DE1910985B2

DE1910985B2 - Verfahren und vorrichtung zur regelung einer kontinuierlichen arbeitenden verdampfungskristallisationsanlage

Info

Publication number: DE1910985B2
Application number: DE19691910985
Authority: DE
Inventors: Jean Claude Hellemmes; Windal M. Georges Roubaix; Giorgi (Frankreich)
Original assignee: Societe Fives Lille-Cail, Paris
Priority date: 1968-03-04
Filing date: 1969-03-04
Publication date: 1971-12-30
Also published as: PL69880B1; FR1588799A; DE1910985A1; US3680621A; BE728922A; ES364338A1; NL6903353A; GB1227701A

Description

Die Erfindum; hetrilil ein Verfahren /Ui' Regelung einer kiiiitinnu.-rlich arbeilenden Verdampfungskrisiallisaiionsanlagc mit mehreren Zellen, die das Produkt während tier kristallisation aufeinandenolgend durchläuft, wobei die der letzten Zelle zugeführte Menge an nichigesättigter Lösung und oder die Beheizung der let/ten Zelle in .Abhängigkeit von dem in dem die lei/ie Zelle \erlassenden Gut enthaltenen Prozentsat/, an Kristallen oder Trockenmasse geregell wird. Derartige Anlagen werden insbesondere in der Zuckerindustrie verwendet, um Zuckerkristalle ausgehend Min Zuckersaft zu erzeugen. Damit die Kristallisation unter günstigen Bedingungen erfolgt, d. h., damit ein hoher Prozentsatz des in der zu behandelnden Masse in Lösung befindlichen Zuckers zur Kristallisation gelangt und um gleichförmige und große Kristalle zu erhalten, muß der Zustand der Masse während der Kristallisation an mehreren Stellen der Anlage gesteuert werden.

Es ist bekannt, die Zufuhrmenge an ungesättigter I.ösuni> für jede Zelle und oder den Druck des Heizdampfes in Abhängigkeit von Änderungen bestimmter Parameter, beispielsweise der Temperatur der (Hissigen Phase des Produktes während der Kristallisation oder seiner Konzentration an kristallisationsfähigen Bestandteilen, zu regeln, wobei für jede Zelle ein eigner Regler eingesetzt wird, der von den für die betreuende Zelle geltenden, durch Fühl- oder Meßorgane ermittelten \verte beeinflußt ist.

Nachteilig ist bei den bekannte . Verfahien. daß entsprechend der Anzahl der geregelten Zellen oder Zellengruppen eine entsprechende .· *nzahl von auf den genannten Prozentsatz an Kristallen oder Trokkenmasse ansprechende Ist-Wert-Geber und eine entsprechende Anzahl vollständiger Regelkreise vorgesehen werden muß. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Regelung zu schalten, das geringeren Aufwand erfordert.

Eifmdungsgcmäß wird diese Aufgabe, ausgehend vein einem Regeherfahren der eingangs genannten Art. dadurch gelöst, daß die Regelung der Zufuhrmenge an nichtgesättigter Lösung und oder der Beheizung der vor der letzten Zelle angeordneten Zellen oder Zellengruppen Signale verwendet werden, die von einem gemeinsamen im Regelkreis der letzten Zelle enthaltenen und von !cm in dem die letzte Zelle verlassenden Gut enthaltenen Prozentsatz an Kristallen oder Trockenmasse beeinflußten Meßorgan geliefert und über /if'-Glieder, deren Zeitkonstante um so !•lößcr ist. je weiter die Entfernung der Zelle oder Allen!·; lippen von tier letzten Zelle ist. izelcitet werden.

lic: dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein em/ii'ei Regle! liir die Regelung mehrerer Zellen verv. endet v.udcn. wodurch die Regelung der gesamten ,Anlage nut geringeren Kosten durchgeführt werden kann.

Die Signale, welche für die Regelung der Zufuhrmenge an nichtgesättigler Lösung und'oder der Beheizung der vor tier letzten Zelle angeordneten Zellen oder Zellengruppen verwendet werden, werden vorteilhaft von einem das Meßorgan bildenden Mengenmesser als Eiinktion der Zulaiil'mengc zur letzten Zelle geliefert.

