CS266110B1 - Sposob indikácie změny druhu kvapalnej fázy a zariadenie na vykonávanie tohto spósobu - Google Patents

Description

Vynález sa týká sp6sobu indikácie změny druhu kvapalnej fázy v nemiešatelných kvapalných sústavách s polárnou a nepolárnou fázou ako aj zariadenia na vykonávanie tohoto spósobu.

V chemickom priemysle je potřebné poměrně často indikovat změnu druhu kvapalnej fázy v určitom mieste chemického aparátu, lebo táto mdže byt ddsledkom poruchy alebo neustálenosti technologického procesu a včasná a spolahlivá indikácia tohoto stavu je velmi ddležitá pre predídenie vzniku havarijného stavu. Indikácia změny druhu kvapalnej fázy v určitom mieste resp. indikácia polohy medzifázového rozhrania je osobitne dčležitá pri separácii nemiešatelných fáz z emulzie vo fázových deličkách (separátoroch), kde dochádza k separácii fáz na základe ich rozdielnej hustoty.

Na základe rozdielnej hustoty dvoch nemiešatelných fáz, tvoriacich skúmané prostredie, sú založené v praxi často používané spósoby na sledovanie polohy medzifázového rozhrania. V praxi sa však tiež zistilo, že tento na prvý pohlad jednoduchý a spolahlivý spĎsob má z hladiska dlhodobej exploatácie niektoré podstatné nevýhody, ktoré využívanie tohto spfisobu znemožftujú. Podmienkou správnej funkcie prístrojov založených na tomto principe je konštantnost hustčt obidvoch fáz; hustoty sa však velmi často v určitom rozsahu menia - či už v dósledku koncentračných zmien v zložení jednotlivých fáz alebo v dčsledku teplotných zmien emulzie nastrekovanej do separačného uzla. Tieto negativné faktory sa osobitne prejavujú v prípadoch, ked technologický proces v predchádzajúcom stupni nie je ustálený, čo je typické pre náběh výroby, odstavovanie a rózne poruchové stavy, kedy je však zvlášť potřebné spolahlivo určiť polohu medzifázového rozhrania. Výsledkom kolísania hustdt fáz je potom nespolahlivosť údajov o polohe medzifázového rozhrania, ktorá sa v dósledku týchto hustotných fluktuácií dělených fáz mění. .

Ďalším závažným nedostatkom zisťovania polohy medzifázového rozhrania metodou založenou ' na rozdiele hustfit separovaných fáz je, že pri priemyselnej aplikácii separácie fáz z emulzie velmi často dochádza po čase k tvorbě tzv. tretej fázy na medzifázovom rozhraní (r6zne klky, látky smolovitého charakteru, ktoré sa v separačnom uzle postupné hromadia a často sú příčinou vyradenia indikačného systému z činnosti).

Uvedené nedostatky odstraňuje spSsob indikácie změny druhu kvapalnej fázy v nemiešatelných kvapalnýoh sústavách s fázou polárnou a nepolárnou podlá vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že přechod medzi dvoma fázami, z ktorých jedna je tvořená nepolárným rozpúšťadlom s případným obsahom dalších organických látok a druhá je tvořená vodným roztokem elektrolytu, sa indikuje změnou elektrickej vodivosti. Elektrická vodivost sa meria účinkami striedavého elektrického prúdu s frekvenciou 0,05 až 100 kHz a napatím 0,05 až 10 V, pričom skoková změna v hodnotě elektrickej vodivosti znamená změnu druhu kvapalnej fázy.

Změnou druhu kvapalnej fázy v nemiašatelných kvapalnýoh sústavách s jednou fázou polárnou a druhou fázou nepolárnou je možné indikovat zariadením podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že pozostáva z meracieho člena, tvořeného systémom měrných elektrod v ochrannej sonde z nevodivého materiálu, spojeného s vyhodnocovacím členom. Vyhodnocovací člen je dalej spojený s generátorom striedavého nízkofrekvenčného napStia a so zosilňovacím členom s funkčným spínacím obvodom.

Výhoda spósobu indikácie změny druhu kvapalnej fázy a zariadenia podlá vynálezu spočívá v tom, že umožňuje spolahlivo indikovat fázové rozhranie dvoch nemiešatelných kvapalín s definovanými vlastnosťami a to bez chladu na změnu hustdt fáz tvoriacich skúmané prostredie.

