CS229374B1

CS229374B1 - Apparatus for substance mixture separating by a rectification,especially for pure products production

Info

Publication number: CS229374B1
Application number: CS841382A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Ing Cscn Chrz
Original assignee: Vaclav Ing Cscn Chrz
Priority date: 1982-11-24
Filing date: 1982-11-24
Publication date: 1984-06-18

Abstract

Vynálezem je zařízeni pro dělení eměei látek rektifikací, zejména pro výrobu čistého produktu. Účelem vynálezu je zabránit znečištění produktu rektifikaee, shromážděného v zásobníku produktu, odděleného od rektifikační kolony produktovou armaturou β pohonem. Podstat vynálezu spočívá v automatickém uzavřeni produktové armatury při narušení rsktifikačnlho procesu, které ee projeví poklesem hydraulického odparu rektifikačnlch pater. Výstup čidla tlakové diference je, příp. přes relé, propojen s ovládacím okruhem pohonu produktové armatury. Vyftélez může být využit v chemickém, farmaceutickém a potravinářském průmyslu při výrobě čistých produktů destilací.The invention is an apparatus for dividing the money rectification, especially for production product. The purpose of the invention is to prevent pollution of rectifikaee collected in the product tray, separate from the rectification column product with β drive. SUMMARY OF THE INVENTION it consists in automatically closing the product fittings in disruption process that will result in a decline hydraulic evaporation evaporation spine. Differential Pressure Sensor Output is, possibly. via relay, connected to control panel circuit of the product armature. Vyftélez can be used in chemical, pharmaceutical and food industry in the manufacture of pure products by distillation.

Description

Vynález se týká zařízení pro dělení směsi látek rektifikací, zejména pro čistého produktu·The invention relates to an apparatus for separating a mixture of substances by rectification, in particular for a pure product.

Dosud známá rektifikaění zařízení sestávají především z rektifikaění kolony, vybavené deflegnátorem ^/nebo vařákem, produktového potrubí, obsahujícího produktovou armaturu, případně s pohonem produktové armatury, a zásobníku produktu· Do rektifikaění kolony vstupuje dělená směs· Vhodným přívodem nebo odvodem tepla ve vařáky resp· deflegmátoru» se dosahuje průtoku par v koloně .směrem vzhůru a průtoku kapaliny směrem dolů. Přitom se směs rozdělí na nejméně dvě frakce, odváděné z horní a z dolní části kolony· čisté složka, získávaná jako produkt rekti fikačního procesu, se shromažďuje v zásobníku produktu· Aby nedošlo k znečištění zásoby produktu v zásobníku, je nutné sledovat koncentraci produktu· Sledování koncentrace zároveň poskytuje informace pro regulační zásahy ve výrobním procesu, například pro regulaci odváděného množství produktu produktovou armaturou. Další informace o výrobním procesu bývají získávány měřením hydraulického odporu kolony· Tato informace slouží *pro kontrolu správných hodnot průtoku kapaliny a páry kolonou· Tyto průtoky mohou být nerušeny různými poruchami, jako například změnami parametrů topného m^dia ve vařáku kolony nebo chladicího m/dia v hlavě kolony· směnou průtoku nástřiku a podobně·The known rectification of the apparatus consists mainly of rectification of the column, equipped with a deflector (ákem) or a reboiler, a product line containing a product fitting, possibly with a product fitting, and a product storage tank. of the deflector is achieved by the vapor flow in the column upwards and the liquid flow downwards. In this process, the mixture is divided into at least two fractions withdrawn from the top and bottom of the column. · The pure component obtained as a product of the rectification process is collected in the product storage tank. at the same time, it provides information for control interventions in the production process, for example, for controlling the product flow rate through the product armature. Further information on the manufacturing process is obtained by measuring the column hydraulic resistance. • This information * is used to check the correct flow rate of liquid and vapor through the column. · These flow rates can be undisturbed by various disturbances, such as in the top of the column · by changing the feed rate and the like ·

