Способ автоматического управления процессом жидкостной экстракции в пульсационной колонне Советский патент 1981 года по МПК B01D11/04 G05D27/00 

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЖИДКОСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ В ПУЛЬСАЦИОННОЙ Изобретение относится к автоматиче кому управлению массообменными процес сами, в ЧАСТНОСТИ, процессом яаадкостной экстракции в пульсационных колоннах, и может быть использовано в хими ческой, нeфтexи aIчecкoй и других отра лях промышленности. Известен способ автоматического управления процессом экстракции путем регулирования интенсивности пульсации в колоние в зависимости от уровня одной из фаз 1 3« Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ автоматического регулирования процессом жидкостной экстракции в пульсационной колонне, заключаюцийся в стабилизации концентрации экстрагируемого вещества в колонне измене1}ием расхода экстрагента в колонну и величины задержки дисперсной фазы в колоине воздействием на амплитуду пульсации жидкости в колонне 121. КОЛОННЕ Однако при известном способе управления в неустановившемся режиме работы аппарата при различных частотах возмущающих воздействий (изменение состава и расхода сырья, экстрагента) возможны проскоки некондиционных продуктов из-за небольшого количества рафината, находящегося в колонне, или снижения разделительной способности процесса из-за большого времени перехода аппарата на новьй оптимальный режим работы. Цель изобретения - повышение эффективности н экстракционных процессов и исключение проскока некондиционных продуктов в динамических режимах работы при нестационарных возмущакщих воздействиях. Поставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряют уровень раздела фаз в колонне и регулируют его с коррекцией по частоте изменения концентрации зкстрагируемого вещества в рафинате. 3 Изменение положения уровня раздел фаз в колонне приводит к изменению массы рафиката в аппарате, обеспечивая тем самым соответствующее изменение инерционности объекта регулирования к входным воздействиям, т.е. свойства самого объекта регулировани Благодаря изменению инерционности аппарата достигается возможность изменять диапазон времени регулирован ия в системе автоматической стабшти,зации основного регулируемого пара|метра процесса экстракции - концент|рации экстрагируемого вещества в раЬинате, На чертеже представлена схема реа лизации предлагаемого способа автоматического управления. Система автоматического управления процессом жидкостной экстракции включает колонну 1, пульсатор 2; систему автоматической стабилизации концентрации экстрагируемого вещества на определенном участке колонны путем изменения расхода зкстрагента в колонну, содержащей датчик 3 концентрации, регулятор 4 с вторичным прибором и регулирующий клапан 5 систему автоматической стабилизации задержки дисперсной фазы за воз действия на амплитуду пульсаций жидко тк в колонне, содержащей датчик 6, регулятор 7 с вторичным прибором и регулирующий клапан 8j систему ав- оматической стабилизации уровня раздела фаз путем изменения слива тяжелой фазы, содержащей датчик 9, регулятор 10 с вторичным прибором и регулирующий клапан 11J систему автоматической коррекции уровня раздела фаз. содержащей датчик 12 измерения частоты колебаний концентрации в ра- финате с дифференциатором, регулятор 13с вторичным прибором. Предлагаемый способ осуществляет ся следующим образом, Датчиком 3 измеряют концентрацию экстрагируемого вещества в рафинате на ойределенном участке колонны, которая может отклоняться от заданного значения при изменении состава и расхода сырья, экстрагента, задержки дисперсной фазы и других возмущакици воздействий. При повышении величины концентрации в ра4н1нате вьше заданной, измеряемой на выходе датчиком 3, регулятором 4 путем открытия регулирующего клапана 5 увеличивают расход экстрагента в колонну, увеличивая тем самым и степень извлечения экстрагируемого компонента. При понижении величины концентрации в рафинате ниже заданной регулятором 4 уменьшают расход экстрагента в колонну, снижая тем самым степень извлечения распределяемого компонента, В результате этого концентрация рафината в