CN112495330B - 一种有机萃取剂连续皂化装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机萃取剂连续皂化装置及控制方法，包括有机萃取剂高位槽、氢氧化钠高位槽、皂化釜、皂化率检测装置和控制器；有机萃取剂高位槽上设有进液口和出液口，进液口上连接有第一补液管，出液口与皂化釜之间设有第一出液管；氢氧化钠高位槽上设有进液口和出液口，进液口上连接有第二补液管，出液口上与皂化釜之间设有第二出液管；皂化釜内设有搅拌器，搅拌器上连接有搅拌电机；皂化釜的上部还设有溢流管，溢流管上设有第二取样器，第二取样器通过第二取样管连接皂化率检测装置。在第一出液管和第二出液管上设置检测仪表，形成闭环控制，实现了连续测量与调节；提高了生产的稳定性，并实现精准控制，提高了经济指标。
Description
技术领域
本发明属于有机萃取技术领域，具体涉及一种有机萃取剂连续皂化装置及控制方法。
背景技术
硫酸镍是锂电池、电镀等行业非常重要的原料，规模化生产硫酸镍一般采用有机溶剂萃取法，生产工业使用P204除杂，P507萃钴，再进行洗涤、反萃、再生等工序，去除杂质，分离镍钴，达到提纯硫酸镍的目的。生产中，有机萃取剂可以再生循环利用，为了获得较高的萃取效率，需要加入氢氧化钠对萃取剂进行皂化，形成萃取剂钠盐，使萃取过程中不再产生氢离子，从而在多级萃取中，被萃取溶液保持相对稳定的pH值，提升单机萃取率。因此对萃取剂皂化是生产中关键的技术问题。
长期以来皂化生产一般采用人工检测，凭生产人员经验操作等方法，皂化率不稳定，导致皂后液中氢离子浓度波动，存在生产操作劳动强度大、原材料消耗大、影响到萃取效率等缺陷。
发明内容
本发明提供了一种有机萃取剂连续皂化装置及控制方法，目的在于解决目前皂化生产主要靠人工进行，劳动强度大，皂化率不稳定的问题。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种有机萃取剂连续皂化装置，包括有机萃取剂高位槽、氢氧化钠高位槽、皂化釜、皂化率检测装置和控制器；
所述有机萃取剂高位槽上设有进液口、出液口和第一液位计，所述进液口上连接有第一补液管，第一补液管上设有第一调节阀；所述出液口与皂化釜之间设有第一出液管，第一出液管上设有第一流量计和第二调节阀；第一出液管上还设有第一取样器，第一取样器通过第一取样管连接皂化率检测装置；
所述氢氧化钠高位槽上设有进液口、出液口和第二液位计，所述进液口上连接有第二补液管，第二补液管上设有第三调节阀，所述出液口上与皂化釜之间设有第二出液管，第二出液管上设有第二流量计和第四调节阀；
所述皂化釜内设有搅拌器，搅拌器上连接有搅拌电机；皂化釜的上部还设有溢流管，所述溢流管上设有第二取样器，第二取样器通过第二取样管连接皂化率检测装置；
所述控制器分别与所述各调节阀、流量计和液位计信号连接，控制器还与皂化率检测装置信号连接。
进一步地，所述有机萃取剂高位槽和氢氧化钠高位槽选用PPH塑料或玻璃材质。
进一步地，所述皂化釜选用钢衬PTFE材料。
进一步地，所述第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第四调节阀均采用百分比流量特性单座调节阀，接液材料为碳钢内衬PTFE材料。
进一步地，所述第一流量计选用科氏力质量流量计或涡轮流量计，所述第二流量计选用电磁流量计。
进一步地，所述皂化率检测装置选用NGY-BS-A型皂化率在线测量仪。
进一步地，所述控制器选用NGY-BS-ZH型控制器。
一种有机萃取剂连续皂化控制方法，使用所述的有机萃取剂连续皂化装置：
（1）输入数值：首先在控制器中设置有机萃取剂高位槽液位高度控制目标值SV、氢氧化钠高位槽液位高度控制目标值SV1、皂化量产能值Q、皂化率目标值εSV；
（2）液位调节：控制器发出控制信号DO，启动搅拌电机，有机萃取剂高位槽上的第一液位计测量值PV与目标值SV通过PID运算得到MV信号，并传送到第一调节阀，实现闭环调节，稳定有机萃取剂液位高度；氢氧化钠高位槽上的第二液位计测量值PV1与目标值SV1通过PID运算得到MV1信号，并传送到第三调节阀，实现闭环调节，稳定氢氧化钠液位高度；
（3）皂化率检测装置在线检测皂前氢离子浓度A和皂后氢离子浓度A1，根据以下公式计算出皂化率测量值εPV：
皂化率测量值信号εPV传输到控制器，与皂化率目标值εSV 进行比较得到偏差信号△ε；控制器根据设定的产量值Q，皂化率偏差信号△ε大小和方向，计算出有机萃取剂流量给定信号SV2和氢氧化钠流量给定信号SV3；
