Control of mass transfer and hydrodynamic holdup in a karr solvent extraction column

Abstract This paper reports an experimental application of multiloop control to a Karr solvent extraction column (a reciprocating plate column). The control objective was to keep the extract outlet concentration above some minimum level and to maintain a high value of dispersed phase holdup while keeping away from the flooding point. Transfer function models were identified from step tests about a nominal operating point and various interaction/operability analysis techniques were used to synthesize a control scheme. The control implemented in this study was a model inversion based scheme in which the extract outlet concentration was controlled by manipulating the continuous phase superficial velocity and the dispersed phase holdup was controlled by manipulating the frequency of reciprocation. Both servomechanism and regulatory responses are presented. A variable dead time Dahlin controller was used to control the extract outlet concentration and a Clarke‐Gawthrop self tuning regulator was used to control the dispersed phase holdup. This multiloop control scheme is compared to single loop control of the extract outlet concentration. On décrit dans cet article une application du contrôle á boucles multiples á une colonne d'extraction de solvants Karr (colonne á plateaux réciproques). l'objectif du contrôle est de garder la concentration d'extrait á la sortie au‐dessus du niveau minimum et de maintenir une valeur de rétention de la phase dispersée élevée tout en restant éloigné du point d'engorgement. Des modèles de fonctions de transfert ont été identifiés á partir de tests en échelon autour d'un point d'opération nominal et diverses techniques d'analyse de l'interaction et du fonctionnalité ont été utilisées pour synthétiser un schéma de contrôle. Le contrôle introduit dans cette étude est un schéma basé sur l'inversion de modèle dans lequel la concentration d'extrait á la sortie est contrôlée en manipulant la vitesse superficielle de la phase continue et la rétention de la phase dispersée est régulée en manipulant la fréquence d'oscillation. Les réponses des servomécanismes et de régulation sont présentées. On utilise un contrôleur de Dahlin á temps mort variable pour contrôler la concentration d'extrait á la sortie et un régulateur de Clarke–Gawthrop auto‐ajustable pour contrôler la rétention de phase dispersée. Ce schéma de contrôle á boucles multiples est comparé au contrôle á boucle simple de la concentration d'extrait á la sortie.