Змішувач-відстійник, установка, що містить щонайменше два змішувачі-відстійники, і спосіб для вимірювання і регулювання об’ємного відношення о/в та часу розшарування органічної та водної фаз в дисперсії
Формула / Реферат
1. Змішувач-відстійник, до складу якого входить блок насоса-змішувача (1), екстракційний відстійник рідина-рідина (2) і обладнання (3), призначене для вимірювання об'ємного відношення О/В і часу розшарування фаз (ЧРФ) органічної (О) і водної (В) фаз в дисперсії, виробленій вказаним блоком насоса-змішувача (1), перед подачею дисперсії у вказаний екстракційний відстійник рідина-рідина (2) через вертикальний канал (4), до складу обладнання (3) входить
вимірювальна камера (5), встановлена для прийому зразка дисперсії для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз, яка відрізняється тим, що до складу обладнання (3) входить
вхідний канал (6), який має перший кінець (7), відкритий до вертикального каналу (4), і другий кінець (8), відкритий до вимірювальної камери (5), вказаний вхідний канал утворює канал для надходження зразка у вимірювальну камеру,
вихідний канал (9), який має третій кінець (10), відкритий до вимірювальної камери (5), і четвертий кінець (11), відкритий до блока насоса-змішувача, вказаний вихідний канал утворює канал для виходу зразка з вимірювальної камери,
вхідний клапан (12), який є керованим запірним клапаном, встановленим у вхідному каналі (6), вказаний вхідний клапан має відкрите положення, щоб дозволити рух у вхідному каналі, і закрите положення, щоб зупинити рух у вхідному каналі, і
вихідний клапан (13), який є керованим запірним клапаном, встановленим у вихідному каналі (9), вказаний вихідний клапан має відкрите положення, щоб дозволити рух у вихідному каналі, і закрите положення, щоб зупинити рух у вихідному каналі,
вказані вхідний і вихідний клапани (12, 13) встановлені для одночасної роботи так, що у відкритому положенні вхідного і вихідного клапанів дозволений неперервний рух дисперсії з вертикального каналу (4) через вимірювальну камеру (5) до насоса-змішувача (1), а в закритому положенні вхідного і вихідного клапанів (12, 13) зразок дисперсії утримується у вимірювальній камері (5) для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз.
2. Змішувач-відстійник за п. 1, який відрізняється тим, що до складу обладнання (3) входить пристрій управління (14), призначений для керування положенням вхідного і вихідного клапанів (12, 13).
3. Змішувач-відстійник за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що до складу змішувача-відстійника входить
внутрішній рециркуляційний канал (15) для циркуляції частини водної фази від відстійника (2) і/або від водного жолоба (23) до блока насоса-змішувача (1);
рециркуляційний регулюючий клапан (16), встановлений для регулювання руху водної фази у рециркуляційному каналі (15);
і пристрій управління (14), призначений для зміни положення рециркуляційного регулюючого клапана (15) в залежності від виміряного значення відношення О/В для регулювання внутрішнього відношення О/В змішувача-відстійника на попередньо визначеному рівні.
4. Змішувач-відстійник за одним з пп. 1-3, який відрізняється тим, що вимірювальна камера (5) має горизонтальне дно (17) і вертикальну циліндричну бічну стінку (18), висота бічної стінки задає висоту Н вимірювальної камери.
5. Змішувач-відстійник за одним з пп. 1-4, який відрізняється тим, що до складу обладнання входить пристрій вимірювання рівня поверхні фази (19) для вимірювання рівня поверхні (h) органічної фази (О) у вимірювальній камері.
6. Змішувач-відстійник за одним з пп. 1-5, який відрізняється тим, що пристрій вимірювання рівня поверхні фази (19) є направленим радарним вимірювачем рівня.
7. Змішувач-відстійник за одним з пп. 1-6, який відрізняється тим, що до складу обладнання входить пристрій вимірювання перепаду тиску (20) для вимірювання перепаду тиску рідини у вимірювальній камері (5).
8. Змішувач-відстійник за п. 7, який відрізняється тим, що до складу пристрою вимірювання перепаду тиску (20) входить
верхній датчик тиску (21), розміщений у бічній стінці (18) нижче горизонтальної осі симетрії (Т-Т) вимірювальної камери (5) так, що верхній датчик тиску знаходиться нижче рівня поверхні водної фази після закінчення розділення фаз, і
нижній датчик тиску (22), встановлений в бічній стінці на відстані dH від верхнього датчика тиску і на відстані hа від дна вимірювальної камери.
9. Змішувач-відстійник за п. 8, який відрізняється тим, що пристрій управління (14) призначений для розрахунку відношення О/В за формулою:
відношення О/В=(h/H-h),
де h - рівень органічного шару,
Н - висота вимірювальної камери.
10. Змішувач-відстійник за п. 8 або п. 9, який відрізняється тим, що пристрій управління (14) призначений для розрахунку часу розшарування фаз (ЧРФ) за формулою:
ЧРФ=(1/dH)*(H-h-ha)*(Tb-Ta)+Ta,
де dH - відстань між верхнім і нижнім датчиками тиску,
h - рівень органічного шару,
Н - висота вимірювальної камери,
ha - відстань від нижнього датчика тиску до дна вимірювальної камери,
Та - момент часу, коли тиск почав зростати,
Тb - момент часу, коли тиск стабілізувався.
11. Змішувач-відстійник за одним з пп. 1-10, який відрізняється тим, що пристрій управління (14) призначений для закривання вхідного і вихідного клапанів (12, 13) у попередньо визначені вимірювальні інтервали на попередньо визначений вимірювальний період, який вибирають достатньо довгим, щоб дозволити повне відділення фаз у вимірювальній камері (5).
