6.5.Автоматизация процесса экстракции
Жидкостной экстракцией называют диффузионный процесс перехода экстрагируемого вещества или веществ из одной жидкой фазы в другую при условии, что эти жидкости взаимно не растворимы или растворимы частично. В результате получают экстракт – раствор извлеченных веществ в экстрагенте и рафинате – остаточный исходный раствор. Экстракт и рафинат разделяют - обычно отстаиванием. Далее из экстракта извлекают целевой продукт, а из рафината регенерируют экстрагент.
Q Θ P
Расход экстрагента |
|
Содержание экстракта (%) |
|
|
|
Рис. 6.17. Структурная схема объектов управления.
Q , ΔΘ, P – колебания концентрации, температуры, давления.
Методы экстракции:
−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. Рассмотрим схему регулирования насадочных экстракционных колонн, в которых исходный раствор и экстрагент движутся в противотоке (рис. 6.18).
На содержание экстрагируемого компонента в экстракте влияют не только расход экстрагента, но и расход исходного раствора, а также содержание экстрагируемого вещества в исходном растворе и экстрагенте.
Простейшая схема стабилизации потоков процесса экстракции предусматривает количество 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
64
компонента в экстракте на заданном значении только при практически по-
стоянном его содержании в исходном растворе и экстрагенте.
При переменном составе исходного раствора в систему регулирования расхода экстрагента вводят до-
полнительный контур регулирования состава одного из потоков ан выходе
из колонны. С целью повышения чувстви-
тельности регулирование обычно ведут по содержанию экстрагируемого вещества в рафинате.
Экстракт
LRC
А, x0
Исходный
раствор QRC
FFRC
В, y0
Экстрагент
QRC |
В, y1 Экстракт
LRC
А, x1 Рафинат
Рис. 6.19. Схема регулирования состава рафината с учётом изменения расхода и состава исходного раствора.
Для достижения заданного содержания экстрагируемого вещества в экстракте необходимо чтобы между расходами исходного раствора и экстрагента существовала пропорциональная зависимость. Эта зависимость может быть обеспечена посредством измерения расхода экстракта, так как расход исходного раствора представляет собой нагрузку рассматриваемого 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.
65