Nevýhodou uvedeného zařízení pro děleni směsi rektifikací je, že náhlé změny parametrů rektifikačniho procesu, které mohou výrazně ovlivnit průtoky fází a náhle zhoršit čistotu produktu, nemusí být obsluhou zařízení včas zpozorovány· Sníženi koncentrace produktu je analyzátorem zaznamenáno s časovým zpožděním, a tak dochází k proniknutí nečistého produktu do zásoby čistého produktu v zásobníku· Při výrobě velmi čistých látek tak může dojít k znehodnocení celého množství produktu v zásobníku·The disadvantage of the above-mentioned rectification mixture separation device is that sudden changes in the rectification process parameters, which can significantly affect phase flow and suddenly deteriorate product purity, may not be observed by the operator of the equipment in a timely manner. of unclean product into the reservoir of the clean product in the reservoir · During the production of very pure substances, the whole amount of the product in the reservoir may be destroyed ·

229 374229 374

Tato nevýhoda je odstraněna zařízením pro dělení směsi látek rektifikací, které je charakterizováno tím, že výstup čidla tlakové diference kolony je^případně přes relé, propojen s ovládacím okruhem pohonu produktové armatury.This disadvantage is overcome by the rectifier separation device, which is characterized in that the output of the column differential pressure sensor is optionally connected via a relay to the control circuit of the actuator of the product armature.

Výhodou zařízení podle vynálezu je, že uzavření produktové armatury se děje automaticky, nezávisle na obsluhujícím personálu, a to bezprostředně po přerušení nebo zhoršení funkce rektifikačního procesu^projevujícím se poklesem hydraulického odporu kolony dříve, než může produkt o zhoršené čistotě proniknout do zásobníku produktu, případně dříve, než je zhoršení čistoty zaznamenáno automaticky analyzátorem. Nemůže tak dojít k znehodnocení produktu v zásobníku. Tím 3e předejde následkům poruch různého druhu, jal:o například přerušení dodávky nástřiku, přerušení funkce vařáku nebo ^deflegmátoru a podobně. Další výhodou zařízení podle vynálezu jo jeho jednoduchost, nebo? jeho realizace je možná s prvky, které zařízení pro rektifikační dělení směsi běžně obsahuje, tj například pneumatický vysílač tlakové diference s výstupem na pneumatický zapisovač a dálkově ovládanou produktovou armaturu. Nového a vyššího účinku se zde dosahuje propojením těchto prvků pomocí relé, jehož pořizovací náklady jsou oproti ostatním částem zařízení nízké.The advantage of the device according to the invention is that the closing of the product fitting takes place automatically, independently of the operating personnel, immediately after interruption or deterioration of the rectification process resulting in a drop in the hydraulic resistance of the column before the deteriorated purity product can penetrate before the deterioration in purity is detected automatically by the analyzer. The product in the container cannot be destroyed. This prevents the consequences of failures of various kinds, such as interruption of the feed supply, interruption of the digester or deflector, and the like. Another advantage of the device according to the invention is its simplicity, or? its realization is possible with the elements commonly used for rectifying the mixture, ie for example a pneumatic pressure differential transmitter with output to a pneumatic recorder and a remotely controlled product armature. A new and higher effect is achieved here by interconnecting these elements by means of a relay whose acquisition costs are low compared to other parts of the device.

Na přiložených výkresech je na obi; 1 příkladné provedení zařízení pro dělení 3mČ3Í argonu a dusíku rektifikací podle vynálezu, u něhož je preduktová armatura vybavena elektropohonem. Na obr. 2 je příkladné alternativní provedení zařízení^ u něhož je produktová armatura vybavena pneumatickým pohonem a slouží současně pro regulaci hladiny produktu ve vařáku kolony·The attached drawings show obi; 1 shows an embodiment of a device for separating 3mm of argon and nitrogen by rectification according to the invention, in which the pre-product armature is equipped with an electric drive. Fig. 2 shows an exemplary alternative embodiment of a device in which the product armature is equipped with a pneumatic actuator and at the same time serves to control the product level in the column digester.