Ďalšou výhodou je, že vhodnou volbou materiálu meracích elektrod a ich usporiadaním sa dosiahne dlhodobá spolahlivá funkcia zariadenia aj v tých prípadoch, ked na medzifázovaní rozhraní dochádza k tvorbě tzv. tretej fázy.

Výhodou zariadenia podlá vynálezu je aj to, že ochranná sonda s měrnými elektrodami je galvanicky oddělená od ostatných častí zariadenia (vyhodnocovací člen, generátor striedavé

CS 266 110 Bl ho nízkofrekvenčného napatia a zosilňovací člen) a je napájaná striedavým elektrickým prúdom s napStím 0,05 až 10 V cez oddělovací transformátor, čo pri vhodnom konštrukčnom riešení sondy umožňuje jej použitie aj v prostředí s nebezpečím výbuchu.

Poslednou výhodou je, že do chemického aparátu je možné umiestniť niekolko elektrodových párov v různých výškách a opticky sledovat postupný pohyb medzifázového rozhrania v jednotlivých zónách, čo je vhodné najma vo fázových deličkách.

Zariadenie podlá vynálezu je schematicky znázorněné na pripojenom výkrese.

Zariadenie pozostáva z meracieho člena 2> tvořeného systémom měrných elektrod v ochrannej sonde z nevodivého materiálu, spojeného s vyhodnocovacím členom 2/ ktorý je óalej spojený s generátorom _3 striedavého nízkofrekvenčného napatia a so zosilňovacím členom 2 ^s funkčnými spínacími obvodmi.

Měrné elektrody meracieho člena 2 ^v tvare drůtika, plieška alebo valčeka vyrobené z elektrovodivého materiálu, dostatočne korozívne stálého v danom prostředí sú umiestnené v ochrannom púzdre z nevodivého materiálu ktoré ich v podstatnej miere chrání před nežiadúcimi účinkami skúmaného prostredia a sú připojené k vyhodnocovaciemu členu 2, ktorý je napájaný zo zdroja striedavého napStia - generátora 2· Vyhodnocovací člen 2 vyhodnocuje dva základné stavy elektrodového páru: stav zapnutia, ked medzi elektrodami je elektricky vodivá fáza a stav rozopnutia, keó medzi elektrodami je elektricky nevodivá fáza. Optickú alebo elektroakustickú signalizáciu druhu kvapalnej fázy v určitej časti zariadenia resp. potrubnej trasy zabezpečuje zosilňovací člen 2 s funkčnými spínacími obvodmi, ktorý je připojený na vyhodnocovací člen 2.

Signalizuje sa základný aj výnimočný stav; signalizácia výnimočného stavu umožňuje spustenie resp. blokovanie iných zariadení, najčastejšie čerpadiel alebo ovládacích ventilov, čím sa vytvára základ pre zjednodušenie a automatizáciu manipulácie s dvoj fázovými zmesami v aparátoch na ich separáciu a manipuláciu.

Uvedené příklady ilustrujú, ale neobmedzujú predmet vynálezu.

Příklad 1 (porovnávací)

O • Do fázového separátora s objemom 63 m bola nastrekovaná emulzia tvořená ťažšou vodnou fázou s obsahem do 15 % hmot, anorganických solí a do 20 % hmot, sodnej soli 4-nitrózodifenylamínu a lahšou toluénovou fázou s obsahom do 10 % hmot, organických látok smolovitého charakteru (deriváty difenylamínu). Na indikáciu medzifázového rozhrania v separátore bol inštalovaný přístroj založený na principe rozdielnej hustoty obidvoch fáz.

Vplyvom kolísania hustůt obidvoch fáz však boli údaje prístroja nespolahlivé a po čase meranie celkom zlyhalo vzhladom na postupné vylučovanie látok smolovitého charakteru na stěnách separátora ako aj na medzifázovom rozhraní.

V důsledku přítomnosti nečistůt na polohe medzifázového rozhrania dochádzalo k pretokom jednej fázy do druhej s negativným dopadom na nasledujúce technologické stupně.

Příklad 2 '

Do modelového fázového separátora bola kontinuálně nastrekovaná emulzia tvořená tažšou vodnou fázou s obsahom do 20 % hmot, anorganických solí a lahšou toluénovou fázou s obsahom do 10 % hmot, organických látok smolovitého charakteru (deriváty difenylamínu). Na indikáciu polohy fázového rozhrania boli do separátora inštalované dva meracie členy 2 sondy vo výške 1/3 a 2/3 separátora. V každej sonde boli dve platinové elektrody s rozmerami 1,5x1,5 cm, vzdialenosť medzi elektrodami bola cca 2 cm. Elektrody boli umiestnené v ochrannom puzdre

CS 266 110 Bl z elektricky nevodivého materiálu a bolí přepojené koaxiálnym káblom s vyhodnocovacím členom 2, tvořeným zapojením na principe Wheetstonovho mostíka. Na elektrody bolo privádzané striedavé napatie 0,5 V s frekveciou 1 kHz.

