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Regelanordnung zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Flüssigkeitshöhe
im Sumpf einer Trennkolonne Bei der Überwachung von Trennkolonnen treten für einen
gleichmäßigen Betrieb neben den anderen zu regelnden Betriebsgrößen im Kolonnensumpf
zwei Regelaufgaben auf, nämlich eine Temperatur- und eine Niveauregelung. Hierfür
sind demgemäß zwei Regler notwendig, einer für die Temperatur und einer für den
Flüssigkeitsstand. Der die Temperatur im Kolonnensumpf regelnde Thermostat wirkt
hierbei auf das die Dampfzüfuhr zur Heizungsschlange im Kolonnensumpf steuernde
Dampfventil und der den Fliissigkeitsstand regelnde Niveauregler entweder auf ein
den Zulauf des Gemisches steuerndes Ventil oder auf ein den Ablauf des Sumpfproduktes
steuerndes Ventil ein.
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Das Niveau der Flüssigkeit im Kolonnenkopf hängt nun bekanntlich
von einer Reihe von betriebstechnischen Größen, wie von der Zulauf-, der Rücklaufmenge
sowie vor allem aber von der in der Kolonne jeweils herrschenden Temperatur ab.
Außerdem werden noch irgendwelche Querverbindungen auftreten, da eine Temperaturänderung
auch ihre Wirkung auf den Flüssigkeitsstand ausübt -und umgekehrt. Je nach der Belastung
wird daher der Flüssigkeitsspiegel im Kolonnensumpf mehr oder weniger großen Änderungen
unterworfen werden.
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Bei den Regeleinrichtungerz für Destillationskolonnen wird im allgemeinen
für die Temperaturregelung ein Thermostat und für die Flüssigkeitsstaudregelung
ein Schwimmer verwendet, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß der Temperaturregler
das Dampfventil und der Schwimmer das Flüssigkeitszuführungsventil steuert. Als
besonders vörteilhaft hat sich ferner bei einer derartigen Regelanordnung mit Temperaturregler
und Schwimmer das sogenannte Überkreuzfahren erwiesen, das darin besteht, daß das
Flüssigkeitszuführungsventil vom Temperaturregler und das Dampfventil vom Schwimmer
beeinflußt wird. Es gelangt demzufolge auch bei dieser Regelung ein Schwimmer zur
Verwendung.
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Es ist ferner noch eine Regelanordnung bekannt, bei der neben einem
die Temperatur der Destillationssäule überwachenden Temperaturregler ein Ventil
vorgesehen ist, das von einer Flüssigkeitsdifferenz gesteuert wird und zweckmäßigerweise
als schwimmergesteuertes Ventil ausgebildet ist.
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Trotzdem diese mechanischen Schwimmerregler in ihrem grundsätzlichen
Aufbau verhältnismäßig einfach sind, beanspruchen sie einen besonderen Anbau an
der Trennkolonne und zusätzliche mechanische Mittel, so daß die gesamte Schwimmerregelanordnung
unwirtschaftlich ist. Da ferner im allgemeinen die ÜI>ertragung der Schwimmerbewegung
auf das Ventil auf mechanischem Wege durchgeführt wird, ist es notwendig, daß dieses
Ventil in unmittelbarer Nähe
der Trennkolonne vorgesehen sein muß, was in vielen
Fällen nicht durchführbar ist. Bei einer Steuerung des entfernt vom Schwimmerregler
angeordneten Ventils sind wiederum für die Fernübertragung der Schwimmerbewegung
teuere Zwischenglieder, gegelJenenfalls elektrische ttlDertragungsglieder, notwendig.
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Diese bekannten Schwimmerregler führen weiterhin, bezüglich der Notwendigkeit,
daß schon bei verhältnismäßig geringen Niveauänderungen ein Regelvorgang eingeleitet
werden muß, zu keinen befriedigenden regeltechnischen Arbeiten der Kolonne. Ein
weiterer wesentlicher Nachteil der Schwimmerregler ist ferner noch der, daß sie
naturgemäß nur ausschließlich in mechanischer Weise auf Niveauänderungen des Flüssigkeitsstandes
reagieren. Ein Teil dieser Nachteile, besonders der letztere, gilt auch für die
sogenannten Standregler.
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Die Erfindung macht sich zur Aufgabe, für Trennkolonnen eine Flüssigkeitsstandregelung
zu schaffen, bei der durch Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile den gestellten
regeltechnischen Forderungen in weitgehender Weise Rechnung getragen wird.