Na obr. 1 vstupuje dělená směs obsahující 3 % dusíku a zbytek převážně argon vstupním potrubím 1 do kolony 2, v níž ee dělí rektifikací na patrech 2 na odpadní dusík s příměsí 10 až 30 % argonu, vystupující z hlavy kolony výstupním potrubím J^a kapalný čistý argon, obsahující nanejvýš 0,001 % nečistot, který vystupuje z paty kolony potrubím, zaústěným do paty kolony tak, že udržuje stálou hladinu produktu. Funkce rektifikačního procesu v koloně je zajištěna přívodem tepla kondenaací plynného dusíku ve vařáku 6 a odvodem tepla varem kapalného dusíku v deflegjnátoru χ. V důsledku průchodu páry otvory v pat229 374 rech se vytváří mezi nejnižším a nejvyšším patrem tlaková diference, jejíž hodnota se při normálním provozu pohybuje v rozmezí 13 až 16 kPa. Produktové potrubí % obsahuje uzavírací produktovou armaturu 8 s elektrickým pohonem 2· Produktovým potrubím £ vstupuje produkt do zásobníku 10 produktu· Odtud se produkt periodicky vypouští ventilem 11 s pohonem 12 ventilu podle údajů přístroje 13 měření hladiny· Pod patry 2 kolony 2 je zaústěn dolní impulsní odběr 14 tlakové diference a nad patry horní impulsní odběr 15» Oba tyto odběry jsou propojeny do převodníku, kterým je vysílač tlakové diference v okruhu 16 měření tlakové diference· Ve vysílači tlakové diference se hodnota tlakové diference v rozsahu 0 až 20 kPa převádí na normalizovaný tlakový signál v rozsahu 20 až 100 kPa.Tento signál vstupuje do pneumaticko-elektrického relé 17. kterým nůže být pneumatický signalizátor. Ma relé 11 je zařízením 18 pro nastavení nastavena hodnota tlaku 60 kPa, která odpovídá hodnotě tlaková diference v koloně 10 křa. Tato hodnota je minimální přípustná, při které ještě nedojde v koloně k podstatnému narušení procesu rektifikace, avšak je nižší, nežj^®** hodnoty tlakové diference, vyskytující se při běžných provozních oscilacích· Pokud dojde k poklesu tlakového signálu pod nastavenou hodnotu, relé 11 sepne elektrický obvod, který uvede v činnost elektropohon 2 produktové armatury 8_ a způsobí její uzavření· Ukončení pcl|>fcu elektropohonu £ se provede automaticky momentovým spínačem· Uzavření produktové armatury 8 je možné provést také nezávisle zařízením 19 pro dálkové ruční ovládání·In Fig. 1, the split mixture containing 3% nitrogen and the remainder predominantly argon via inlet line 1 enters column 2 in which it is separated by rectification on trays 2 into waste nitrogen with an admixture of 10 to 30% argon exiting liquid pure argon, containing at most 0.001% impurities, which exits from the bottom of the column through a pipe opening into the bottom of the column so as to maintain a constant level of product. The function of the rectification process in the column is ensured by heat supply by condensation of nitrogen gas in the reboiler 6 and heat removal by boiling of liquid nitrogen in the deflector χ. As a result of the passage of steam through the openings in the heels, a differential pressure of between 13 and 16 kPa is formed between the lowest and the highest floors. Product line% contains shut-off product valve 8 with electric drive 2 · Product line 8 enters product into product container 10 · From there the product is periodically discharged by valve 11 with valve drive 12 according to data of level measurement device 13 sampling 14 pressure differential and upper impulse sampling 15 »Both sampling taps are connected to a transmitter that is a differential pressure transmitter in circuit 16 of the differential pressure measurement · In the differential pressure transmitter, the differential pressure in the range of 0 to 20 kPa is converted to normalized a signal in the range of 20 to 100 kPa. This signal enters the pneumatic-electric relay 17, which may be a pneumatic signaling device. The relay 11 is set to a pressure value of 60 kPa, which corresponds to a differential pressure value in the column 10 k a, of the adjusting device 18. This value is the minimum allowable at which the column does not yet substantially interfere with the rectification process, but is less than ^ ® ** differential pressure values occurring at normal operating oscillations · If the pressure signal drops below the set value, relay 11 closes the electric circuit which activates the electric actuator 2 of the product armature 8 and causes it to be closed · The electric actuator 8 is terminated automatically by the torque switch · The product armature 8 can also be closed independently by the remote control device 19

