Автоматизация процесса экстракции

Жидкостной экстракцией называют диффузионный процесс перехода экстрагируемого вещества или веществ из одной жидкой фазы в другую при условии, что эти жидкости взаим- но не растворимы или растворимы частично. В результате получают экстракт – раствор из- влеченных веществ в экстрагенте и рафинате – остаточный исходный раствор. Экстракт и ра- финат разделяют - обычно отстаиванием. Далее из экстракта извлекают целевой продукт, а из рафината регенерируют экстрагент.

Ä Q ÄQ Ä P

Рис. 6.17. Структурная схема объектов управления.

Ä Q, ÄQ, Ä P

Методы экстракции:

– колебания концентрации, температуры, давления.

- Экстракция одним экстрагентом системы из двух компонентов.

- Экстракция двумя экстрагентами в системах из четырех компонентов.

- Однократная экстракция.

- Многоступенчатая экстракция.

- Многократная противоточная экстракция.

Задача управления процессом экстракции – получение экстракта с заданным содержа- нием экстрагируемого компонента, которое является основной регулируемой величиной, а расход экстракта основной регулирующей величиной.

В промышленности экстракцию проводят в экстракторах различных конструкций. Рас- смотрим схему регулирования насадочных экстракционных колонн, в которых исходный рас- твор и экстрагент движутся в противотоке (рис. 6.18).

На содержание экстрагируемого компонента в экстракте влияют не только расход экст- рагента, но и расход исходного раствора, а также содержание экстрагируемого вещества в ис- ходном растворе и экстрагенте.

Простейшая схема стабилизации потоков процесса экстракции предусматривает коли- чество подачи исходного раствора и экстрагента в колонну. Для обеспечения материального баланса колонны в ней поддерживают постоянство уровня экстракта посредством перелива и регулируют уровень поверхности раздела фаз, изменяя отвод рафината из колонны.

Уровень раздела фаз измеряют гидростатическими или поплавковыми уровнемерами. Такая схема регулирования удовлетворительно поддерживает содержание экстрагируемого

компонента в экстракте на заданном значении только при практически по- стоянном его содержании в исходном растворе и экстрагенте.

При переменном составе ис- ходного раствора в систему регулиро- вания расхода экстрагента вводят до- полнительный контур регулирования состава одного из потоков ан выходе из колонны.

С целью повышения чувстви- тельности регулирование обычно ве-

 

Рис. 6.18. Схема стабилизации процесса экстракции.

дут по содержанию экстрагируемого вещества в рафинате.

Рис. 6.19. Схема регулирования состава рафината с учётом изменения расхода и состава ис- ходного раствора.

Для достижения заданного содержания экстрагируемого вещества в экстракте необхо- димо чтобы между расходами исходного раствора и экстрагента существовала пропорцио- нальная зависимость. Эта зависимость может быть обеспечена посредством измерения расхо- да экстракта, так как расход исходного раствора представляет собой нагрузку рассматривае- мого объекта. Система регулирования соотношения расходов исходного раствора и экстракта приведена на рис. 6.19.

Компенсация изменения концентрации исходного раствора осуществляется введением в АСР соотношения расходов контура регулирования состава рафината, тогда при изменении концентрации экстрагируемого вещества в рафинате будет скорректировано соотношение расходов исходного раствора и экстрагента. При значительных колебаниях состава исходного раствора предусматривают также контур регулирования по возмущению.