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Gemäß der Erfindung wird bei einer Regeleinrichtung zur Aufrechterhaltung
einer bestimmten Flüssigkeitshöhe im Sumpf einer Trennkolonne als Niveauregler an
Stelle eines Schwimmers in der Nähe des aufrechtzuerhaltenden Flüssigkeitsspiegels
im Kolonnensumpf ein pneumatischer oder Kontaktthermostat angeordnet, der auf ein
den Flüssigkeitsstand regelndes Ventil einwirkt. Hierbei kann die Anordnung derart
getroffen werden, daß der Niveauthermostat auch auf das den Zufluß des zu trennenden
Flüssigkeitsgemisches steuernde Ventil einwirkt.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an
einer Regelanordnung für Trennkolonnen, die nach dem pneumatischen Prinzip arbeitet,
dargestellt. Die Abildung zeigt einen Längsschnitt durch die gesamte Trennkolonne,
wobei neben der erfindungsgemäßen Niveauregelung auch die übrigen Regel anordnungen
der Trennkolonne mit dargestellt sind, die jedoch in keinem unmittelbaren Zusammenhang
mit der Erfindung stehen und auf die daher auch nicht näher eingegangen wird.
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Im Kolonnensumpf 1 der Trennkolonne2 ist ein pneumatischer Niveauthermostat
3 angeordnet, dessen Fühlerschaft 4 in eine zur Strömungsdämpfung dienende offene
Anordnung 5 ragt. Der mit der Abblasdüse des Thermostaten 3 in Verbindung stehende
Steuerluftleitungsteil 6 ist einerseits über die Einstelldrossel 7 und die Reduzierstation
8 mit dem Druckbehälter 9 und anderseits mit dem den Abfluß des Sumpfproduktes steuernden
Mengenventil 10 verbunden. Der Kolonnensumpf 1 enthält weiterhin noch die mit Dampf
beschickte Heizanlage 12. Am Ausgang dieser Heizanlage 12 liegt ein Thermostat 13,
der das als Druckreduzierventil ausgebildete Ventil 11 steuert.
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Die Wirkungsweise dieser Niveauregelung ist die, daß der auf eine
Temperaturdifferenz zwischen Flüssigkeit und darüber befindlichem Dampf ansprechende
Niveauthermostat entsprechend dem jeweils vorhandenen Temperaturgefälle Steuerluft
abbläst, wodurch dann der Durchlaß des Ablaufventils 10 mehr oder weniger stark
geöffnet bzw. geschlossen wird. Die Folge davon ist, daß in Abhängigkeit von der
herrschenden Temperaturdifferenz jeweils mehr oder weniger Sumpfprodukt aus dem
Kolonnensumpf abfließt und auf diese Weise ein gestörtes Gleichgewicht im Kolonnensumpf
durch diese Mengenregelung wiederhergestellt wird. Da der auf dem Ausdehnungsprinzip
beruhende Niveauthermostat eine sehr hohe Ansprechempfindlichkeit besitzt, wird
ein außerordentlich befriedigendes Arbeiten der Kolonne und damit ein aus dem Kolonnensumpf
geführtes einwandfreies Sumpfprodukt erreicht.
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Eine weitere Ergänzung der vorstehend beschrie benen Niveauregelung
kann auch noch dadurch er-
reicht werden, wenn der Niveauthermostat 3 außer dem Ablaufventil
10 noch ein Zulaufventil 14 für das Gemisch steuert, das mit dem Niveauthermostat
3 iiber die in der Abbildung gestrichelt eingezeichnete Steuerluftleitung 15 verbunden
ist. Bei dieser Anordnung wird demnach mit einem Niveanthermostaten ein doppelter
Regelvorgang durchgeführt, und zwar sowohl eine Zulauf- als auch eine Ablaufregelung.
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Mit dieser Regelanordnung werden besonders günstige Regelverhältnisse
geschaffen, die in zuverlässiger Weise die Entnahme eines einwandfreien Sumpfproduktes
ermöglichen.
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Die erfindungsgemäße Regelanordnung ist natürlich nicht nur auf das
in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel begrenzt. Obwohl für die Regelung
von Destillationskolonnen das pneumatische Regelverfahren zufolge der hohen Betriebssicherheit
das Gegebene ist, kann selbstverständlich die Erfindung in Verbindung mit anderen
Regelverfahren, beispiels" weise mit einem elektrischen Regelverfahren gebracht
werden, wofür dann Kontaktthermostate dienen.
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PATENTANSPROCHE 1. Regeleinrichtung zur Aufrechterhaltung einer bestimmten
Flüssigkeitshöhe im Sumpf einer Trennkolonne, dadurch gekennzeichnet, daß als Niveauregler
an Stelle eines Schwimmers ein pneumatischer oder Kontaktthermostat (3) in der Höhe
des aufrechtzuerhaltenden Flüssigkeitsspiegels im Kolonnensumpf angeordnet ist und
auf ein den Flüssigkeitsstand regelndes Ventil (10) einwirkt.