Способ автоматического управления процессом жидкостной экстракции Советский патент 1989 года по МПК B01D11/04 

П;н бретение относится к автоматическому управле 1ию мл с с оо Сменными процессами, в частности процессом жидкостной экстракпии, может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышлен- ности и Я1 ляется усовергаенствованием способа автоматическоп; управления по авт.ев, № 1095926.

Целью изобретения является повы- ше)ие степени извлечения, избирательности и эффективности 1Ц5оцесса экстракции .

На фиг, 1 представлена принципиальная схема системы автоматического управления для осуиц с г вления предлагаемого способа; ял фиг. 2 - экспериментальные кривые равновесия концентраций.

Система автоматического управления процессом жидкостной экстракции (фиг. О содержит колонну 1, пульса- ционную камеру 2, генератор 3 пульсации, электролизер 4, систему авто- матической стабилизлции концентрации экстрагируемого вещества в колонне, содержащую датчик 5, регулятор 6 и клапан 7 на лишш экстагента, систему автоматического регулирования уровня раздела раздела фаз, содержащую датчик 8, регулятор 9 и регули- рукнций клапан 10 на линии экстракта, систему автоматического регулирования величины пульсаций перепада дав4

СО

f X

CD

fVJ

31/19

ления в верхней части колонны 1, содержа111ую датчик 11, регулятор 12 и регулирующий клапан 13, систему автоматической стабилиза1у1И величины пульсадий перепада давлепия в нижней части колонны 1 содержащую датчик 14 регулятор 15 и регулирующие клапаны 16 и 17, систему автоматического регулирования величины рН, содержащую датчик 18, регулятор 19 и peryjH pyio- щий клапан 20 на линии подачи экстра- гента в катодную зону эле ;тродизера, систему автоматического регулирования величины окислительно-восстано- вительного потепдиала, содержащую датчик 21, регулятор 22, магш1ТН1.1Й усилитель 23 и преобразователг) 24, расходомер 25 для контроля количества экстрагента, протекаюп(ег о через анодную зону Л электролизера, и ре- гулируемьш вентиль 26.

Способ осуществляется следующим oбpa )o.

При создании в колонне 1 основного (щелочного) раствора, т.е. раствора С рН 7, экстрагент - вода проходит через клапан 20 и катодную зону К электролизера А, где он активируется, т.е. изменяв гея его реннее :я1ергеТ1 чес1;ое состояние, затем смешивается с югок(тм экстрагелта, проходящим через -;. та- пан 7, В коло1П1е 1 величины рИ и окислительно-восстановительного по- тендиала могут изья няться вследствие де11ствня воз(;у цаюцих воздействп изменение расхода и гсондентрадии из- влекаемот о всчиества с мрья, расхода экстрагонга и r.;i.. Изменение значения рН D колонне 1 измеряется датчиком 18, сигнал К(ггорого поступает н;1 регулятор 19, возлемству;ощи11 на регулирующий кланан 20, установлеиньи: на линии подачи, экстр ireiTT-a п катодную зону, и через нрообразователь 2 на магнитный усилитель 23, регулирут- 1дий величину тока электролизера. Изменение управляющего БОЗДРЙСТВИЯ регулятора 19 приводит к изменению подачи активированно о растт-юра в колонну почти с постоянной величчно) рН за счет изменения тока электролизера, вследствие чего происходи стабилизадия значения рН в ко: оннс на заданног значе1Н1и.

Изменение; величины oKHCj:HTe4bHo- восстанови ге 11Л М о нотейдиала в Kti94

лоине измеряется датчикам 21, сигнал которого поступает на регулятор 22, поздейстиующий на магинтньш усилитель 23 с самонасьш;еиием и выходом на постоянном токе. Выходной

с регулятора

как и сиг5 0

5

0

0

0

5

с регулятора 19, поступает на управляющие обмотки мат-нитног-о усилителя 23. В магнитном усилителе эти сигналы складьн аются и регулируют ток через электролизер в соответствии с заданным значением окислительно-восстановительного потенди- ала. Экстрагент, проходяи1ий через расходомер 25, вентиль 26 и анодную зону электро1П1зора имеет значение 7, т.е. является кисль м раствором. Так как сила э. К Кт рического тока через элект)олизер одинакова для кагодпи и ано;и1ой зон, то при сме- 1 1снии ого с экстрактом происходит полная нейтра.чизадия щелочного раствора :)KCTj3ai.T; j ncJUiiM p;,c i вором экстрагента.