12. Установка, до складу якої входять щонайменше два змішувачі-відстійники, вказані змішувачі-відстійники встановлені послідовно, щоб створити послідовні технологічні каскади, в яких, щонайменше, наступний каскад має в своєму складі змішувач-відстійник за одним з пп. 1-11, який відрізняється тим, що пристрій управління (14) призначений для зміни положення рециркуляційного регулюючого клапана (16) в залежності від значень відношення О/В і часу розшарування фаз, виміряних у вказаному наступному каскаді, так, щоб регулювати рівень органічного жолоба в попередньому каскаді.
13. Спосіб для вимірювання і регулювання об'ємного відношення О/В і часу розшарування фаз (ЧРФ) органічної (О) і водної (В) фаз в дисперсії, виготовленій блоком насоса-змішувача (1), перед подачею дисперсії в екстракційний відстійник рідина-рідина (2) через вертикальний канал (4), який відрізняється тим, що неперервний рух дисперсії направляють з вертикального каналу (4) через вимірювальну камеру (5) в блок насоса-змішувача (1), і в попередньо визначені інтервали часу вказаний неперервний рух переривають, щоб утримати зразок дисперсії у вимірювальній камері (5) для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз.
14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що послідовність дій для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз складається з таких кроків:
1) визначення, чи ввімкнений насос-змішувач (1), якщо ні, то перейти до кроку 1), якщо так, то перейти до кроку 2),
2) закривання вхідного і вихідного клапанів (12, 13) для утримання зразка дисперсії у вимірювальній камері (5),
3) очікування упродовж попередньо визначеного періоду часу Т1, щоб переконатись у завершенні розділення фаз у вимірювальній камері,
4) вимірювання рівня органічного шару h,
5) розрахунок відношення О/В:
відношення О/В=(h/H-h),
де h - рівень органічного шару,
Н - висота вимірювальної камери,
6) розрахунок часу розшарування фаз за формулою:
ЧРФ=(1/dH)*(H-h-ha)*(Tb-Ta)+Ta
де dH - відстань між верхнім і нижнім датчиками тиску,
h - рівень органічного шару,
Н - висота вимірювальної камери,
ha - відстань від нижнього датчика тиску до дна вимірювальної камери,
Та - момент часу, коли тиск почав зростати,
Тb - момент часу, коли тиск стабілізувався,
7) відкривання вхідного і вихідного клапанів (12, 13),
8) очікування протягом попередньо заданого періоду часу Т2, який є інтервалом часу між послідовними відборами зразків,
9) перехід на крок 1).
15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що значення відношення О/В дисперсії регулюють за допомогою регулювання рециркуляційного руху водної фази з відстійника (2) і/або з водного жолоба (23) в насос-змішувач (1) в залежності від виміряних значень відношення О/В і часу розшарування фаз.
16. Спосіб за п. 14 або 15, який відрізняється тим, що щонайменше два змішувачі-відстійники встановлені послідовно, щоб утворити послідовні технологічні каскади, і рівень органічного жолоба попереднього каскаду регулюють за допомогою регулювання рециркуляційного руху в залежності від виміряних значень відношення О/В і часу розшарування фаз в наступному каскаді.
17. Спосіб за одним з пп. 14-16, який відрізняється тим, що рециркуляційним клапаном (16) керують за допомогою наступних кроків:
1) визначення, чи ввімкнений насос-змішувач (1), якщо ні, то перейти до кроку 1), якщо так, то перейти до кроку 2),
2) закривання вхідного і вихідного клапанів (12, 13),
3) очікування упродовж попередньо визначеного періоду часу Т1, щоб переконатись у завершенні розділення фаз у вимірювальній камері,
4) вимірювання рівня органічного шару h,
5) розрахунок відношення О/В:
відношення О/В=(h/H-h),
де h - рівень органічного шару,
Н - висота вимірювальної камери,
6) розрахунок часу розшарування фаз за формулою:
ЧРФ=(1/dH)*(Н-h-ha)*(Tb-Та)+Та,
де dH - відстань між верхнім і нижнім датчиками тиску,
h - рівень органічного шару,
Н - висота вимірювальної камери,
ha - відстань від нижнього датчика тиску до дна вимірювальної камери,
Та - момент часу, коли тиск почав зростати,
Тb - момент часу, коли тиск стабілізувався, і запам'ятовування значення в O/Bi, де і - порядковий номер вимірювання,
7) відкривання вхідного і вихідного клапанів (12, 13),
8) визначення, чи |О/Вi-1-О/Ві|<0,05, якщо так, перейти на крок 12), якщо ні, перейти на крок 9),
9) розрахунок значення вихідного сигналу управління для встановлення положення рециркуляційного клапана (16):
%FFCi+1=%FFCi-(O/Bi*(%FFCi-%FFCi-1))/(О/Вi-О/Вi-1),
10) присвоїти О/Вi=О/Вi-1,
11) обновити положення рециркуляційного клапана згідно з %FFCi+1,
12) очікування упродовж попередньо визначеного періоду часу Т2, який є інтервалом часу між послідовними відборами зразків,
13) перехід до кроку 1),
де O/Bi=і-е вимірювання відношення О/В і
%FFCi=і-е значення сигналу управління (положення рециркуляційного клапана).