Die Erfindung betrill't weiter eine Vorrichtung zu Regelung einer mehrere, mit Heizbündel versehene unil von dem Produkt während der Kristallisation iuii'-'iiianderfoluend durchlaufende Zellen aufweisenden, kontinuierlich arbeilenden Verdampfungskristallisation·,anlage, die Einrichtungen zur BeeinlUissung tier Zufuhrmenge an nichtgesättigler Lösung und oder der Beheizung der Zellen oder Zellengruppeii enthüll, wobei die für die letzte Zelle bestimmte Einrichtung als Regelkreis ausgebildet ist, der als Ist-Wert-Geber ein an der Auslaßseite der Anlage angeordnetes MeLlorgan enthält. Gemäß der Erfindung sind die die Zufuhrmenge an nichtgesättigter Lösung und oderderBeheizung von vorhergehend zur letzten Zelle angeordneten Zellen oder Zellengruppen steuernden Einrichtunger, über vorgeschaltete /ifJ'-Glieder mit dem N'eßorgan oder mit einem gemeinsamen, vom Regelkreis der letzten Zelle beeinflußten Organ verbunden und es ist die Zeitkonstante des jeder Einrichtung vorgeschalteten AiC-Gliedcs um so größer, je weiter von der letzten Zelle die Zelle oder Zellengruppe entfernt ist, der die betreffende Einrichtung zugeordnet ist.

Vorzugsweise ist das vom Regelkreis der letzten Zelle beeinflußte Organ ein in der in die letzte Zelle mündenden Zuführleitung angeordneter Mengenmesser, der dem vom Regelkreis der letzten Zelle beeinflußten Regelventil nachgeschaltet ist.

Im folgenden wird als nicht beschränkendes Beispiel an Hand der Zeichnung eine kontinuierlich arbeitende Verdampfungskristallisationsanlage beschrieben, weiche eine Regelvorrichtung entsprechend der Erfindung aufweist.

Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Anlage enthält einen kontinuierlich arbeitenden Kristallisationsapparat, welcher aus einem liegenden zylindrischen Kessel 10 besteht, welcher durch Querwände 12 in mehrere Zellen aufgeteilt ist, in denen Heizkörper 14 angeordnet sind. Der dargestellte Apparat enthält sieben Zellen 1 bis 7. \vob»^-: klar ist. daß auch eine andere Anzahl von Zellen verwendet werden kann. In diesem Apparat werden zwei aus Platten bestehende Heizkörper verwendet, weiche für mehrere Zellen gemeinsame Heizelemente aufweisen. Es könnte auch nur ein einziger Heizkörper mit für alle Zellen gemeinsamen Heizelementen oder auch im Gegenteil für jede ein getrennter Heizkörper verwendet werden.

In der I leizdampf-ZuleiUmg 16 ist ein Ventil 18 angeordnet, das von einem Regler 20 gesteuert wird, der den Dampfdruck in den Heizkörpern auf einem konstanten, vorbestimmten Wert hält.

Das zu behandelnde Produkt, im vorliegenden Fall Zuckersaft, wurde vorausgehend in einem getrennten Apparat eingedickt und mit Kristallkeimen vermischt. Diese Mischung wird über eine Leitung 22. in der ein Mengenregler 24 angeordnet ist. in die erste Zelle 1 des Krislallisationsapparates eingeführt und gelangt dann durch Öffnungen in den Ouervvänden 12 von einer Zelle zur anderen und schließlieh an der Stelle/? von der letzten Zelle 7 abgeführt.

In jeder Zelle wird ein Teil des Zuckersaftes durch die von der Kondensation des Dampfes in den Hcizkörpern gelieferten Wärme verdampft, wobei ein Teil des darin enthaltenen Zuckers auskristallisiert. Um die Konzentration des Zuckersaftes und den Prozentsatz an Kristallen in jeder Zelle auf geeigneten Werten zu halten, wird in die Zellen nichtgcsältigter Saft eingeführt, wobei die Zufuhrmenge in der nachstehend beschriebenen Weise geregelt wird.

Die Regelung der Menge an nichtgesättigtem Saft, welche icdcr der beiden ersten Zellen 1. 2 zugeführt

wild, erfolgt so. dall die Saflkonzeniration gleich und aiii einem unbestimmten Wen bleibt, /.u diesem Zv,eck wird in jeder der /eilen 1, 2 die Sal'tkon/.entralion. beispielsweise durch ein·; Widerstandsmessung, ermittelt, und ein Keuler 26 vergleicht diesen Ist-Wert mil einem Soll-Werl und steuert heim Auftreten einer Isi-Soll-Wert-Dilleren/ ein in der SaItzuluhrleiumg angeordnetes Ventil 28 so, daß die Differenz gleich Null wird.