В случае исполг/зонмния в колонне 1 кис.лого растисзра (рИ 7) в колонну подается экстра ент, проходяипн через анодную :(ону Л электролизера А, а иейтрализания ;ислого ряствсп а мкстрагента осуни с является экстра- гентом, нроходЯ ЦИМ чере. катодную зо)ту К электролизера 4.

Управляющее 1 оздействие регулятора 1 лутем из.еи1:1Н1я подачи экстр- пгента, прих()дя:иего через электролизер 4, п)яи(),цит к нарусению материального баланса по извлекаемому ве- :цсч;тву в ко.лонне 1 . Изме.нение кпн- лентрадии экстрагируемого вещества в колонне измеряют с. помсзщыо датчика 5. и стабилизируюг с номощью ре- 1 уля.тора 6, воздействуя на peryjnipym- щий клапан 7, установлен}П1Й на ли- }тп подачи главного потока экстр- are нта.

Унравляющие воздействия регуля- .ороп 6 и 19 приводят к изменению обн(его материального баланса в колонне, что изкенлет уровень разд ла фаз в верхней части колонны. Из- мефение положения урорня раздела фаз в колонне производят датчиком 8 и стабилизируют его величину рел улято- ром 9, воздействующим на регулирующий клапан 10, установленный на ли- П{и отвода нижнего продукта (экстракта). Путем изменения огвода ниж- мего продукта регулятором 9 поддер

лошают гюложс ние чмюпии р чдела фаз па заданном тиачении и Г атериа.пы1ьп баланс н колонне.

Изменения уиранляюших ноэдействи рогуляторои 6, 9 и 19 приводят к нарушению велнчи)1Ы нульсаций как в Верхней, так )j в нижней частях колонны 1 .

Величина пульсации в верхнел части колонны измеряется датчиком 1I пульсаций перепада данле11Ия и ста-г билизируетсч регулятором 12, возд(; й ствующим на регулирую иий клапан 1 i, путем изменения общей неличШ Ы подачи пульсаций от генератора 3.

Величина пульса1 ий п нижней части колонны измеряется ri i 4t r;L)M 14 пульсаций перепада давпепиГ и стабилизируется регулято1К)М 15, воздействующим на регули1зую 11.Ч клапаны 16 и 17, путем перераспре,п,1 ления потока пульсп1 ую чей жцдкост ) от пу.пъса- ционпой камеры 2 в ос рс.:Ину и нижнюю часть KtjjioHHLi 1. lOiananr.i 16 и 17 вкл очснм T.iKb M onpa uiM, что при открмпаь ии одного из них другоГ) за- крынаегся. и иаооорог, оставляя общий лоток пульсирую цс лшдкости пропор у О11аль ым п€;личине пу.П 1саций н верхней чгнуги кочогч,.

Тпким образом, рИ и

ОКИСЛИТе, 1ЬНО- ЗОССТаН(:ПИТеЛЬКОГО нииа/га полдержинаи),;) автоматически на заданном значении. Это позволяет И(.я-;ысить степень извлечения и избирательность процесса экстрагиро- пания. Увеличение емкости пкстраген- та ведет к умс ньшенпю }1 еобходд{мого Knjrii ie iCTBa, что noBMi iacT зффектив- ност ) процесса экстрль:пии.

Ионышсние избирательности экстра- гироЕачия г озьо:7яет проводит) процесс селективной экстракции веп(еств из смеси пyтe поочередного переюгю- чения и регулирования зллаРИ1я ве;1и- чинь окислительно-восстановительного потенциала рН в 1 1П -оких пределах.