Текст
Реферат: Предметом винаходу є змішувач-відстійник, установка, яка має в своєму складі послідовність зі щонайменше двох змішувачів-відстійників і спосіб вимірювання і регулювання об'ємного відношення О/В і часу розшарування фаз органічної і водної фаз у дисперсії. Неперервний рух дисперсії направляють через вхідний канал (6) з вертикального каналу (4) через вимірювальну камеру (5) у вихідний канал (9), який направляє рух в блок насоса-змішувача (1). У попередньо визначені інтервали часу неперервний рух дисперсії переривають закриванням вхідного і вихідного клапанів (12, 13), щоб утримати зразок дисперсії у вимірювальній камері (5) для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз. UA 107715 C2 (12) UA 107715 C2 UA 107715 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується змішувача-відстійника за п.1 формули винаходу. Крім того, винахід стосується установки змішувачів-відстійників за п.12. також винахід стосується способу за п.13. Однією із звичайних технологічних задач на промислових підприємствах з екстракції з розчинів є вимірювання внутрішнього відношення О/В на кожному етапі (зазвичай, виконують кожні 2 години). Відношення О/В це об'ємне відношення об'єму органічної фази до об'єму водної фази. При відхиленні цього відношення від заданого значення необхідне регулювання для досягнення заданого значення відношення О/В і для підтримання технологічних умов. В даний час відбір зразка дисперсії для вимірювання і вимірювання внутрішнього відношення О/В виконують вручну. Зразок вручну беруть з вертикального каналу або з останнього бака змішувача, а потім об'ємне відношення О/В вираховують використовуючи прозору колбу. В ході такої ж операції час розшарування фаз вимірюють хронометром. Проблема полягає в тому, що кожна людина може взяти зразок дисперсії з різних зон вертикального каналу. Це викликає значні відхилення у результатах вимірювання, що робить їх недостовірними. Технологія VSF® (Вертикальний Плавний Потік), розроблена заявником, має три ключові елементи: насос-змішувач, названий Насосом Переливу Дисперсії (DOP®) (описаний, наприклад, в документі US 5, 662, 871 набір з двох гелікоїдальних змішувачів SPIROK® (описаний, наприклад, в документі US 5, 185, 081) і запатентована конструкція відстійника, яка включає в себе решітки DDG® (описані, наприклад, в документі US 7, 517, 461). Базова ідея технології VSF® полягає в отриманні плавного перемішування по всій довжині установки, щоб уникнути окислення органіки і утворення в дисперсії занадто дрібних крапель. В технології VSF® базове відношення О/В визначають, головним чином, на основі кількості органіки і водних розчинів, поданих в насос-змішувач кожного каскаду або з попереднього каскаду, або з баків. В звичайних рівномірних умовах установки відношення О/В можна змінювати, головним чином, двома шляхами: зміною швидкості обертання DOP®) або зміною положення внутрішнього рециркуляційного клапана в каскаді. Клапан у внутрішньому рециркуляційному каналі (наприклад, US 6, 083, 400) регулює рециркуляцію водної фази з відстійника назад до насоса-змішувача. Проблема полягає в тому, що якщо швидкість обертання насоса-змішувача або відкрите положення внутрішнього рециркуляційного клапана змінюється, також змінюється і рівень органічного жолоба в попередньому каскаді, і для досягнення бажаних значень внутрішнього відношення О/В і рівня жолоба, зазвичай, необхідна додаткова ітерація швидкості і положення клапана. Предметом винаходу є усунення вищевказаних недоліків. Окремим предметом винаходу є змішувач-відстійник, в якому вимірювання внутрішнього об'ємного відношення О/В і часу розшарування фаз і регулювання внутрішнього об'ємного відношення О/В на основі вимірювань може бути здійснене контрольовано, більш надійно, і вимірювання і регулювання можуть бути автоматизовані. Крім того, предметом винаходу є компонування змішувачів-відстійників, в яких вимірювання внутрішнього об'ємного відношення О/В і часу розшарування фаз і регулювання внутрішнього відношення О/В і рівня жолоба на основі вимірювань можуть бути автоматизовані. Крім того, предметом винаходу є покращений спосіб вимірювання об'ємного відношення О/В і часу розшарування фаз органічної і водної фаз в дисперсії, цей спосіб дає можливість автоматизувати вимірювання і регулювання. Змішувач-відстійник згідно винаходу, який відрізняється тим, що вказано далі в п.1 формули винаходу. Крім того, компонування згідно винаходу, яке відрізняється тим, що вказано далі в п.12 формули винаходу. Додатково, спосіб згідно винаходу, який відрізняється тим, що вказано далі в п.13 формули винаходу. До складу змішувача-відстійника входять блок насоса-змішувача, відстійник екстракції рідина-рідина і обладнання для вимірювання об'ємного відношення О/В і часу розшарування органічної і водної фаз в дисперсії, приготованій вказаним блоком насоса-змішувача перед подачею дисперсії у вказаний відстійник екстракції рідина-рідина через вертикальний канал. До складу обладнання входять вимірювальна камера, призначена для прийому зразка дисперсії для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз. Згідно винаходу до складу обладнання входить вхідний канал, який має перший кінець, відкритий в напрямку вертикального каналу, і другий кінець, відкритий в напрямку вимірювальної камери, вказаний вхідний канал формує канал для надходження зразка у вимірювальну камеру; вихідний канал має третій кінець, відкритий в напрямку вимірювальної камери, і четвертий кінець, відкритий в напрямку блоку насоса-змішувача, вказаний вихідний канал утворює канал для виходу зразка з вимірювальної камери; вхідний клапан, який являє 1 UA 107715 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 собою керований запірний клапан, встановлений у вхідному каналі, цей вхідний клапан має відкрите положення, в якому можливий потік у вхідному