하면, 상기 단계는 소망의 함수량(X_p)이 되도록 선택되며, 제어 매개변수는 공기투입유량(A_i)이다.

Claims

생성물의 분무를 공기건조함으로서 생성되는 과립생성물중의 함수량(X_p)을 제어하는 장치에 있어서 공기의 유량과 생성물의 유량을 수용하는 용기 ; 공기 유량(A_i)으로 상기 용기에 공기를 공급하기 위한 공기공급수단 ; 생성물 유량(F)으로 상기 용기에 생성물을 공급하기 위한 생성물 공급수단 ; 생성물 유량 함수량(X_F)에 해당하는 신호를 제공하기 위한 제1함수량수단 ; 투입공기 함수량(X_i)에 해당하는 신호를 제공하는 제2함수량 수단 ; 배출공기 함수량(X_o)에 해당하는 신호를 제공하는 제3함수량 수단 ; 공기유량을 조절하기 위하여 상기 공기 공급수단에 연결된 공기 제어수단 ; 및 상기 제1, 제2 및 제3함수량 수단과 상기 공기 제어수단에 연결되며 하기식에 따라 선택된 과립생성물 함수량에 필요한 공기 유량을 설정하도록 작용할 수 있는 제어회로로 구성되는 과립생성물중의 함수량(X_p)을 제어하기 위한 장치.
제1항에 있어서, 공급수단에 의하여 공급되는 투입공기의 온도(T_i)를 감지하기 위한 제1온도 감지기를 포함하며, 상기 제2함수량 수단은 상기 투입공기 온도의 함수로서 상기 투입공기 함수량을 계산하기 위한 회로로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 상기 투입공기 함수량을 계산하기 위한 상기 회로는 하기식에 따라 상기 투입공기 함수량을 계산하도록 적용할 수 있음을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제3함수량 수단은 상기 용기내의 평균온도(T)에 대한 값을 얻기 위한 용기 온도감지수단 및 상기 평균 용기온도의 함수로서 상기 배출공기 함수량을 계산하기 위한 회로로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
제4항에 있어서, 상기 배출공기 함수량을 계산하기 위한 상기 회로는 하기식을 풀도록 작용할 수 있음을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 용기는 과립탑으로 구성되고, 상기 공기 공급수단은 투입공기의 상류를 공급하기 위하여 상기 탑의 저단부에 연결되며, 상기 생성물 공급수단은 상기 투입공기에 대하여 역류유동으로 생성물을 공급하기 위하여 상기 탑의 상단부에 연결됨을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서, 상기 생성물 공급수단이 요소의 농축수용액을 운반하도록 되어있음을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 제1함수량 수단이 요소의 수용액중의 함수량을 감지하기 위한 장치로 구성됨을 특징으로하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1함수량 수단이 생성물 유량의 함수량의 일정값을 상기 제어회로에 제공하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
제4항에 있어서, 상기 용기는 과립탑으로 구성되고, 상기 용기온도 감지기 수단은 상기탑의 높이를 따라 일정간격의 위치에 연결된 다수의 온도감지기로 구성되며, 평균 용기온도를 얻기 위한 평균치형 회로는 상기 다수의 온도감지기에 연결됨을 특징으로 하는 장치.
생성물의 분무롤 건조하기 위한 공기의 유량과 생성물의 유량을 수용하는 용기에서 생성물의 분무를 공기건조함으로서 생성되는 과립생성물의 함수량(X_p)을 제어하는 방법에 있어서, 용기내에서 투입공기 유량을 감지하고, 용기로 유동하는 생성물의 함수량(X_F)에 해당하는 값을 얻고, 과립 생성물에 대한 소기의 함수량 (X_p)을 선택하고, 용기에 투입되는 투입공기의 함수량(X_i)에 해당하는 값을 얻고, 용기를 떠나는 공기의 함수량(X_o)에 해당하는 값을 얻고, 하기식에 따라 요구되는 투입공기 유량(Ai)을 계산한 다음 상기 유량(A_i)에 부합되도록 용기에 투입되는 투입공기의 유량을 제어하는 것으로 구성되는 과립 생성물중의 함수량(X_p)을 제어하는 방법.
제11항에 있어서, 용기에 투입되는 투입공기의 온도(T_i)를 감지하고 하기식에 따라 투입공기 함수량을 계산함으로서 투입공기 함수량을 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서, 용기내의 평균온도(T)를 감지하고 하기식에 따라 배출공기의 함수량을 계산함으로서 용기로 부터 배출공기의 함수량을 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서, 용기는 과립탑으로 구성되며, 상기 탑의 저단부에는 투입공기를 공급하고 탑의 상단부에는 생성물 유량을 공급하는 것을 포함하며, 상기 생성물 유량은 요소의 농축수용액으로 구성됨을 특징으로 하는 방법.