Ke3 bolo medzifázové rozhranie v separátore v požadovanom rozsahu (medzi 1/3 a 2/3 výšky), bola spodná elektroda v stave zapnutom a horná v stave rozopnutom, čo bolo opticky signalizované ako normálny stav. Pri posune medzifázového rozhranla (změna druhu kvapalnej fázy) mimo požadovaného rozsahu (nad rozsah-obidve elektrody v stave zapnutom, pod rozsah-obidve elektrody v stave rozopnutom) bola táto skutečnost opticky a akusticky signalizovaná, co umožňovalo včasný a operatívny zásah obsluhy separátora a prieniky fáz boli prakticky vylúčené. Elektrody boli odolné proti usadeninám a zariadenie pracovalo dlhodobo spolahlivo.

Příklad 3

Do fázového separátora pracujúceho za podmienok ako v příklade 2 boli inštalované 4 elektrody v róznych výškách v spoločnom ochrannom puzdre z nevodivého materiálu a na každú z týchto elektrod bolo přivedené striedavé napatie.deliča. Elektricky vodivá kostra seaprátora tvořila spoločnú elektrodu pre 4 elektrody inštalované v separátore.

Vyhodnocovacie zariadenie, konštruované na principe merania prúdu prechádzajúceho odporovým deličom, vyhodnocovalo stav elektrod proti kostře separátora (zapnutý, rozopnutý), ktorý odpovedal polohe medzifázového rozhrania v separátore a táto skutočnosť bola opticky signalizovaná pomocou LED diod na paneli.

Příklad 4

Emulzia vodnéj fázy s obsahom 20 % hmot, síranu sodného a toluénovej fázy s obsahom 40 % hmot. N-nitrózodifenylaminu sa viedla do separátora, odkial toluénová fáza natékala do zásobníka, z ktorého sa čerpala (odběrovým hrdlom v istej vzdialenosti od dna zásobníka) do Salšleho technologického stupňa - prešmyku N-nitrózodifenylaminu na 4-nitrózodifenylamín v bezvodnom prostředí. V zásobníku toluénového roztoku N-nitrózodifenylamínu sa však po dlhšej době usadilo na dne určité množstvo vodnej fázy nedokonale oddelenej v separátore a hrozilo nebezpečie jej prieniku do reaktora prešmyku s negativnými technologickými následkami.

V potrubnej trase toluénového roztoku N-nitrózodifenylamínu v tesnej blízkosti zásobníka boli inštalované elektrody v meracej sonde, spojené s vyhodnocovacím členom a nápajané striedavým napátím 0,5 V s kmitočtom 1 kHz.

V případe prieniku vodnej fázy do meracej sondy dójde k zapnutiu elektrod a spínací člen zariadenie odblokuje čerpadlo a spustí svetelnú a optická signaliz-áciu, čo prakticky znemožňuje prienik vodnej fázy do nevodného prostredia prešmykových reaktorov.

Zariadenie pracovalo dlhodobo spolahlivo. .

Claims (2)

1. Spdsob indikácie, změny druhu kvapalnej fázy v nemiešatelných kvapalných sústavách s jednou fázou polárnou a druhou fázou nepolárnou, vyznačujúci sa tým, že přechod medzi dvoma fázami sa indukuje změnou elgktrickej vodivosti meranej účinkami striedavého elektrického prúdu s frekvenciou 0,05 až 100 kHz a s napátím 0,05 až 10 V, pričom skoková změna v hodnotě elektrickej vodivosti indikuje změnu druhu kvapalnej fázy. '

2. zariadenie na indikáciu změny druhu kvapalnej fázy v nemiešatelných kvapalných sústavách podlá bodu 1, vyznačujúce sa tým, že pozostáva z meracieho člena (1), tvořeného

CS 266 110 Bl systémom měrných elektrod v ochrannej sonde z nevodivého materiálu, spojeného s vyhodnocovacím členom (2), ktorý je dalej spojený s generátorem (3) striedavého nízkofrekvenčného napStia a so zosilňovacím členom (4) s funkčnými spínacími obvodmi.