Патент на изобретение №2300740
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАСХОДА ЭКСТРАГЕНТА, ЦИРКУЛИРУЮЩЕГО В АППАРАТАХ ПРОИЗВОДСТВА ОЧИСТКИ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ ТРИБУТИЛФОСФАТОМ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области контроля технологического процесса очистки экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), полученной путем сернокислотного разложения апатита с применением в качестве экстрагента трибутилфосфата (ТБФ). Отбирают пробы экстракта, поступающего в колонну на реэкстракцию водой, и экстрагента, выходящего из колонны реэкстракции. Пробы охлаждают до 20°С, измеряют плотности экстракта и экстрагента и количество очищенной кислоты, выходящей из колонны реэкстракции. Данные измерений используют для расчета расхода экстрагента по приводимой формуле, учитывающей определенные для системы ЭФК-ТБФ поправки на температурный коэффициент расширения объема и на увеличение объема экстрагента за счет экстракции фосфорной кислоты. Изобретение обеспечивает повышение точности и одновременно значительно ускоряет и упрощает процесс измерения.
Изобретение относится к области контроля технологического процесса очистки экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), полученной путем сернокислотного разложения Хибинского апатита с применением в качестве экстрагента трибутилфосфата (ТБФ). Известен способ измерения расхода жидкостей с применением индукционных расходомеров [1]. Однако, применение индукционных расходомеров требует их периодической калибровки и настройки. Другим способом нахождения расхода экстрагента, используемого в экстракционной системе и являющегося наиболее близким к предлагаемому способу, является нахождение его из уравнения материального баланса процесса реэкстракции по извлекаемому компоненту, в нашем случае извлекаемым компонентом является фосфорная кислота в расчете на Р2O5 [2]: VЭ·yн+Vре·xн=Vрт·хк+VО·yк, где VЭ – объем входящего в аппарат экстракта с содержанием извлекаемого компонента ун; Vре – объем входящего в аппарат реэкстрагента с содержанием извлекаемого компонента хн; Vрт и Vo – объемы выходящего из аппарата реэкстракта и регенерированного экстрагента с содержанием извлекаемого компонента хк и ук соответственно. В дальнейших расчетах предполагается, что объем органической фазы после реэкстракции изменяется мало и принимается, что VЭ=Vo. Однако в системе ТБФ-ЭФК наблюдается значительное (до 10%) изменение объема органической фазы в процессе реэкстракции. Предлагаемый способ контроля расхода экстрагента, циркулирующего в аппаратах производства очистки экстракционной фосфорной кислоты трибутилфосфатом, включает измерение плотностей при 20°С для экстракта, поступающего в колонну на реэкстракцию водой, и для экстрагента, выходящего из нее, с последующим расчетом расхода экстрагента по формуле: где V – расход экстрагента, подаваемого в колонну на стадию экстракции, м3/ч; G – масса очищенной кислоты, вытекающей из колонны на стадии реэкстракции, выраженной в P2O5, т/час;
k – коэффициент, равный (1+ Предлагаемый способ расчета расхода экстрагента из уравнения материального баланса учитывает следующие моменты: 1. В реальной технологической экстракционной системе объем экстрагента не равен объему экстракта. Найдено экспериментальное выражение, связывающее объем экстракта и экстрагента. Множитель в знаменателе (1+ 2. В реальной технологической системе экстракция и реэкстракция проводятся при температурах, превышающих 20°С. Поэтому необходима поправка на температурный коэффициент k – множитель (1+ 3. В предложенном способе контроля концентрации экстрагируемого вещества (фосфорной кислоты) в экстракте и экстрагенте заменены найденной экспериментально зависимостью концентрации от плотности. Для экстракта и экстрагента определена зависимость: С=127· где С – содержание P2O5 в экстракте и экстрагенте, мас.%;
По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет для определения расхода экстрагента использовать замеряемые при 20°С плотности экстракта и экстрагента и применять для расчета скорректированную формулу, выведенную из уравнения материального баланса с введением определенных для системы ЭФК-ТБФ поправок на температурный коэффициент расширения объема и на увеличение объема экстрагента за счет экстракции фосфорной кислоты. Кроме этого, концентрации в уравнении материального баланса заменены зависимостью концентрации от плотности, что значительно ускоряет и упрощает проведение измерений. Преимуществом метода является его простота, высокая степень надежности и практическое отсутствие материальных затрат на его выполнение, так как для расчета используются параметры, измерение которых необходимо для обеспечения стабильного ведения технологического процесса. Пример 1. Определение расхода экстрагента в технологической цепочке очистки ЭФК с использованием ТБФ, состоящей из трех пульсационных колонн: стадии экстракции, промывки экстракта и реэкстракции. Отбирают пробы экстракта, входящего в колонну на стадию реэкстракции, и экстрагента, вытекающего из колонны. Охлаждают пробы до 20°С и замеряют плотности ареометром, определяют G – количество очищенной кислоты, вытекающей из колонны. Подставив полученные значения в формулу для расчета, получают расход экстрагента: Пример 2. Определение расхода экстрагента в технологической системе очистки ЭФК с использованием ТБФ, состоящей из двух пульсационных колонн стадии экстракции и реэкстракции. Отбирают пробы экстракта, входящего в колонну на стадию реэкстракции, и экстрагента, вытекающего из колонны. Охлаждают пробы до 20°С и замеряют плотности ареометром, определяют G – количество очищенной кислоты, вытекающей из колонны. Подставив полученные значения в формулу для расчета, получаем расход экстрагента: Источники информации 1. И.В.Андронов «Измерение расхода жидкостей и газа». М., «Энергоиздат», 1981 г., с.40. 2. А.М.Берестовой. «Жидкостная экстракция в химической промышленности». Л., »Химия», 1977 г., с.16.
Формула изобретения
Способ контроля расхода экстрагента, циркулирующего в колоннах производства очистки экстракционной фосфорной кислоты трибутилфосфатом, включающий отбор проб экстракта, поступающего в колонну на реэкстракцию водой и экстрагента, выходящего из колонны реэкстракции, и измерение количества очищенной кислоты, выходящей из колонны реэкстракции, отличающийся тем, что пробы охлаждают до 20°С и измеряют плотности экстракта и экстрагента, с последующим расчетом расхода экстрагента по формуле где V – расход экстрагента, подаваемого в колонну на стадию экстракции, м3/ч; G – масса очищенной кислоты, вытекающей из колонны на стадии реэкстракции, выраженной в P2O5, т/ч;
k – коэффициент, равный (1+
|
||||||||||||||||||||||||||