V alternativním provedení na obr· 2 je výstup čistého argonu z kolony řízen regulační produktovou armaturou 20 s pneumatickým pohonem 21. ovládaným regulátorem v pneumatickém regulačním okruhu 22 hladiny produktu ve vařáku 22· Regulační produk^ová armatura se stoupáním ovládacího tlaku otevírá, při poklesu ovládacího tlaku pod 20 kPa se uzavře. Z výstupu vysílače tlakové diference kolony 28 je tlakový normalizovaný signál zaveden do pneumatického signalizačního relé 23. vybaveného ústrojím 24 pro nastavení. Součástí signalizačního relé je uzavírací ventil 2£, který je otevřen,jc hodnota vstupního signálu pod nastavenou hodnotou, a uzavřen* hodnota vstup5In the alternative embodiment of Fig. 2, the pure argon outlet from the column is controlled by a product control valve 20 with a pneumatic actuator 21 controlled by a regulator in the pneumatic control circuit 22 of the product level in the reboiler. pressure below 20 kPa is closed. From the output of the differential pressure transmitter 28, the pressure normalized signal is applied to a pneumatic signaling relay 23 equipped with an adjusting device 24. The signaling relay includes a shut-off valve 26 which is open with the input signal below the set value, and the input 5 value is closed.

229 374 ního signálu nad nastavenou hodnotou· Tento ventil je zapojen mezi impulsním potrubím 26 ovládacího tlaku pneumatického pohonu 21 a atmosférou· Při poklesu tlakové diference kolony pod 10 kPa klesne signál z vysílače tlakové diference pod hodnotu 60 kPa, na niž je nastaveno ústrojí 24 pro nastavení relé· Tím dojde k otevření uzavíracího ventilu 25 a k odtlakování impulsního potrubí 26. V důsledku poklesu ovládacího tlaku pneumatického pohonu 21 se regulační produktová armatura uzavře.229 374 above the set point · This valve is connected between the pneumatic actuator control pressure pulse line 26 and the atmosphere · When the column differential pressure drops below 10 kPa, the signal from the differential pressure transmitter drops below 60 kPa to which device 24 is set Relay setting This opens the shut-off valve 25 and depressurises the impulse piping 26. Due to the drop in the control pressure of the pneumatic actuator 21, the control product valve closes.

V jiném příkladném provedení může být relé ovládáno přímo tlakovou diferencí kolony. Například může být jako relé použit diferenční manometr s elektrickým kontaktem pro signalizaci minimální hodnoty, který spíná ovládací okruh elektropohonu ventilu nebo ovládá solenoidový ventil pro odtlakování impulsního potrubí pneumatického pohonu ventilu· Jako relé může být použit jakýkoliv přístroj, který převádí vstupní spojitý signál, který je funkci tlakové diference kolony, na dvouhodnotový výstupní signál, ovládající produktovou armaturu přičemž ke změně dvouhodnotového výstupního signálu dojde v okamžiku, kdy vstupní analogový signál dosáhne nastavené hodnoty· Ve funkci relé může být tedy použit například řídicí počítač.In another exemplary embodiment, the relay may be controlled directly by the differential pressure of the column. For example, a differential pressure gauge with electrical contact can be used as a relay to indicate the minimum value that switches the valve actuator control circuit or controls the solenoid valve to depressurize the pneumatic valve actuator. Any instrument that converts an input continuous signal that is the differential pressure function of the column to a two-valued output signal controlling the product armature, and the two-valued output signal is changed when the analog input signal reaches the set value.

Vynález je možno využít především v chemickém průmyslu při výrobě čistých produktů rektifikací· Nejlépe se výhody vynálezu uplatní při výrobě čistých kapalných produktů, získávaných z paty kolony· Typickým příkladem je výroba čistého argonu·The invention can be used primarily in the chemical industry in the production of pure products by rectification · The advantages of the invention are best applied to the production of pure liquid products obtained from the bottom of the column · A typical example is the production of pure argon ·

Claims

Apparatus for separating a mixture of substances by rectification, in particular for the production of a pure product, consisting essentially of a rectification column, connected by a product line via a product line with a product armature actuated to a product reservoir and equipped with pressure differential withdrawals connected to a pressure difference sensor Analog signal, characterized in that the output of the pressure differential sensor (16) is connected, optionally via a relay (17, 23), to the control circuit of the actuator (9, 21) of the product fitting (8, 20).