Die Menge des den anderen Zellen zugeführten ia nichtgesüiiiuien Saftes wird in Abhängigkeit von dem Prozentsatz an Kristallen oder dem Prozentsatz an Trockenmasse (Brix-Wert) das an der Stelle B dem Krisiallisaihmsapparai vorlassenden Gutes geregelt. Den prozentualen Anteil an Kristallen (Brix-Weri) ermittelt ein in der Leitung 32 vorgesehenes Meßorgan 30. Hierzu kann ein zu diesem Zweck bekanntes Gerät Anwendung linden. Den gemessenen Ist-Wert vergleicht ein Regler 34 mit einem vorbestimmten Soll-Wert und steuert ein Ventil 36, d'is die Menge an nichtgesättigtem Zuckersaft bestimmt, der in die letzte Zelle 7 eingeführt wird, und zwar so, daß der Prozentsatz an Kristallen (Brix-Werl) auf einer vorbestimmten Größe gehalten wird.

Die den vorhergehend angeordneten Zellen 3 bis 6 zugt führte Gesamtmenge an nidugesättigtem Saft wird von einem Ventil 40 bestimmt, das in einer Verteilerleitung 42 angeordnet ist. Mit in den zu den Zellen 3 bis 6 führenden Speiseleitungen enthaltenen Ventilen 44 können die den Zellen zugeführten Mengen in vorbestimmten Verhältnissen gleichgehalten werden.

Das Ventil 40 wird von einem Mengenregler 46 gesteuert, dessen Soll-Wert eine Funktion der in die Zelle 7 gelangenden Ziifulirmenge ist. welche von einem Organ 38 gemessen wird. Das den Soll-Wert des Reglers 46 bestimmende Signal wird von einer Vorrichtung 48 geliefert, der über ein WC-Glied 50 ein der Speisemenge der Zelle proportionales Signal zugeführt wird. Das WC-Glied kann aus jedem clek-Irischen, pneumatischen, hydraulischen oder sonstigen System bestehen, das ein dem Signaldurchtritl einen Widerstand entgegensetzendes Glied R und ein als Kapazität wirkendes Glied C enthält i;nd das als Tiefpaß-Filtci wirkt.

Die Vorrichtung 48 gibt an ihrem Aussiang ein Signal ab. das eine lineare Funktion des an den Hingang angelegten Signals darstellt, dergestalt, daß die Abgabcmenge ./ der Leitung 42 im stabilen oder stationären Zustand der Formel J a)l · Λ entspricht. 5^C wobei α und h Konstante sind und /7 die in die Zelle 7 eingespeiste Menge ist. Die Vorrichtung 48 isl so ausgebildet, daß man die Werte \on α und /' abhängig von den F.igenschaften des auszukristallisierenden Produktes einstellen kann, wobei h im Sonderfall den Wert Null annehmen kann.

Das WC-Glied, über das das von dem Mcnger.meßorgan 38 gelieferte Signal zur Vorrichtung 48 geleitet wird, vermindert die Änderungsgeschwindigkeit dieses Signals dergestalt, daß die Änderungen in der Speisemengc fur die Zelle 7. welche unter dem Einfluß des Reglers 74 erfolgen, geringere Veränderungen in der Leitung 42 hervorrufen. Ferner glättet das WC-Glied das von dem Organ 38 kommende Signal, d. lt.. es vcrmindc.'. seine Amplitude bei schnell verlaufenden Änderungen von einem Sinn zum anderen. Man kann diese Änderung als schnell ansehen, da die Dauer klein gegen die Zeitkonstantc des RC-Gliedes i: 1 Die /eilkoilslaille des Ii ( -Gliedes ist im wesentlichen uleich der Zeit, die -Jas Produkt^ während der Kristallisation benötigt, um \on der Zelle 3 zur Zelle 7 zu gelangen.

Der Prozentsatz an Kristallen (Bri\-Weit) des an der Stelle /> aus dem krisiallisaiionsapparal abgezogenen Produktes wird dadurch auf einen vorbestimmten Soll-Wert gehalten, indem schnell auf die Speisemenae für die Zelle 7 und langsamer auf die Speisemenge für die Speisemenge für die Zellen 3 bis 6 eingewirkt wird.

