DE1078541B

DE1078541B - Adjustable heating device for rectifying columns

Info

Publication number: DE1078541B
Application number: DEG21466A
Authority: DE
Inventors: Dr Heribert Wenzel
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1957-02-09
Filing date: 1957-02-09
Publication date: 1960-03-31

Description

Regelbare Heizeinrichtung für Rektifiziersäulen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Beheizen von technischen Rektifiziersäulen, insbesondere die Dampfbeheizung für Regeneriersäulen von Gaswaschanlagen. Die Beheizung,derarti,ger Regeneriersäulen wurde bisher meistens direkt mit Dampf aus technischen Kesselanlagen durohgeführt. Die Regelung erfolgte im allgemeinen durch Beeinflussung des Kondensatablaufs derart, daß man, um die Wärmezufuhr zu vermindern, den Kondensatabfluß drosselte und so durch ein Anheben des Kondensatspiegels in der Heizschlange eine Verkleinerung von deren wirksamer Austauschfläche bewirkte. Umgekehrt wurde durch Öffnen des Kondensatventils eine Steigerung des Wärmeumsatzes hervorgerufen.Controllable Heating Device for Rectifying Columns The invention relates to a device for heating technical rectifying columns, in particular the Steam heating for regeneration columns in gas washing systems. The heating, like that So far, regeneration columns have mostly been operated directly with steam from technical boiler systems durohead. The regulation was generally carried out by influencing the condensate drain in such a way that in order to reduce the supply of heat, the condensate drain was throttled and thus a reduction in size by raising the condensate level in the heating coil caused by their effective exchange surface. The reverse was done by opening the condensate valve caused an increase in the heat turnover.

Diese Art der Regelung hat den Nachteil, daß man zwar durch Ablassen von Kondensat die Heizfläche beliebig schnell vergrößern kann, daß aber die Verminderung der Wärmezufuhr nur sehr langsam erreicht werden kann, da das Volumen des Kondensat anfalls im Verhältnis zum Volumen des zu füllenden Heizschlangenteils immer sehr klein ist. Diese Trägheit der Regelung wirkt sich besonders ungünstig aus durch den praktisch stets vorhandenen Inertgasgehalt des technischen Dampfes. Das in der Heizschlange sich ansammelnde Inertgas verschlechtert die Wärmeübertragung immer mehr, so daß man genötigt ist, das Kondensatventil ständig weiter aufzudrehen, bis der Flüssigkeitsabschluß verschwindet und das Inertgas entweicht. Nun wird schlagartig die volle Heizleistung wirksam, und es besteht keine Möglichkeit, sie schnell auf den Sollwert zu reduzieren. This type of regulation has the disadvantage that you can by draining of condensate can increase the heating surface as quickly as desired, but that the reduction the supply of heat can only be achieved very slowly, since the volume of the condensate always very high in relation to the volume of the heating coil part to be filled is small. This sluggishness of the regulation has a particularly unfavorable effect the inert gas content of the technical steam that is practically always present. That in the Inert gas that collects in the heating coil always worsens the heat transfer more, so that you have to keep opening the condensate valve until the liquid seal disappears and the inert gas escapes. Now it is suddenly the full heating power is effective, and there is no way to get it up quickly reduce the setpoint.