колонне поддерживается на определенном заданном значении. В процессе регулирования концентрации экстрагируемого вещества в рафинате из-за изменения расхода экстрагента происходит изменение величины задержки дисперсной фазы в колонне, которая измеряется датчиком 6. Это изменение величины задержки дисперсной фазы компенсируется регулирующим воздействием регулятора 7 через регулирукяций клапан 8 изменением амплитуды пульсаций жидкости в колонне. Тем самым восстанавливается номинальное заданное значение задержки дисперсной фазы и поддерживается оптимальная интенсивность массоперёноса. Измерение положения уровня раздела фаз в колонне производится датчиком 9. Изменение положения уровня раздела фаз от заданного значения, вызванного изменениями расходов исходных растворов, компенсируется регулятором 10 через регулирующий клапан 11 изменением слива тяжелой фазы. Таким образом, стабилизируется уровень раздела фаз на заданном значении и поддерживается материальный баланс в аппарате. Датчиком 12 измеряется частота колебаний концентрации экстрагируемого вещества в рафинате, вызванные нестационарными возмущающими изменениями состава и расхода сырья экстрагента. Датчик 12 содержит последовательно включенное дифференцирующее звено, настроенное таким образом, что оно пропускает преимущественно более высокие частоты колебаний концентрации в ра(1иате, которые регулятор 4 не может кокшенсировать. При повьшении интенсивности высокочастотных колебаний концентрации в рафинате сигнал на выходе датчика 12 увеличивается, и корректирующий регулятор 13 уменьшает величину задания регулятора 10. Регулятор 10 понижает уровень раздела фаз в колонне и тем самым увеличивает массу рафината в верхней части колонны, т.е. увеличивает инерционность аппарата к возмущающим воздействиям. В результате колебания концентрации в рафин те уменьшаются за счет .поглощения и большей массой рафинатау благодаря чему уменьшается вероятность проско ка некондиционных продуктов на выхо колонны. При повьш1ении интенсивности низдс частотных колебаний концентрации в рафинате сигнал на выходе датчика 12 уменьшается, что приводит .соответственно к увеличению регулят ром 13 величины задания регулятора 10, который повьшгает ур.овень раздел фаз в колонне и уменьшает количеств в верхней части колонны, Инреционность аппарата к регулирукмц му воздействию регулятора 4 уменьшается, увеличивается быстродействие CHCTeNbi автоматического регулирования концентрации,в колонне, и регулятор 4 становится способным компенсировать низкочастотные возмущающие воздействия. При отсутствии колебаний концент рации в рафинате регулятор 10 под держнвает уровень раздела фаз в верхней части колонны, В результате повьш1ается точность поддержания заданного значения ко центрации экстрагируемого вещества продукте - рафинате и уменьшается расход экстрагента. Использование предлагаемого способа автоматического управления процессом жидкостной экстракции позволяет в широких пределах изменять инерционность аппарата к возмущагощим воздействиям (расход и концентрации исходных продуктов) и тем самым изменять в нужную сторону время регулирования переходного режима. Это, в свою очередь, позволяет по сравнению с известными способами уменьшить расход экстрагента, а также обеспечить более высокую точность поддержания, заданного значения концентрации экстрагируемого веществ в продукте. Формула изобретения Способ автоматического управления процессом жидкостной экстракции в пульсационной колонне, включакщий стабилизацию концентрации экстрагируемого вещества в колонне изменением расхода экстрагента и величины задержки дисперсной фазы в колонне воздействием на амплитуду пульсаций жидкости в колонне, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процессов жидкостной экстракции и исключения проскока некокдиционнык продуктов в динамическом режиме работы,.дополнительно измеряют уровень раздела фаз в колонйе и регулируют его с коррекцией по частоте изменения концентрации экстрагируемого вещества в рафинате, Источю1ки информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 230748, кя, В 01 D 11/02, 1966. 2.Авторское свидетельство СССР 8 645670, кл. В 01 D 11/04, 1974.

Т

Ф