Способ автоматического управления процессом жидкостной экстракции в пульсационной колонне

 

Н.И. Егоров, А.И. Гурьянов, В.М. Анкудинов и С.З. Мингалеев

j !

Казанский химико-технологический нституч им . С.М. Кирова ю (72) Авторы изобретения (7)) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ЖИДКОСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ B ПУЛЬСАЦИОННОЙ

КОЛОННЕ

Изобретение относится к автоматическому управлению массообменными процессами, в чс стности, процессом жидкостной экстракции в пульсационных колоннах, и может быть использовано в хими ческой,. нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен способ автоматического управления процессом экстракции путем регулирования интенсивности пульсации в колонне в зависимости от уровня од10 ной иэ фаз f; > 3.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо35 соб автоматического регулирования процессом жидкостной экстракции в пульсационной колонне, заключающийся в стабилизации концентрации экстрагируемого вещества в колонне изменей ем расхода зкстрагента в колонну и величины задержки дисперсной фазы в колонне воздействием на амплитуду пульсации жидкости в колонне (2).

Однако при известном способе управления в неустановившемся режиме рабо-1 ты аппарата при различных частотах возмущающих воздействий (изменение состава и расхода сырья, экстрагента) возможны проскоки некондиционнык продуктов из-за небольшого количества рафината, находящегося в колонне, нлн снижения разделительной способности процесса из-за большого времени перехода аппарата на новый оптимальный режим работы.

Цель изобретения — повышение эффективности н экстракционных процессов и исключение проскока некондиционных продуктов в динамических режимах работы при нестационарных возмущающих воздействиях.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряют уровень раздела фаэ в колонне и регулируют его с коррекцией по частоте изменения концентрации экстрагируемого вещества в рафинате.

65319

35

3 8

Изменение положения уровня раздела фаз в колонне приводит к изменению массы рафината в аппарате, обеспечивая тем самым соответствующее изменение инерционности объекта регулирования к входным воздействиям, т.е. свойства самого объекта регулирования

Благодаря изменению инерционности аппарата достигается возможность изменять диапазон времени регулирован= ия в системе автоматической стабилизации основного регулируемого параетра процесса экстракции — концент рации экстрагируемого вещества в раринате.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа автоматического управления.

Система автоматического управления процессом жидкостной экстракции включает колонну l пульсатор 2; систему автоматической стабилизации концентрации экстрагируемого вещества на определенном участке колонны путем изменения расхода экстрагента в колонну, содержащей датчик 3 концентрации, регулятор 4 с вторичным прибором и регулирующий клапан 5;, систему автоматической стабилизации задержки дисперсной фазы за счет воздействия на амплитуду пульсаций жидкости в колонне, содержащей датчик 6, регулятор 7 с вторичным прибором и регулирующий клапан 8> систему ав оматической стабилизации уровня раздела фаз путем изменения слива тяжелой фазы, содержащей датчик 9, регулятор 10 с вторичным прибором и регулирующий клапан 11 систему автоматической коррекции уровня раздела фаз> содержащей датчик 12 измерения частоты колебаний концентрации в рафинате с дифференциатором, регулятор

13 с вторичным прибором.

Предлагаемый способ осуществляется 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 возмущающих воздействий. При повышении величины концентрации в рафинате выше 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. Зто изменение величины задержки дисперсной фазы компенсивуется вегулиоующим воздеиствием регулятора 7 через регулирующий клапан 8 изменением амплитуды пульсаций жидкости в колонне.

Тем самым восстанавливается номинальное заданное значение задержки дисперсной фазы и поддерживается опти1 мальная интенсивность массопереноса.

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 материаль, ный 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 образом1 что оно пропускает преимущественно более высокие частоты колебаний концентрации в рафинате, которые регулятор 4 не может компенсировать.

При повышении интенсивности высокочастотных колебаний концентрации в рафинате сигнал на выходе датчика

12 увеличивается, и корректирукиций регулятор 13 уменьшает величину задания регулятора 10. Регулятор 10 по.нижает уровень раздела фаз в колонне и тем самым увеличивает массу рафината в верхней части колонны, т.е. увеличивает инерционность аппарата к

5 8653 возмущающим воздействиям. В результате колебания концентрации в рафинате уменьшаются за счет, поглощения их большей массой рафината благодаря чему уменьшается вероятность проскока неконциционных продуктов на выход колонны, При повышении интенсивности низкочастотных колебаний концентрации в рафинате сигнал на выходе датчика 12 уменьшается, что приводит соответственно к увеличению регулятором 13 величины задания регулятора

10, который повьпаает уровень раздела фаз в колонне и уменьшает количество рафината в верхней части колонны.

Инреционность аппарата к регулирующему воздействию регулятора 4 уменьшается, увеличивается быстродействие системы автоматического регулирования концентрации,в колонне, и регулятор 4 становится способным компенсировать низкочастотные возмущающие воздействия, При отсутствии колебаний концентрации в рафинате регулятор 10 под« держивает уровень раздела фаз в верхней части колонны, В результате повышается точность поддержания заданного значения концентрации экстрагируемого вещества в продукте — рафинате и уменьшается расход экстрагента.

Использование предлагаемого способа автоматического управления процессом жидкостной экстракции позволяет в широких пределах изменять инерционность. аппарата к возмущаю19 б щим 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 уменыпить расход экстрагента, а также обеспечить более высокую точность поддержания, заданного значения концентрации экстрагируемого вещества в продукте.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом жидкостной экстракции в пульсационной колонне, включающий стабилизацию концентрации экстрагируемого вещества в колонне изменением расхода экстрагента и величины задержки дисперсной фазы в колонне воздействием на амплитуду пульсаций жидкости в колонне, о т л и ч а юшийся тем что, с целью повышения эффективности процессов жидкостной экстракции и исключения проскока некоьдиционнык продуктов в динамическом режиме работы, дополнительно измеряют уровень раздела фаз в колонне и регулируют его с коррекцией по частоте изменения концентрации экстрагируемого вещества в рафинате.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство .СССР № 230748, кл. В 01 0 11/02, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР № 645670, кл. В 01 0 ll/04, 1974 °

865319

Составитель Т. Чуляова

Редактор С. Родикова Техред Т,Иаточка, Корректор Л. Бокшан

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7916 9 Тираж 09

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ращская наб.д 8. 4/5