SV2信号与第一流量计测量信号PV2进行PID运算，得到有机萃取剂流量控制信号MV2，并传输到第二调节阀，控制阀门开度，实现有机萃取剂流量控制；SV3信号与第二流量计测量信号PV3进行PID运算，得到氢氧化钠溶液流量控制信号MV3，并传输到第四调节阀，控制阀门开度，实现氢氧化钠溶液流量控制。
本发明的有益效果在于：
1.设置氢氧化钠高位槽和有机萃取剂高位槽，自动调节稳定两个高位槽的液位高度，使皂化过程中氢氧化钠和有机萃取剂不断流，为连续皂化提供了保障；使用高位槽还可保证出口压力稳定，为进入皂化釜的流量控制奠定了基础，另一方面，生产中当氢氧化钠和有机萃取剂输送过程出现故障，高位槽起到缓冲作用，大幅度提升了皂化过程的连续性。
2.在第一出液管和第二出液管上设置检测仪表，控制器根据产量、皂化率等要求发出控制调节阀门，形成闭环控制，实现了连续测量与调节；提高了生产的稳定性，降低了生产人员的劳动强度，并实现精准控制，提高了经济指标。
3.设置了皂化率在线测量装置，实现了对皂前液和皂后液的氢离子浓度进行了测量，并实现了皂化率的在线检测，检测信号送入皂化控制器，实现了皂化过程闭环控制，大幅度提升了控制精度，提升了生产效率，为萃取生产自动化控制提供了保障。
附图说明
图1是本发明的控制原理图；
图中：1-第一补液管，2-第一调节阀，3-第二补液管，4-第三调节阀，5-有机萃取剂高位槽，6-第一液位计，7-第二液位计，8-氢氧化钠高位槽，9-第一流量计，10-第二调节阀，11-第一取样器，12-第二流量计，13-第四调节阀，14-第二取样器，15-溢流管，16-皂化釜，17-搅拌电机，18-皂化率检测装置，19-控制器，20-第一取样管，21-第二取样管，22-第一出液管，23-第二出液管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种有机萃取剂连续皂化装置，包括有机萃取剂高位槽5、氢氧化钠高位槽8、皂化釜16、皂化率检测装置18和控制器19。有机萃取剂高位槽5和氢氧化钠高位槽8选用PPH塑料或玻璃材质，皂化釜16选用钢衬PTFE材料，皂化率检测装置18选用NGY-BS-A型皂化率在线测量仪，控制器19选用NGY-BS-ZH型控制器。
有机萃取剂高位槽5上设有进液口、出液口和第一液位计6，进液口上连接有第一补液管1，第一补液管1上设有第一调节阀2。出液口与皂化釜16之间设有第一出液管22，第一出液管22上设有第一流量计9和第二调节阀10。第一出液管22上还设有第一取样器11，第一取样器11通过第一取样管20连接皂化率检测装置18。
氢氧化钠高位槽8上设有进液口、出液口和第二液位计7，进液口上连接有第二补液管3，第二补液管3上设有第三调节阀4，出液口上与皂化釜16之间设有第二出液管23，第二出液管23上设有第二流量计12和第四调节阀13。
皂化釜16内设有搅拌器，搅拌器上连接有搅拌电机17。皂化釜16的上部还设有溢流管15，溢流管15上设有第二取样器14，第二取样器14通过第二取样管21连接皂化率检测装置18。 控制器19分别与所述各调节阀、流量计和液位计信号连接，控制器19还与皂化率检测装置18信号连接。第一调节阀2、第二调节阀10、第三调节阀4、第四调节阀13均采用百分比流量特性单座调节阀，接液材料为碳钢内衬PTFE材料，第一流量计9选用科氏力质量流量计或涡轮流量计，第二流量计12选用电磁流量计。
一种有机萃取剂连续皂化控制方法，使用上述的有机萃取剂连续皂化装置：
（1）输入数值：首先在控制器19中设置有机萃取剂高位槽5液位高度控制目标值SV、氢氧化钠高位槽8液位高度控制目标值SV1、皂化量产能值Q、皂化率目标值εSV。
（2）液位调节：控制器19发出控制信号DO，启动搅拌电机17，搅拌电机17带动搅拌器转动，加快反应进行。有机萃取剂高位槽5上的第一液位计6测量值PV与目标值SV通过PID运算得到MV信号，并传送到第一调节阀2，调节第一调节阀2的开合度，实现闭环调节，稳定有机萃取剂液位高度。氢氧化钠高位槽8上的第二液位计7测量值PV1与目标值SV1通过PID运算得到MV1信号，并传送到第三调节阀4，调节第三调节阀4的开合度，实现闭环调节，稳定氢氧化钠液位高度。
（3）皂化率调整：皂化率检测装置18在线检测皂前氢离子浓度A和皂后氢离子浓度A1，根据以下公式计算出皂化率测量值εPV：
皂化率测量值信号εPV传输到控制器19，与皂化率目标值εSV 进行比较得到偏差信号△ε；控制器19根据设定的产量值Q，皂化率偏差信号△ε大小和方向，计算出有机萃取剂流量给定信号SV2和氢氧化钠流量给定信号SV3。