Es ist auch eine indirekte Säulenbeheizung bekanntgeworden (vgl. zum Beispiel USA.-Patentschrift 2 281 282), bei der eine in einem von der Säule getrennten Vorratsbehältnis befindliche Erhitzungssubstanz durch das untere Ende der Säule, der Säulensumpf, fortlaufend umgewälzt wird, während das Vorratsbehältnis von dem eigentlichen Erhitzungsmsitbel, insbesondere dem Dampf aus einer technischen Kessel an lage, beheizt wird. Die Zufuhr des technischen Dampfes ist bei dieser bekannten Ausführung in Abahängigkeit von der Temperatur eines bestimmten Säulenbodens geregelt. Gemäß anderen bekannten Ausführungsformen wird die Umlaufflüssigkeit durch eine Kondensatregulierungsvorrichtung geregelt, welche an den technischen Dampfkessel angeschlossen ist. Auch diese Anordnung ermöglicht keine einwandfreie Regelung der Heiztemperatur. Die Regulierungsschwierigkeiten sind besonders groß, wenn die Sumpftemperatur der Säule unterhalb der Siedetemperatur des Erhitzungsmittels liegt - bei Verwendung von Wasser also unterhalb 1000 C - und infolgedessen der Dampf sich in das Gebiet des Unterdruckes bei der Regulierung entspannen kann. In diesem Fall versagt die Kondensatabregulierungsvorrichtung (Schwimmerkondenstopf oder Labyrinthstauer), was eine stark pendelnde Wärmeübertragung zur Folge hat. Indirect column heating has also become known (cf. e.g. U.S. Patent 2,281,282), one in one of the column separate storage container located heating substance through the lower end the column, the column sump, is continuously circulated while the storage container from the actual heating medium, especially the steam from a technical one Boiler system that is heated. The supply of the technical steam is with this known design as a function of the temperature of a certain column bottom regulated. According to other known embodiments, the circulating liquid is through a condensate regulation device, which is connected to the technical steam boiler connected. This arrangement also does not allow proper regulation of the Heating temperature. The regulation difficulties are especially great when the sump temperature the column is below the boiling point of the heating medium - when in use of water so below 1000 C - and as a result the steam moves into the area of the negative pressure can relax during regulation. In this case fails Condensate regulating device (float trap or labyrinth dam), which results in a strongly oscillating heat transfer.

Weiterhin sind in Laboratorien undhalbtechnischen Betrieben regelbare Einrichtungen zur Heizung des Kolonnensumpfes bekanntgeworden, bei denen ein Regelventil zur Feinregulierung der Heizldampfmenge für den Säulensumpf vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von einer Temperatur- oder Druckmessung in der Kolonne arbeitet. Für die Regelung der Heilzdampfzufuhr zu den in groß technischem Maßstab arbeitenden Säulen ist diese Methode jedoch unzureichend, da sie in diesen eine Rektifikation bzw. Regenerierung unter weitestgehender Ausschaltung von Temperaturschwankungen nicht erlaubt. Furthermore, they can be regulated in laboratories and semi-technical companies Devices for heating the column bottom become known in which a control valve for fine regulation of the amount of heating steam for the column sump is provided, the works depending on a temperature or pressure measurement in the column. For regulating the supply of medicinal steam to those working on a large technical scale However, this method is inadequate for columns, as it requires rectification in these columns or regeneration with the greatest possible elimination of temperature fluctuations not allowed.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine indirekte Säulenbeheizung für technische Anlagen zu schaffen, welche für alle Temperaturen mit hinreichender Genauigkeit die jeweils erforderliche Wärmezufuhr liefert. The object of the invention is to provide an indirect To create column heating for technical systems, which for all temperatures supplies the required heat supply with sufficient accuracy.

Die Erfindung geht von der bisher bei technischen Anlagen üblichen Regelmethode aus. Sie betrifft demgemäß eine regelbare Heizvorrichtung für technische Rektifiziersäulen, insbesondere Regeneriersäulen, bestehend aus einem den Säulensumpf beheizenden Umlauferhitzersystem, welches seinerseits außerhalb der Säule von einem in Abhängigkeit von einer für das Umlaufsystem charakteristischen Größe geregelten Erhitzer erhitzt wird; das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, daß bei unterhalb der Siedetemperatur des Erhitzungsmittels liegenden Sumpftemperaturen der Säule für das Umlauferhitzungssystem ein zusätzliches Regelventil zur Feinregulierung der Heizdampfmenge für den Säulensumpf in direkter Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz-oder Druckdifferenzmeßvorrichtung für zwei übereinanderliegende Säulenpunkte vorgesehen ist. The invention is based on what has hitherto been customary in technical systems Control method. It accordingly relates to a controllable heating device for technical Rectifying columns, in particular regeneration columns, consisting of a column sump heating circulation heater system, which in turn is outside the column of a regulated as a function of a variable that is characteristic of the circulation system Heater is heated; the essential feature of the invention is that at bottom temperatures below the boiling point of the heating medium the column for the circulation heating system has an additional control valve for fine adjustment the Amount of heating steam for the column sump as a direct function of a temperature difference or Differential pressure measuring device provided for two superimposed column points is.