11спол1 зование экстра;ч ита для создания кислых ц основных водных рас (, получаемых г электролизе, исключает применение кислот и пелочей, т.е. химических веществ. Это значительно повышае Г чистоту по- пучаемых продуктов и не требует проводить дополнительно процессов очистки экстракта. Kpotie того, степень извлечения eeiiiefiri экстраген- том, пропущенные чрреч анодную (ка94919

0

5

0

5

0

5

0

5

тодмую) зону элект : О- 1Изера , выше, чем при применении хи тичес1О1х веществ для регулирования рИ.

Нейтрализация экстрагеита на выходе из КОЛОН1ГЫ осллдествляется без применения химических кислот или ще- . гочей, позволяет peniai.b экологическую задачу - уменьшение пыбросоп и исключение загрязи. М)и окрул а1 эдс й среды, повышает э(})фе.-типность нсего процесса и расширяет |Ьункциональ}Гые возможности .пособа управления и область применения.

Л р и м е р. Испытания способа проводились в -1кстракп,ио}1ной колонне диаметром 0, , высотой рабочей части 1,4 м с ., -,, ч лрелками, па дву: фазной rni-i t-r-ir керосин с раст- oopeHHOii бен-Toihioii ис.чоюй - вода. Экстракция бсмг.гои.чо; кис.чоты из керосина осущес i ij;i.4acb обгяч1 0 Т И актцви1: ованпой i ; -гРКтро;и13 -ре во- доГ), кислым и (:;,:iO4Hb растворами йоды, получен -г,ми химическим путем.

Лолучеиы ).човес11Ь С кривые концентраций в системе керосин с бен- кислотоГ - вода (фиг. 2). В качестве зкст а1ента исиользовалась вода, пропущенная через шгод.иую зону электролизера, с рЛ 3 и потенциалом + 610 мВ (кривая а у и вода, пропу- га,еа ная через 1чатод 1ую зону электролизера, с рН 10 и потенц аг ом -760 мВ (кривая б), техническая вода с рН 7 (кривая в) и Bonrj, под.кислен1 ая добавлением НС1 до рН 3 (кривая г).

Испытания по массопередЯче проводились при суммарн,1х по обоим фазам удельных нагрузках 6-42 , соотношении расходов фаз керосина к воде 0,3-0,1)5, начальных концентрациях бенз(5йной KHt:- 7oTu в керосине 6-13 г/л, частоте пудьсаци 1 Гц, амплитуде пульсаггий 0,007 м, окислитель но-восс тан орите.пьиом noTGHLyiane от -760 мВ до +610 мВ и значетшх рН 3-10.

При экспериментах наблюдались устойчивые гидродина1 ические режимы во всем диапазоне изменения суммарных нагрузок и достигались стабилизация значений окислительно-восстановительного потенци.э-ча и рН в широких пределах.

Результаты по массопередаче показали, что применение в качестве экстрагента активированной воды (среды в нестабильном состоянии) с

6 25 .

.-г-, .

2

0--d

:

ю

jfir

Гщтран/щ

furl

О ) 2 J 4 5 б 1 8 Э Ю П П 13 Концентрация Вензольнойкис/ оты S керосине , f/л

Фиг 2

Изобретение относится к автоматическому управлению массообменными процессами, в частности, процессом жидкостной экстрации с применением электрохимически обработанных водно-солевых растворов и позволяет повысить степень извлечения, избирательность и эффективность экстрагирования, уменьшить количество вредных выбросов. Управление процессом экстракции производят основным или кислым экстрагентом, получаемым путем пропускания его через одну из зон электролизера. PH экстрагента регулируют путем изменения его подачи и величины тока через электролизер и смешением с главным потоком экстрагента. Величину окислительно-восстановительного потенциала экстрагента регулируют дополнительным изменением тока электролизера. Выходящий из экстрактора экстракт нейтрализуют экстрагентом, проходящим через другую зону электролизера. 2 ил.