SV2信号与第一流量计9测量信号PV2进行PID运算，得到有机萃取剂流量控制信号MV2，并传输到第二调节阀10，控制阀门开度，实现有机萃取剂流量控制；SV3信号与第二流量计12测量信号PV3进行PID运算，得到氢氧化钠溶液流量控制信号MV3，并传输到第四调节阀13，控制阀门开度，实现氢氧化钠溶液流量控制。
需要说明的是，以上仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种有机萃取剂连续皂化控制方法，其特征在于，包括连续皂化装置，连续皂化装置包括有机萃取剂高位槽（5）、氢氧化钠高位槽（8）、皂化釜（16）、皂化率检测装置（18）和控制器（19）；
所述有机萃取剂高位槽（5）上设有进液口、出液口和第一液位计（6），所述进液口上连接有第一补液管（1），第一补液管（1）上设有第一调节阀（2）；所述出液口与皂化釜（16）之间设有第一出液管（22），第一出液管（22）上设有第一流量计（9）和第二调节阀（10）；第一出液管（22）上还设有第一取样器（11），第一取样器（11）通过第一取样管（20）连接皂化率检测装置（18）；
所述氢氧化钠高位槽（8）上设有进液口、出液口和第二液位计（7），所述进液口上连接有第二补液管（3），第二补液管（3）上设有第三调节阀（4），所述出液口上与皂化釜（16）之间设有第二出液管（23），第二出液管（23）上设有第二流量计（12）和第四调节阀（13）；
所述皂化釜（16）内设有搅拌器，搅拌器上连接有搅拌电机（17）；皂化釜（16）的上部还设有溢流管（15），所述溢流管（15）上设有第二取样器（14），第二取样器（14）通过第二取样管（21）连接皂化率检测装置（18）；
所述控制器（19）分别与所述各调节阀、流量计和液位计信号连接，控制器（19）还与皂化率检测装置（18）信号连接；
有机萃取剂连续皂化控制方法，包括以下步骤：
（1）输入数值：首先在控制器（19）中设置有机萃取剂高位槽（5）液位高度控制目标值SV、氢氧化钠高位槽（8）液位高度控制目标值SV1、皂化量产能值Q、皂化率目标值εSV；
（2）液位调节：控制器（19）发出控制信号DO，启动搅拌电机（17），有机萃取剂高位槽（5）上的第一液位计（6）测量值PV与目标值SV通过PID运算得到MV信号，并传送到第一调节阀（2），实现闭环调节，稳定有机萃取剂液位高度；氢氧化钠高位槽（8）上的第二液位计（7）测量值PV1与目标值SV1通过PID运算得到MV1信号，并传送到第三调节阀（4），实现闭环调节，稳定氢氧化钠液位高度；
（3）皂化率调整：皂化率检测装置（18）在线检测皂前氢离子浓度A和皂后氢离子浓度A1，根据以下公式计算出皂化率测量值εPV：
皂化率测量值信号εPV传输到控制器（19），与皂化率目标值εSV 进行比较得到偏差信号△ε；控制器（19）根据设定的产量值Q，皂化率偏差信号△ε大小和方向，计算出有机萃取剂流量给定信号SV2和氢氧化钠流量给定信号SV3；
SV2信号与第一流量计（9）测量信号PV2进行PID运算，得到有机萃取剂流量控制信号MV2，并传输到第二调节阀（10），控制阀门开度，实现有机萃取剂流量控制；SV3信号与第二流量计（12）测量信号PV3进行PID运算，得到氢氧化钠溶液流量控制信号MV3，并传输到第四调节阀（13），控制阀门开度，实现氢氧化钠溶液流量控制。
2.根据权利要求1所述的有机萃取剂连续皂化控制方法，其特征在于，所述有机萃取剂高位槽（5）和氢氧化钠高位槽（8）选用PPH塑料或玻璃材质。
3.根据权利要求1所述的有机萃取剂连续皂化控制方法，其特征在于，所述皂化釜（16）选用钢衬PTFE材料。
4.根据权利要求1所述的有机萃取剂连续皂化控制方法，其特征在于，所述第一调节阀（2）、第二调节阀（10）、第三调节阀（4）、第四调节阀（13）均采用百分比流量特性单座调节阀，接液材料为碳钢内衬PTFE材料。
5.根据权利要求1所述的有机萃取剂连续皂化控制方法，其特征在于，所述第一流量计（9）选用科氏力质量流量计或涡轮流量计，所述第二流量计（12）选用电磁流量计。
6.根据权利要求1所述的有机萃取剂连续皂化控制方法，其特征在于，所述皂化率检测装置（18）选用NGY-BS-A型皂化率在线测量仪。
7.根据权利要求1所述的有机萃取剂连续皂化控制方法，其特征在于，所述控制器（19）选用NGY-BS-ZH型控制器。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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