Das Umlauferhitzungssystem besteht insbesondere aus einem von der Säule getrennten Kessel, ,der mit einer geeigneten Flüssigkeit - vorzugsweise der gleichen, welche beim Regenerierverfahren als Lösunt,smittel benutzt wird - gefüllt ist und von dem ein Rohrsystem zum Umlauf der Flüssigkeit durch den Säulensumpf führt. Anstatt durch den Säulensumpf eine Heizschlange zu führen, ist es gemäß einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens auch möglich, die im Säulensumpf befindliche Flüssilgkeit selbst unmittelbar durch das Umlaufsystem umzuwälzen. The circulation heating system consists in particular of one of the Column separate boiler, which with a suitable liquid - preferably the which is used as a solvent in the regeneration process - filled is and of which a pipe system for circulating the liquid through the column sump leads. Instead of running a heating coil through the column sump, it is according to one special training of the inventive concept also possible, the one located in the column sump To circulate the liquid itself directly through the circulation system.

Die Regelung kann grundsätzlich von Hand durchgeführt werden. Um jedoch den besonderen Vorteil der Anordnung nach der Erfindung voll ausnutzen zu können, ist es zweckmäßig, automatisch zu regeln. Die Feinregulierung innerhalb des Umlaufsystems geschieht in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße der Säule, z. B. Druck, Temperatur, Temperaturdifferenz oder Druckdifferenz. Bei einem Umlauferhitzungssystem mit einer im Vorratsgefäß verdampfenden Flüssigkeit und aus dem Säulensumpf rückgeführten Kondensat ist das Regelventil in der Dampfzuführungsleitung angeordnet. Zur Regelung des das Vorratsbehältnis beheizenden Heizdampfes ist das ebenfalls automatisch geregelte Ventil zweckmäßig in der Kondensatableitung angeordnet. The regulation can in principle be carried out by hand. Around however, to take full advantage of the particular advantage of the arrangement according to the invention it is useful to regulate automatically. The fine adjustment within the circulation system is done depending on an operating size of the column, z. B. pressure, temperature, temperature difference or pressure difference. With a circulation heating system with a liquid evaporating in the storage vessel and recycled from the column sump The control valve is located in the steam supply line for condensate. Regarding the regulation of the heating steam heating the storage container is also automatically regulated The valve is expediently arranged in the condensate drain.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Heizeinrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. In the drawing is an embodiment of the heating device according to the invention shown for example.

1 bedeutet eine Regeneriersäule bekannter Bauart, durch deren Sumpf eine Heizschlange 2 gelegt ist, welche von einem Vorratsbehältnis 3 mit Dampf in Richtung des Pfeiles 4 beschickt wird. Das sich hierbei bildende Kondensat wird durch die Leitung 5 in das Behältnis 3 zurückgeführt. Zur Verdampfung des flüssigen Heizmittels 6 im Vorratsbehältnis 3 ist eine Heizschlange 7 vorgesehen, welche über eine Dampfzuführungsleitung 8 mit einem Dampfkessel verbunden ist, in welchen das sich hierbei bildende Kondensat über eine Leitung 9 zurückführbar ist. Zur Grobregulierung des Heizdampfes aus der Leitung 8 ist in der Kondensatleitung 9 ein Regelventil R2 vorgesehen, welches von einem den Dampfdruck im Behältnis 3 messenden DruckmeßinstrumentP betätigt wird. Rp bedeutet einen pneumatischen Regler, durch den Idie Regelung des Ventils R2 selbsttätig ermöglicht ist. 1 means a regeneration column of known type, through its sump a heating coil 2 is placed, which from a storage container 3 with steam in Direction of arrow 4 is charged. The condensate that forms here is returned through the line 5 into the container 3. To evaporate the liquid Heating means 6 in the storage container 3, a heating coil 7 is provided, which over a steam supply line 8 is connected to a steam boiler in which the condensate which forms in this case can be returned via a line 9. For rough adjustment of the heating steam from line 8 is a control valve in condensate line 9 R2 is provided, which is measured by a pressure measuring instrument P is operated. Rp means a pneumatic regulator through which the regulation of the Valve R2 is automatically enabled.