каналі, і закрите положення, в якому потік у вхідному каналі зупинений; і вихідний клапан який являє собою керований запірний клапан, встановлений у вихідному каналі, цей вихідний клапан має відкрите положення, в якому можливий потік у вихідному каналі, і закрите положення, в якому потік у вихідному каналі зупинений. Вказані вхідний і вихідний клапани скомпоновані для одночасної роботи так, що у відкритому положенні вхідного і вихідного клапанів можливий неперервний потік дисперсії від вертикального каналу крізь вимірювальну камеру до насоса-змішувача, а в закритому положенні вхідного і вихідного клапанів зразок дисперсії утримується у вимірювальній камері для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз. В одному варіанті реалізації змішувача-відстійника до складу обладнання входить керуючий пристрій для керування положеннями вхідного і вихідного клапанів. В одному варіанті реалізації змішувача-відстійника змішувач-відстійник має внутрішній рециркуляційний канал для циркуляції частини водної фази з відстійника або з водяного жолоба до блоку насоса-змішувача. Клапан керування рециркуляцією встановлений для керування рухом водної фази у рециркуляційному каналі. Керуючий пристрій призначений для зміни положення клапану керування рециркуляцією залежно від виміряного значення відношення О/В для підтримання внутрішнього відношення О/В змішувача-відстійника на заданому рівні. В одному варіанті реалізації змішувача-відстійника до складу вимірювальної камери входить горизонтальна нижня і вертикальна циліндрична бічна стінка, висота бічної стінки визначає висоту H вимірювальної камери. В одному варіанті реалізації змішувача-відстійника до складу обладнання входить пристрій вимірювання рівня поверхні фази для вимірювання рівня поверхні органічної фази у вимірювальній камері. В одному варіанті реалізації змішувача-відстійника пристроєм вимірювання рівня поверхні фази є направлений радарний вимірювач рівня. В одному варіанті реалізації змішувача-відстійника до складу обладнання входить пристрій для вимірювання перепаду тиску для вимірювання перепаду тиску рідини у вимірювальній камері. В одному варіанті реалізації змішувача-відстійника пристрій для вимірювання перепаду тиску має верхній датчик тиску, розміщений в бічній стінці нижче горизонтальної осі симетрії вимірювальної камери, так що верхній датчик тиску знаходиться нижче рівня поверхні водної фази після закінчення розділення фаз. Крім того, пристрій для вимірювання перепаду тиску має нижній датчик тиску, встановлений в боковій стінці на відстані dH від верхнього датчика тиску і на відстані ha від дна вимірювальної камери. В одному варіанті реалізації змішувача-відстійника пристрій керування розраховує відношення О/В наступним чином: Відношення О/В = (h/H-h) де h - рівень органічного шару, H - висота вимірювальної камери. В одному варіанті реалізації змішувача-відстійника пристрій керування розраховує час розшарування фаз ЧРФ за формулою: ЧРФ = (1/dH) * (H-h-ha) * (Tb-Та) + Та де dH - відстань між верхнім і нижнім датчиками тиску, h - рівень органічного шару, H - висота вимірювальної камери, ha - відстань від нижнього датчика тиску до дна вимірювальної камери, Ta - момент часу, коли тиск почав зростати, Тb - момент часу, коли тиск почав стабілізувався. В одному варіанті реалізації змішувача-відстійника пристрій керування налаштований для закривання вхідного і вихідного клапанів у попередньо визначені вимірювальні інтервали на попередньо визначений вимірювальний період, який вибирають достатньо тривалим для повного розділення фаз у вимірювальній камері. У компонуванні, яке містить, щонайменше, два змішувачі-відстійники, вказані змішувачівідстійники встановлені послідовно, щоб утворити послідовні технологічні каскади. Пристрій керування призначений для зміни положення рециркуляційного керованого клапана залежно від відношення О/В і часу розшарування фаз, виміряних у вказаному наступному каскаді, для регулювання рівня органічного жолоба в попередньому каскаді. Згідно винаходу у способі неперервний рух дисперсії направляють з вертикального каналу через вимірювальну камеру до блоку насоса-змішувача, і у попередньо визначені інтервали 2 UA 107715 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 часу вказаний неперервний рух зупиняють для відбору зразка дисперсії у вимірювальній камері для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз. В одному варіанті способу послідовність вимірювання для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз включає такі кроки: 1) визначення, чи ввімкнений насос-змішувач, якщо ні, то перейти до кроку 1), якщо так, то перейти до кроку 2), 2) закривання вхідного і вихідного клапанів для відбору зразка дисперсії у вимірювальній камері, 3) очікування упродовж попередньо визначеного періоду часу Т1, щоб переконатись у завершенні розділення фаз у вимірювальній камері, 4) вимірювання рівня органічного шару h, 5) розрахунок відношення О/В: відношення О/В = (h/H-h), де h - рівень органічного шару, H - висота вимірювальної камери, 6) розрахунок часу розшарування фаз за формулою: ЧРФ = (1/dH) * (H-h-ha) * (Tb-Та) + Та де dH - відстань між верхнім і нижнім датчиками тиску, h - рівень органічного шару, H - висота вимірювальної камери, ha - відстань від нижнього датчика тиску до дна вимірювальної камери, Та - момент часу, коли тиск почав зростати, Тb - момент часу, коли тиск стабілізувався, 7) відкривання вхідного і вихідного клапанів, 8) очікування упродовж попередньо визначеного періоду часу Т2, який є інтервалом часу між послідовними відборами зразків, 9) перехід до кроку 1). В одному варіанті способу відношення О/В дисперсії контролюють за допомогою контролю рециркуляційного потоку водної фази від відстійника або від водного жолоба до насосазмішувача залежно від виміряного відношення О/В і часу розшарування фаз. В одному варіанті способу, щонайменше, два змішувачі-відстійники встановлені послідовно для утворення послідовних технологічних каскадів, і рівень органічного жолоба попереднього каскаду регулюють за допомогою регулювання рециркуляційного руху залежно від виміряного в наступному каскаді відношення О/В і часу розшарування фаз. В одному варіанті способу керування рециркуляційним клапаном складається з таких кроків: 1) визначення, чи ввімкнений насос-змішувач, якщо ні, то перейти до кроку 1), якщо так, то перейти до кроку 2), 2) закривання вхідного і вихідного клапанів, 3) очікування упродовж попередньо визначеного періоду часу Т1, щоб переконатись у завершенні розділення фаз у вимірювальній камері, 4) вимірювання рівня органічного шару h, 5) розрахунок відношення О/В: відношення О/В = (h/H-h), де h - рівень органічного шару, H - висота вимірювальної камери, 6) розрахунок часу розшарування фаз за формулою: ЧРФ = (1/dH) * (H-h-ha) * (Tb-Та) + Та де dH - відстань між верхнім і нижнім датчиками тиску, h - рівень органічного шару, H - висота вимірювальної камери, ha - відстань від нижнього датчика тиску до дна вимірювальної камери, Ta - момент часу, коли тиск почав зростати, Тb - момент часу, коли тиск стабілізувався, 7) відкривання вхідного і вихідного клапанів, 8) визначення | О/Вi-1 - О/Ві | < 0,05, якщо так, перейти на крок 12), якщо ні, перейти на крок 9), 9) розрахунок значення керуючого сигналу для встановлення положення рециркуляційного клапана: %FFCi+1 = %FFCi - (О/Ві * (%FFCi - %FFCi-1)) / (О/Вi - О/Вi-1), 10) присвоєння О/Вi = О/Вi-1, 3 UA 107715 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 11) оновлення положення рециркуляційного клапана згідно %FFC i+1, 12) очікування упродовж попередньо визначеного періоду часу Т2, який є інтервалом часу між послідовними відборами зразків, 13) перехід до кроку 1), де О/Вi - і-е вимірювання відношення О/В і %FFCi = і-е значення керуючого сигналу (положення рециркуляційного клапана). Перевагою винаходу є те, що процедура відбору зразків і вимірювання може бути автоматизована. Людський фактор може бути виключений з процесу відбору зразків, оскільки зразок завжди беруть з одного й того ж місця у вертикальному каналі. Таким чином, результати вимірювання є більш достовірними. Виміряні значення відношення О/В і часу розшарування фаз можуть бути автоматично записані в системі управління установкою. Вимірювання можна виконувати частіше. Відношення О/В можна автоматично змінювати і підтримувати в часі. Якщо швидкість обертання насоса-змішувача змінюється внаслідок якихось технологічних умов, відношення О/В можна підтримувати автоматично. Рисунок, що додається, призначений для додаткового розуміння винаходу і становить частину цього опису, він ілюструє варіант реалізації винаходу і разом з описом допомагає пояснити принципи винаходу. На рисунку показаний один варіант реалізації змішувачавідстійника згідно винаходу, наданого з обладнанням для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз. На рисунку показана схема змішувача-відстійника, який містить блок насоса-змішувача 1, відстійник екстракції рідина-рідина 2 і обладнання 3, призначене для вимірювання об'ємного відношення О/В і часу розшарування фаз ЧРФ органічної O і водної В фаз у дисперсії. Блок насоса-змішувача 1 готує дисперсію. До складу блоку 1 входить насос переливу дисперсії НПД, за яким слідують два змішувачі. З останнього змішувача дисперсія через вертикальний канал 4 надходить у відстійник. Вимірювальне обладнання 3 містить вимірювальну камеру 5, яка призначена для прийому зразка дисперсії для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз. Обладнання 3 додатково містить вхідний канал 6, який має перший кінець, відкритий до вертикального каналу 4, і другий кінець 8, відкритий до вимірювальної камери 5, вказаний вхідний канал утворює канал для входу зразка у вимірювальну камеру. Вихідний канал 9 має третій кінець 10, відкритий до вимірювальної камери 5, і четвертий кінець 11, відкритий до блоку насосазмішувача. Вихідний канал 9 утворює канал для виходу зразка з камери вимірювання 5. Вхідний клапан 12, який є керованим запірним клапаном, встановлений у вхідному каналі 6. Вхідний клапан 12 має відкрите положення, яке дозволяє рух у вхідному каналі 6, і закрите положення для зупинки руху у вхідному каналі 6. Вихідний клапан 13, який є керованим запірним клапаном, встановлений у вихідному каналі 9. Вихідний клапан 13 має відкрите положення, яке дозволяє рух у вихідному каналі 9, і закрите положення для зупинки руху у вихідному каналі 9. Обладнання 3 містить пристрій управління 14, призначений для керування положеннями вхідного і вихідного клапанів 12, 13. Вхідний і вихідний клапани 12, 13 встановлені для одночасної роботи так, що у відкритому положенні вхідного і вихідного клапанів дозволений неперервний слабкий рециркуляційний рух дисперсії з вертикального каналу 4 через вимірювальну камеру 5 до насоса-змішувача 1, а в закритому положенні вхідного і вихідного клапанів 12, 13 зразок дисперсії утримується у вимірювальній камері 5 так, що відбувається природне розділення фаз між органічними і водними розчинами і можна проводити вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз. На рисунку вхідний і вихідний клапани 12, 13 показані у закритому положенні, і відбувається розділення фаз органічної O і водної В фаз. Водна фаза В - важчий розчин з двох розчинів, тому вона утворює верхній шар у камері 5, а органічний шар O є легшим розчином з двох розчинів, тому він утворює верхній шар у камері 5. Крім того, змішувач-відстійник містить внутрішній рециркуляційний канал 15 для циркуляції частини водної фази з відстійника 2 у блок насоса-змішувача 1 (показаний суцільною лінією). Додатково або опційно у внутрішньому рециркуляційному каналі 15 може циркулювати частина водної фази з водного жолоба 23 (показаний пунктирною лінією), розміщеного на зливному кінці відстійника 2. Рециркуляційний клапан управління 16 встановлений для управління рухом водної фази в рециркуляційному каналі 15. Керуючий пристрій 14 призначений для зміни положення рециркуляційного клапана управління 16 залежно від виміряного відношення О/В для утримання внутрішнього відношення О/В змішувача-відстійника на попередньо визначеному рівні. 