Способ регулирования ионообменного процесса Советский патент 1980 года по МПК B01D15/04 G05D27/02 

Изобретение относится к способам регулировани$ ионообменных процессов и может найти применение в химической, металлургической и других отраслях промышленности. Известен способ регулирования ион обменного процесса, реализуемый с по мощью соответствующего устройства, в котором регенерация смолы проводится в зависимости от концентрации извлекаемого компонента, измеряемого датчиком 1 . Однако данный способ не обеспечивает контроль поглощения извлекаемого компонента смолой, расположенной под датчиком. В то же время при исследовании распределения извлекаемого компонента по высоте слоя ионнообменной смолы замечено, что по ложение максимума концентрации это го компонента в смоле в зависимости от различных условий проведения процесса может от операции к операции перемещаться в пределах от 0,1 до 0,5 высоты слоя смолы (при периодическом процессе). Таким обр&зом, измерение концентрации извлекаемого компонента в одной (фиксированной) точке может быть проведено в слое смолы с низкой обменной емкостью, в результате чего будет преждевременно подан сигнал о необходимости- восстановления рабочих свойств смолы и снизится производительность установки. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ регулирования ионообменного процесса путем измерения расхода продукта, проходящего через ионообменный аппарат, и его исходной концентрации, интегрирования произведений сигналов, пропорциональных значениям этих параметров, и переключения ионообменного аппарата в режим регенерации при определенном значении указанного интеграла произведений 2J. Однако обменная емкость смолы в производственных условиях чаще всего не бывает постоянной. При снижении обменной емкости смолы регулирование процесса по данному способу приведет к потерям извлекаемого компонента, а при повьаиении - к неполному ее исполь зеванию. Цель изобретения - повышение производительности и снижение потерь извлекаемого компонента за счет боле полного использования обменной ем кости смолы. Поставленная цель достигается тем что стабилизируют.концентрацию извле каемого компонента fe переработанном продукте путем воздействия на -его ра ход с коррекцией ро значениям высоты слоя смолы с максимальной концентрацией извлекаемого компонента и указанного произведения. На чертеже представлена схема реализ;ации данного способа на примере регулирования ионообменного процесса осуществляемого в колонне,работающей В периодическом динамическом режиме. Способ осуществляется следующим образом. Исходный продукт непрерывно подается в колонну, которая загружена ио обменной смолой. Между исходным продуктом и смолой происходит обмен ион ми, и извлекаемый компонент из раствора переходит в смолу. Происходит постепенное снижение обменной емкости смолы по мере насыщения ее извлекаемым компонентом. Когда обменная емкость смолы оказывается полностью использованной, подачу исходного продукта прекращают и начинают восстановление рабочи.х свойств смолы, во время которого извлекаемый компонент из смолы переходит в небольшо (по сравнению с количеством исходного продукта) количество регенерирующего раствора. В результате получают раствор с высокой концентрацией извлекаемого компонента и смолу, подготовленную для повторного использования.. / Расход продукта, проходящего через ионообменную колонну 1, регулируется исполнительным органом 2. Командный сигнал формируется статичес ким регулятором 3 с учетом сигнала от изодромного регулятора 4. На вход изодромного регулятора 4 подаются сигналы от измерителя 5 выходной концентрации, работающего в комплексе с первичным преобразователем б. Кроме того, на вход статического регулятора 3 поступают сигналы от и. мерителя 7 распределения концентраци извлекаемого компонента по высоте слоя смолы, работающего в комплекте с синхронно сканирующими источником 8 и детектором 9 радиоактивного излучения, и от блока 10 умножения си .налов, пропорциональяых расходу про дукта, проходящего через колонну 1, и его исходной концентрации. Расход измеряется расходомером 11 в комплекте с первичным преобразователем 12, а исходная Концентрация - измер телем 13 с первичным преобразователем 14.. Измеритель 7 вырабатывает сигнал, пропорциональный высоте рас положения слоя смолы с максимальной онцентрацией извлекаемого компонена. Система регулирования концентраии извлекаемого компонента на выоде колонны позволяет полнее испольовать обменную емкость; смолы, т.е. овысить производительность установки снизить потери извлекаемого комонента. Так как ионообменный проесс, как всякий диффузионный проесс, обладает значительной инерционностью, то использование в системе регулирования сигналов о значениях возмущающих величин улучшает качество регулирования концентрации на выходе из ионообменной колонны 1. Такими величинами являются исходная концентрация перерабатываемого продукта и объем смолы после слоя ее, в котором образовался максимум концентрации извлекаемого компонента (работающий объем смолы), измеряемые соответственно измерителем 13 исходной концентрации с первичным преобразователем 14 и измерителем 7 распределения концентрации извлекаемого компонента по высоте смолы с источником 8 и детектором 9 радиоактивного излучения. Повышение качества регулирования концентрации извлекаемого компонента приводит к дополнительному снижению его потерь. При снижении обменной емкости смолы снижается расход продукта, проходящего через ионообменный аппарат. Расход может снизиться до такого значения, что станет выгоднее провести восстановление рабочих свойств смолы прежде, чем на выполнение этой операции поступит сигнал от интегратора 15. С целью интенсификации работы аппарата восстановление рабочих свойств смолы может осуществляться также и по сигналу от блока 10 умножения. В условиях, когда исходная концентрация перерабатываемого продукта изменяется в широких пределах, данный способ- дает возможность значительно увеличить- производительность ионообменной установки и снизить потери извлекаемого компонента на 5-6%, что в условиях одного предприятия отрасли дает экономический эффект порядка 35 тыс. руб в год. При использовании в отрасли 3-4 устройств, реализующих данный способ, суммарная экономия составит более 100 тыс. руб. в год. Формула изобретения Способ регулирования ионообменного процесса путем измерения расхода продукта, проходящего через ионообменный., аппарат, и его исходной концентрации, интегрирования произведения сигналов, пропорциональных значениям этих параметров, и пере