In der Dampfleitung indes Umlauferhitzungssystems ist zur Feinregulierung ein Ventil R1 angeordnet, welches über einen Regler Rdp von einem Druckdifferenz'meßinstrument X P beeinflußbar ist. 10 bedeutet ein Sicherheitsventil.In the steam line, however, there is a circulation heating system for fine adjustment a valve R1 is arranged, which via a controller Rdp of a Druckdifferenz'meßinstrument X P can be influenced. 10 means a safety valve.

Die Einrichtung wird in der Weise betrieben, daß das Grobventil R2 durch den Druckregler Rp auf konstanten Druck im Heizkreis und das Feinventil Rt auf konstanten Säulenwilderstanid oder, falls das Lösungsmittel im Säulensumpf nicht siedet, sondern mit Inertgas gestrippt wird, auf konstante Sumpftemperatur geregelt wird. Wird der Wärmestoß in der Heizschlange des Kessels 3 wirksam, z. B. dadurch, Idaß sich in feder Schlange 7 ein Inertgaspolster gebildet hat, das durch Öffnen des Ventils R2 schlagartig beseitigt wird, so schließt zunächst der Druckregler Rp das Ventil Ri; der Druck P wird aber weitersteigen wegen indes nur langsamen Kondensatanfalles. Dadurch erhöht sich die Temperaturdifferenz an der Säulenschlange, weshalb der ReglerRSp am Ventil R1 in schließendem Sinne eingreift und dadurch die wirksame Heizfläche der Säulenschlange 2 so weit reduziert, daß der Säulenwiderstand erhalten bleibt. The device is operated in such a way that the coarse valve R2 through the pressure regulator Rp to constant pressure in the heating circuit and the fine valve Rt on constant column wild stanide or, if the solvent in the column bottom is not boils, but is stripped with inert gas, regulated to a constant sump temperature will. If the heat surge in the heating coil of the boiler 3 is effective, z. B. by Id that an inert gas cushion has formed in spring snake 7, which by opening of valve R2 is abruptly eliminated, the pressure regulator closes first Rp the valve Ri; however, the pressure P will continue to rise because it is slow Condensation. This increases the temperature difference at the column queue, which is why the controller RSp intervenes on valve R1 in the closing sense and thereby the effective heating surface of the column coil 2 reduced so far that the column resistance preserved.

Der Kesselrdruck P steigt so lange, bis die Temperaturdifferenz an der Heizschlanyre,des Kessels genügend klein geworden ist. Danach sinkt der Druck P wieder ab, und die in der Kesselflüssigkeit gespeicherte Wärme wird allmählich verbraucht, bis der Druck P seinen Sollwert erreicht. Danach arbeitet die Regelung normal, bis in der Heizschlange !die Inertgasansammlung zu groß und eine Wiederholung des geschilderten Vorganges notwendig wird.The boiler pressure P rises until the temperature difference increases the heating coil, the boiler has become sufficiently small. Then the pressure drops P decreases again, and the heat stored in the boiler liquid gradually increases consumed until the pressure P reaches its setpoint. After that, the regulation works normal, until the inert gas accumulation in the heating coil is too large and one repetition the described process becomes necessary.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Adjustable heating device for technical rectification columns, in particular regeneration columns, consisting of a circulation heating system that heats the column sump, which in turn outside the pillar of one depending on one for the circulation system of characteristic size regulated heater is heated, thereby characterized in that at below the boiling point of the heating agent Bottom temperatures of the column for the circulation heating system an additional control valve (Rl) for fine control of the amount of heating steam for the column sump in direct dependence from a Temperaturmeßdiffererz- or Druckdifferenzmeßvorrichtung (Rzl p) for two superimposed pillar points is provided.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the Heating system for the evaporation boiler of the circulation heating system for coarse control a control valve (R2), which is arranged in the I <ondensatabteilung, is provided is.

3. Apparatus according to claim2, characterized in that for automatic Regulation of the coarse valve (R2) a pressure measuring device (P) for the vapor pressure in the Evaporation boiler is provided.

References considered: U.S. Patents No. 2,764 536, 2,232,840, 2,086,808, 1940802; "Chemie-Ingenieur-Technik", 1949, pp. 9 to 14.