4 UA 107715 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Вимірювальна камера 5 має горизонтальне дно 17 і вертикальну циліндричну бічну стінку 18. Висота бічної стінки 18 визначає висоту H вимірювальної камери 5. Обладнання 3 включає в себе пристрій вимірювання рівня поверхні фази 19 для вимірювання рівня поверхні h органічної фази O у вимірювальній камері. Пристрій вимірювання рівня поверхні фази 19 може бути направленим радарним вимірювачем рівня. Обладнання 3, крім того, містить пристрій вимірювання перепаду тиску 20 для вимірювання перепаду тиску рідини у вимірювальній камері 5. Пристрій вимірювання перепаду тиску 20 має верхній датчик тиску 21, розміщений у бічній стінці 18 нижче горизонтальної осі симетрії T-T вимірювальної камери 5 так, що верхній датчик тиску знаходиться нижче рівня поверхні водної фази після завершення розділення фаз. Нижній датчик тиску 22 встановлений у бічній стінці на відстані dH від верхнього датчика тиску і на відстані ha від дна вимірювальної камери. Пристрій управління 14 призначений для розрахунку відношення О/В за формулою: відношення О/В = (h/H-h), де h - рівень органічного шару, H - висота вимірювальної камери. Пристрій управління 14 призначений для розрахунку часу розшарування фаз ЧРФ за формулою: ЧРФ = (1/dH) * (H-h-ha) * (Tb-Та) + Та де dH - відстань між верхнім і нижнім датчиками тиску, h - рівень органічного шару, H - висота вимірювальної камери, ha - відстань від нижнього датчика тиску до дна вимірювальної камери, Ta - момент часу, коли тиск почав зростати, Тb - момент часу, коли тиск стабілізувався. Пристрій управління 14 призначений для закривання вхідного і вихідного клапанів 12, 13 у попередньо визначені вимірювальні інтервали (наприклад, 10-60 хвилин) на попередньо визначений вимірювальний період, який обирають достатньо довгим для того, щоб забезпечити повне розділення фаз у вимірювальній камері 5. Час, необхідний для повного розділення фаз у вимірювальній камері 5, зазвичай, не перевищує 3 хвилин. Послідовність дій для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз включає такі кроки: 1) визначення, чи ввімкнений насос-змішувач (1), якщо ні, то перейти до кроку 1), якщо так, то перейти до кроку 2), 2) закривання вхідного і вихідного клапанів (12, 13) для утримання зразка дисперсії у вимірювальній камері (5), 3) очікування упродовж попередньо визначеного періоду часу Т1, щоб переконатись у завершенні розділення фаз у вимірювальній камері, 4) вимірювання рівня органічного шару h, 5) розрахунок відношення О/В: відношення О/В = (h/H-h), де h - рівень органічного шару, H - висота вимірювальної камери, 6) розрахунок часу розшарування фаз за формулою: ЧРФ = (1/dH) * (H-h-ha) * (Tb-Ta) + Ta де dH - відстань між верхнім і нижнім датчиками тиску, h - рівень органічного шару, H - висота вимірювальної камери, ha - відстань від нижнього датчика тиску до дна вимірювальної камери, Та - момент часу, коли тиск почав зростати, Тb - момент часу, коли тиск стабілізувався, 7) відкривання вхідного і вихідного клапанів 12, 13, 8) очікування протягом попередньо заданого періоду часу Т2, який є інтервалом часу між послідовними відборами зразків, 9) перехід на крок 1). Відношення О/В дисперсії регулюють за допомогою управління рециркуляційним потоком водної фази з відстійника 2 до насоса-змішувача 1 залежно від виміряних значень відношення О/В і часу розшарування фаз. Щонайменше, два змішувачі-відстійники встановлені послідовно для організації послідовних технологічних каскадів, і рівень органічного жолоба попереднього каскаду можна регулювати за допомогою керування рециркуляційним потоком в наступному каскаді на основі виміряних значень відношення О/В і часу розшарування фаз в наступному каскаді. 5 UA 107715 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Рециркуляційним клапаном 16 керують згідно таких кроків: 1) визначення, чи ввімкнений насос-змішувач 1, якщо ні, то перейти до кроку 1), якщо так, то перейти до кроку 2), 2) закривання вхідного і вихідного клапанів 12, 13, 3) очікування упродовж попередньо визначеного періоду часу Т1, щоб переконатись у завершенні розділення фаз у вимірювальній камері, 4) вимірювання рівня органічного шару h, 5) розрахунок відношення О/В: відношення О/В = (h/H-h), де h - рівень органічного шару, H - висота вимірювальної камери, 6) розрахунок часу розшарування фаз за формулою: ЧРФ = (1/dH) * (H-h-ha) * (Tb-Та) + Та де dH - відстань між верхнім і нижнім датчиками тиску, h - рівень органічного шару, H - висота вимірювальної камери, hа - відстань від нижнього датчика тиску до дна вимірювальної камери, Ta - момент часу, коли тиск почав зростати, Тb - момент часу, коли тиск стабілізувався, і запам'ятовування значення в Ο/B i, де і порядковий номер вимірювання, 7) відкривання вхідного і вихідного клапанів 12, 13, 8) визначення, чи | О/Вi-1 - О/Ві | < 0,05, якщо так, перейти на крок 12), якщо ні, перейти на крок 9), 9) розрахувати значення керуючого сигналу для встановлення положення рециркуляційного клапана (16): %FFCi+1 = %FFCi - (О/Вi * (%FFCi - %FFCi-1)) / (О/Вi - O/Вi-1), 10) присвоїти O/Bi = О/Вi-1, 11) обновити положення рециркуляційного клапана згідно %FFC i+1, 12) очікування упродовж попередньо визначеного періоду часу Т2, який є інтервалом часу між послідовними відборами зразків, 13) перехід до кроку 1), де O/Bi = і-е вимірювання відношення О/В і %FFCi = і-е значення керуючого сигналу (положення рециркуляційного клапана). В керуванні використовують метод січної для розв'язання нелінійних рівнянь, оскільки використання звичайного ПІД-циклу може призвести до коливань. Сходження циклу засноване на теоремі Ляпунова. Звичайно, можуть бути використані інші закриті цифрові процедури. Як зрозуміло спеціалістам у цій галузі, з розвитком технології основна ідея винаходу може бути втілена різними шляхами. Таким чином, винахід і варіанти його реалізації не обмежені прикладами, описаними вище, навпаки вони можуть змінюватись в рамках формули винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Змішувач-відстійник, до складу якого входить блок насоса-змішувача (1), екстракційний відстійник рідина-рідина (2) і обладнання (3), призначене для вимірювання об'ємного відношення О/В і часу розшарування фаз (ЧРФ) органічної (О) і водної (В) фаз в дисперсії, виробленій вказаним блоком насоса-змішувача (1), перед подачею дисперсії у вказаний екстракційний відстійник рідина-рідина (2) через вертикальний канал (4), до складу обладнання (3) входить: вимірювальна камера (5), встановлена для прийому зразка дисперсії для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз, яка відрізняється тим, що до складу обладнання (3) входить: вхідний канал (6), який має перший кінець (7), відкритий до вертикального каналу (4), і другий кінець (8), відкритий до вимірювальної камери (5), вказаний вхідний канал утворює канал для надходження зразка у вимірювальну камеру, вихідний канал (9), який має третій кінець (10), відкритий до вимірювальної камери (5), і четвертий кінець (11), відкритий до блока насоса-змішувача, вказаний вихідний канал утворює канал для виходу зразка з вимірювальної камери, вхідний клапан (12), який є керованим запірним клапаном, встановленим у вхідному каналі (6), вказаний вхідний клапан має відкрите положення, щоб дозволити рух у вхідному каналі, і закрите положення, щоб зупинити рух у вхідному каналі, і 6 UA 107715 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вихідний клапан (13), який є керованим запірним клапаном, встановленим у вихідному каналі (9), вказаний вихідний клапан має відкрите положення, щоб дозволити рух у вихідному каналі, і закрите положення, щоб зупинити рух у вихідному каналі, вказані вхідний і вихідний клапани (12, 13) встановлені для одночасної роботи так, що у відкритому положенні вхідного і вихідного клапанів дозволений неперервний рух дисперсії з вертикального каналу (4) через вимірювальну камеру (5) до насоса-змішувача (1), а в закритому положенні вхідного і вихідного клапанів (12, 13) зразок дисперсії утримується у вимірювальній камері (5) для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз. 2. Змішувач-відстійник за п. 1, який відрізняється тим, що до складу обладнання (3) входить пристрій управління (14), призначений для керування положенням вхідного і вихідного клапанів (12, 13). 3. Змішувач-відстійник за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що до складу змішувачавідстійника входить: внутрішній рециркуляційний канал (15) для циркуляції частини водної фази від відстійника (2) і/або від водного жолоба (23) до блока насоса-змішувача (1); рециркуляційний регулюючий клапан (16), встановлений для регулювання руху водної фази у рециркуляційному каналі (15); і пристрій управління (14), призначений для зміни положення рециркуляційного регулюючого клапана (15) в залежності від виміряного значення відношення О/В для регулювання внутрішнього відношення О/В змішувача-відстійника на попередньо визначеному рівні. 4. Змішувач-відстійник за одним з пп. 1-3, який відрізняється тим, що вимірювальна камера (5) має горизонтальне дно (17) і вертикальну циліндричну бічну стінку (18), висота бічної стінки задає висоту Н вимірювальної камери. 5. Змішувач-відстійник за одним з пп. 1-4, який відрізняється тим, що до складу обладнання входить пристрій вимірювання рівня поверхні фази (19) для вимірювання рівня поверхні (h) органічної фази (О) у вимірювальній камері. 6. Змішувач-відстійник за одним з пп. 1-5, який відрізняється тим, що пристрій вимірювання рівня поверхні фази (19) є направленим радарним вимірювачем рівня. 7. Змішувач-відстійник за одним з пп. 1-6, який відрізняється тим, що до складу обладнання входить пристрій вимірювання перепаду тиску (20) для вимірювання перепаду тиску рідини у вимірювальній камері (5). 8. Змішувач-відстійник за п. 7, який відрізняється тим, що до складу пристрою вимірювання перепаду тиску (20) входить: верхній датчик тиску (21), розміщений у бічній стінці (18) нижче горизонтальної осі симетрії (Т-Т) вимірювальної камери (5) так, що верхній датчик тиску знаходиться нижче рівня поверхні водної фази після закінчення розділення фаз, і нижній датчик тиску (22), встановлений в бічній стінці на відстані dH від верхнього датчика тиску і на відстані hа від дна вимірювальної камери. 9. Змішувач-відстійник за п. 8, який відрізняється тим, що пристрій управління (14) призначений для розрахунку відношення О/В за формулою: відношення О/В=(h/H-h), де h - рівень органічного шару, Н - висота вимірювальної камери. 10. Змішувач-відстійник за п. 8 або п. 9, який відрізняється тим, що пристрій управління (14) призначений для розрахунку часу розшарування фаз (ЧРФ) за формулою: ЧРФ=(1/dH)*(H-h-ha)*(Tb-Ta)+Ta, де dH - відстань між верхнім і нижнім датчиками тиску, h - рівень органічного шару, Н - висота вимірювальної камери, ha - відстань від нижнього датчика тиску до дна вимірювальної камери, Та - момент часу, коли тиск почав зростати, Тb - момент часу, коли тиск стабілізувався. 11. Змішувач-відстійник за одним з пп. 1-10, який відрізняється тим, що пристрій управління (14) призначений для закривання вхідного і вихідного клапанів (12, 13) у попередньо визначені вимірювальні інтервали на попередньо визначений вимірювальний період, який вибирають достатньо довгим, щоб дозволити повне відділення фаз у вимірювальній камері (5). 12. Установка, до складу якої входять щонайменше два змішувачі-відстійники, вказані змішувачі-відстійники встановлені послідовно, щоб створити послідовні технологічні каскади, в яких, щонайменше, наступний каскад має в своєму складі змішувач-відстійник за одним з пп. 111, який відрізняється тим, що пристрій управління (14) призначений для зміни положення 7 UA 107715 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 рециркуляційного регулюючого клапана (16) в залежності від значень відношення О/В і часу розшарування фаз, виміряних у вказаному наступному каскаді, так, щоб регулювати рівень органічного жолоба в попередньому каскаді. 13. Спосіб для вимірювання і регулювання об'ємного відношення О/В і часу розшарування фаз (ЧРФ) органічної (О) і водної (В) фаз в дисперсії, виготовленій блоком насоса-змішувача (1), перед подачею дисперсії в екстракційний відстійник рідина-рідина (2) через вертикальний канал (4), який відрізняється тим, що неперервний рух дисперсії направляють з вертикального каналу (4) через вимірювальну камеру (5) в блок насоса-змішувача (1), і в попередньо визначені інтервали часу вказаний неперервний рух переривають, щоб утримати зразок дисперсії у вимірювальній камері (5) для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз. 14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що послідовність дій для вимірювання відношення О/В і часу розшарування фаз складається з таких кроків: 1) визначення, чи ввімкнений насос-змішувач (1), якщо ні, то перейти до кроку 1), якщо так, то перейти до кроку 2), 2) закривання вхідного і вихідного клапанів (12, 13) для утримання зразка дисперсії у вимірювальній камері (5), 3) очікування упродовж попередньо визначеного періоду часу Т1, щоб переконатись у завершенні розділення фаз у вимірювальній камері, 4) вимірювання рівня органічного шару h, 5) розрахунок відношення О/В: відношення О/В=(h/H-h), де h - рівень органічного шару, Н - висота вимірювальної камери, 6) розрахунок часу розшарування фаз за формулою: ЧРФ=(1/dH)*(H-h-ha)*(Tb-Ta)+Ta де dH - відстань між верхнім і нижнім датчиками тиску, h - рівень органічного шару, Н - висота вимірювальної камери, ha - відстань від нижнього датчика тиску до дна вимірювальної камери, Та - момент часу, коли тиск почав зростати, Тb - момент часу, коли тиск стабілізувався, 7) відкривання вхідного і вихідного клапанів (12, 13), 8) очікування протягом попередньо заданого періоду часу Т2, який є інтервалом часу між послідовними відборами зразків, 9) перехід на крок 1). 15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що значення відношення О/В дисперсії регулюють за допомогою регулювання рециркуляційного руху водної фази з відстійника (2) і/або з водного жолоба (23) в насос-змішувач (1) в залежності від виміряних значень відношення О/В і часу розшарування фаз. 16. Спосіб за п. 14 або 15, який відрізняється тим, що щонайменше два змішувачі-відстійники встановлені послідовно, щоб утворити послідовні технологічні каскади, і рівень органічного жолоба попереднього каскаду регулюють за допомогою регулювання рециркуляційного руху в залежності від виміряних значень відношення О/В і часу розшарування фаз в наступному каскаді. 17. Спосіб за одним з пп. 14-16, який відрізняється тим, що рециркуляційним клапаном (16) керують за допомогою наступних кроків: 1) визначення, чи ввімкнений насос-змішувач (1), якщо ні, то перейти до кроку 1), якщо так, то перейти до кроку 2), 2) закривання вхідного і вихідного клапанів (12, 13), 3) очікування упродовж попередньо визначеного періоду часу Т1, щоб переконатись у завершенні розділення фаз у вимірювальній камері, 4) вимірювання рівня органічного шару h, 5) розрахунок відношення О/В: відношення О/В=(h/H-h), де h - рівень органічного шару, Н - висота вимірювальної камери, 6) розрахунок часу розшарування фаз за формулою: ЧРФ=(1/dH)*(Н-h-ha)*(Tb-Та)+Та, де dH - відстань між верхнім і нижнім датчиками тиску, h - рівень органічного шару, 8 UA 107715 C2 5 10 15 Н - висота вимірювальної камери, ha - відстань від нижнього датчика тиску до дна вимірювальної камери, Та - момент часу, коли тиск почав зростати, Тb - момент часу, коли тиск стабілізувався, і запам'ятовування значення в O/B i, де і - порядковий номер вимірювання, 7) відкривання вхідного і вихідного клапанів (12, 13), 8) визначення, чи |О/Вi-1-О/Ві|
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюA mixer-settler, an arrangement comprising at least two mixer-settlers and a method for measuring and controlling the volumetric o/a ratio and phase disengagement time of organic and aqueous phases in a dispersion
Автори англійськоюUrzua, Jaime
Автори російськоюУрсуа Хайме
МПК / Мітки
МПК: B01D 11/04, B01D 17/02, G05D 11/00
Мітки: дисперсії, об`ємного, фаз, два, вимірювання, органічної, змішувач-відстійник, містить, змішувачі-відстійники, регулювання, розшарування, спосіб, часу, водної, щонайменше, відношення, установка
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/11-107715-zmishuvach-vidstijjnik-ustanovka-shho-mistit-shhonajjmenshe-dva-zmishuvachi-vidstijjniki-i-sposib-dlya-vimiryuvannya-i-regulyuvannya-obehmnogo-vidnoshennya-o-v-ta-chasu-rozsharuvan.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Змішувач-відстійник, установка, що містить щонайменше два змішувачі-відстійники, і спосіб для вимірювання і регулювання об’ємного відношення о/в та часу розшарування органічної та водної фаз в дисперсії</a>
Попередній патент: Спосіб гідрування ізо-альфа-кислот та тетрагідро-ізо-альфа-кислот до гексагідро-ізо-альфа-кислот
Наступний патент: Терапевтичний засіб зі сповільненим вивільненням на основі сполуки 2-фенілтіазолу для гіпертонії та ниркової дисфункції
Випадковий патент: Спосіб лікування особливих форм генералізованого гіпергідрозу за марфинцями-лазориком