An Stelle die Gesamtspeisemenge für die Zellen 3 bis 6 zu regeln, kann auch die jeder dieser Zellen zugeführte Menge einzeln geregelt weiden, indem für jede Zelle eine Regelvorrichtung entsprechend der beschriebenen verwendet wird, wobei die Werte von n und b und die Zeitkonstanten für jede Vorrichtung unterschiedlich gewählt werden. Es ist auch möglich, aus mehreren Zellen besteh· "de Gruppen getrennt voneinander zu regeln.

Zur Regelung der für die Speisung der Zellen 3 bis Γ» bestimmten Menge kann auch entweder das Eingangs- oder Ausgangssignal des Reglers 34 oder eir:^ andere, diesen Signalen proportionale Größe verwendet werden. In diesem Fall kann die Vorrichtung 48 durch einen Regler ersetzt werden, der den Solf-Wert des Reglers einstellt oder der direkt auf das Ventil 40 einwirkt.

Der Kristallisationsapparat kann erfmdungsgemäß auch durch Einwirkung auf den Druck des Heizdampfes geregelt werden, indem für jede Zelle oder Zellengruppe getrennte Heizkörper vorgesehen werden.

Obwohl zur Regelung auch elektrische oder elektronische Regler verwendet werden können, eignen sich pneumatische Vorrichtungen am besten für die Zwecke der vorliegenden Erfindung.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung einer kontinuierlich arbeitenden Verdampfungskristallisationsanlage mit mehreren Zellen, die das Produkt während der Kristallisation aufeinanderfolgend durchläuft, wobei die der letzten Zelle zugeführte Menge an nichtgesättigter Lösung und oder die Beheizung der letzten Zelle in Abhängigkeit von dem in clem die letzte Zelle verlassenden Gut enthaltenen Prozentsatz an Kristallen oder Trockenmasse geregell wild, dadurch gekennzeichnet, daß für die Regelung der Zufuhrmenge an nichtgesättigter Lösung und oder der Beheizung der vor der letzten Zelle angeordneten Zellen oder Zellengruppen Signale verwendet werden, die von einem gemeinsamen im Regelkreis der letzten Zelle enthaltenen und von dem in dem die letzte Zelle verlassenden Gut ?nthaltencn Prozentsatz an Kristallen oder Trockenmasse beeinflußten Meßorgan geliefert und über ßC-Glieder, deren z.fitkonstante um so größer ist. je weiter die Entfernung der Zelle oder Zclleiigruppen von der letzten Zelle ist. geleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Signale von einem das Meßorgan bildenden Mengenmesser (38) als Funktion der Zulaufmencc zur letzten Zelle (7) geliefert werden.

3. Vorrichtung zur Regelung einer mehrere mit Heizbündel versehene und von dem Produkt während der Kristallisation aufeinanderfolgend durchlaufene Zellen aufweisenden, kontinuierlich arbeitenden Verdampfungs-Kristallisationsanlagc. die Einrichtungen zur Beeinflussung der Zufuhrmenge an nichtgesättigter Lösung und'oder der Beheizung der Zellen oder Zellengruppen enthält, wobei die für die letzte Zelle bestimmte Einrichtung als Regelkreis ausgebildet ist. der als u> Ist-Wert-Geber ein an der Auslaßseite der Anlage angeordnetes Meßorgan enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zufuhrmenge an nichtgesättigter Lösung und/oder der Beheizung von vorhergehend zur letzten Zelle (7) angeordneten Zellen oder Zellengruppen (3 bis 6) steuernden Linrichtungen (40. 46. 48) über vorgeschaltet! WC "-Glieder (50) mit dem Meßorgan (30) oder mi einem gemeinsamen, vom Regelkreis der letzter Zelle (7) beeinflußten Organ (38) verbunden sind und daß die Zeitkonstante des jeder Hinrichtimi (40. 46. 48) vorgeschalteten WC-Gliedes um se größer ist. je weiter von der letzten Zelle die Zelli oder Zellengruppe entfernt ist. der die betreffend! Hinrichtung zugeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3. dadurch ge kennzeichnet, daß das vom Regelkreis der letzter Zelle (7) beeinflußte Organ (38) ein in der in dis letzte Zelle mündenden Zuführleitung angeordneter Mengenmesser ist. der dem vom Rcgelkrei; der letzten Zelle beeinflußten Regelventil (36 nachcesehaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen