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Einrichtung zur Regelung einer Destillationskolonne Bei Destillationskolonnen
wird bekanntlich die Reinheit des Pro= duktes bzw. der Produkte durch Vergrößerung
des Verhältnisses der rUckge£Uhrten Produktmenge zur abgegebenen erhöht. Bisher
hat man die Qualität des abgegebenen Produktes durch Ziehen und an schließendes
Analysieren von sogenannten Labor-Proben bestimmt.
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Es ist auch schon bekannt, die Produktqualität durch einen schrei
benden Analysator, z. B. einen Chromatographen, laufend zu kon= trollieren, wobei
aber zur Erhöhung der Genauigkeit auch Labor-Proben untersucht werden, jedoch in
wesentlich größeren Abstän den, als bei Nichtverwendung eines quasikontinuierlich
arbeiten= den Analysators. Das Analysenergebnis wurde bisher in der Weise verarbeitet,
daß die Mengen von rückgeführtem und #bgegebenem Produkt von Hand aus durch Vorgabe
von anderen Sollwerten auf entsprechenden pneumatischen Durchflußreglern korrigiert
wurden.
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Nach der DAS 1,059.410 wird das Rücklaufverhältnis bereits auto matisch
auf Grund von Temperaturmessungen eingestellt und man erhofft dadurch eine bestimmte
Produkt zusammensetzung zu erzielen. Die Produktzusainmensetzung wird aber letztlich
nicht gemessen oder Uberwacht. DarUber hinaus wird das RUcklaufverh#ltnis nur in
zwei groben Stufen und nicht kontinuierlich eingestellt, was zu einer unnötigen
Beunruhigung der kolonne fUhren kann, Wohl stellt sich im zeitlichen Mittel jeder
gewünschte Zwischen wert ein, doch wäre ein derartiger Betrieb bei großen DeXstilla=
tionskolonnen
kaum denkbar.
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Auch die US-Pat.Schrift 3,085.050 stUtzt sich bei der Bestimmung der
Destillatszusammensetzung auf die Messung der Temperatur zwei= er charakteristischer
Punkte an der Kolonne und auf die Messung der äußeren Rtlckflußm,enge. Hieraus wird
indirekt der innere RUck= fluß bestimmt und Brr vorgewähltes Verhältnis zwischen
innerem Rückfluß und aufsteigender Dampfmenge einzuhalten getrachtet.
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Die Einhaltung dieses Verhältnisses ist hinsichtlich der Zusam= mensetzung
bzw. Reinheit des Destillates zwar eine notwendige, aber keine hinreichende Bedingung,
da offenbar auch andere Ko= lonnenparameter, wie Bodenzahl, Druck, Einlaufmenge,
Einlaufkon= zentration usw. Einfluß auf die Zusammensetzung des Destillates haben,
Während nach der genannten US-Pat.Schrift der Einfluß von atmosphärischen Störungen
auf die Destillatzusammensetzung aus= geschaltet werden soll, ist es das Ziel der
gegenständlichen, veiter unten beschriebenen Erfindung, jede Art von Störeinfluß
auf die Produkt-Zusammensetzung-zu vermeiden.
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Sowohl die US-Pat.Schrift als auch die vorher genannte DAS 1,059410
stUtzen sich bei der Bestimmung der Destillatzusammensetzung auf die Messung von
Temperaturen, die aber keinen eindeutigen Schluß auf die tatsächliche Produktzusammensetzung
zulassen Man hat also
auch schon versucht, den Betr#ieb der kolonne durch eine selbstt#tige Steuerung
zu austomatisieren, doch zeigte sich, daß die Schwankungen der Qualität des Ausgangs=
produktes nicht hinreichend klein gehalten werden konnten. Die Erfindung vermeidet
diesen Nachteil. Ihr Gegenstand ist nämlich eine Einrichtung zur Regelung der Zusammensetzung
bzw. Qualität eines oder mehrerer dem ropf, dem Sumpf oder anderen Stellen ei= ner
Destillationskolonne entnommenen rrodukte(s) durch Beein= Plus sung des Verhältnisses
von abgegebenerrckflieaender bzw.
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rückverdampfter Produktmenge mit dem besonderen Merkmal, daß die selbsttätige
Veränderung dieses die Zusammensetzung des Produktes beeinflussenden RUcklaufverhältnisses
im geschlossenen Regelkreis durch einen kontinuierlich oder quasikontinuierlich
arbeitenden, eine, mehrere oder alle tomponenten des Produktes erfassenden Analysator,
z, B. einen Gaschromatographen, erfolgt, u. zw. vor zugsweise Uber einen Pr-Regler.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Der Destillationskolonne D wird bei F das Einsatzprodukt zuge Führt
und bei E und A werden das Erzeugnis (Destillat) bzw. das Ablaufprodukt abgeführt.
Ein Teil des kondensierten Kopfproduk= tes wird der kolonne bei R wieder zugeführt.
In gleicher Weise wird ein Teil des Ablaufproduktes im verdampften Zustand bei V
in die kolonne zurückgefffhrt. Die Rückflußmenge wird im Durch= flußregler DR auf
einem vorgegebenen Sollwert gehalten. Die Vor= gabe dieses Sollwertes erfolgt nun
im Sinne der Erfindung nicht von Hand-aus, sondern selbsttätig, u. zv. in Abhängigkeit
vom Er= gebnis einer kontinuierlich oder quasikontinuierlich im Analysa= tor A durchgefUhrten
Analyse. Zu diesem Zweck wird das dem Aus= gangsverstärker V des Analysators A entnommene
Signal, vorzugs= weise ein eingeprägter Strom, dem Eingang eines PI-Reglers'zu=
geführt. Um das Regelsignal in die zur Beeinflussung des Durch= flußreglers DR geeignete
Form zu bringen, ist dem PI-Regler ein elektropneumatischer Wandler p/i nachgeschaltet,
der vom einge= prägten Ausgangsstrom des PI-Reglers gesteuert wird. Zur Be= stimmung
der Zusammensetzung des abgegebenen Produktes E ist der Analysator A mit einem Teilstrom
dieses Produktes beauf= schlagt. Ferner ist zur laufenden Aufzeichnung des Analysener=
gebnisses ein Schreiber S angeschlossen.
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Bei großen Destillationskolonnen kommen Zeitkonstanten in der Größenprdnung
von Stunden vor. Um eine Zusammenarbeit zwischen Regeleinrichtung und Kolonne zu
ermöglichen, werden in dem im Sinne der Erfindu#ng vorgesehflnen Pl-Regler driftfreie
Langzeit= glieder zur Verwirklichung großer Integralzeiten verwendet, wie insbesondere
digitale Bauteile oder Motorpotentiometer.
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Die Erfindung hindert es nicht, auch noch eine an sich bekannte vorwärtssteuerung
vorzusehen, durch die auch sehr große Schwad kungen der tonzentration des der Kolonne
zugeführten Einsatzpro= duktes auBgefangen werden können.
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Die Erfindung ist nicht nur auf die Regelung der Rückflußmenge
bei
Zweistoffkolonnen beschränkt, sondern kann auch zur Regelung der verdampften Menge
im Sumpf einer Zweistoffkolonn,e eingesetzt werden. Darüber hinaus kann die Erfindung
aber auch bei Mehr= stoffkolonnen zur Regelung mehr als einer Rückflußmenge heran
gezogen werden, wobei eine entsprechende Anzahl von Analysatoren zur Bestimmung
der Zusammensetzungen der einzelnen Seitenproduk= te (Teilerzeugnisse) vorgesehen
werden muß.
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P a t e n t a n s p r ü c h e = = = = = = = = = = = = = = = 11.Einrichtung
zur Regelung der Zusammensetzung bzw. Qualität eines oder mehrere dem Kopf, dem
Sumpf oder anderen Stellen einer Destillationskolonne entnommenen Produkte(s) durch
Be= einflussung des Verhältnisses von abgegebener zE UckPließender bzw. rückverdampfter
Produktmenge, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Veränderung dieses die
Zusammensetzung des Produktes beeinflussenden Rücklaufverhältnisses im geschlos
senen Regelkreis durch einen kontinuierlich oder quasikonti= nuierlich arbeitenden,
eine, mehrere oder alle Komponenten des Produktes erfassenden Analysator (A), z.
B. einen Gascbroma; tographen, erfolgt, u. sw. vorzugsweise über einen Pl-Regler.
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2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen das Rucklau£verhältnis
beeinflussenden, durch Veränderung eines Strömungsquerschnittes wirkenden Durchflußmengenreglers
(DR), dessen Sollwert selbsttätig in Abhängigkeit vom jeweiligen Analysenergebnis
verstellt wird, u. zw. vorzugsweise über einen elektropneumatischen Wandler (p/i),
der einem elek= tronischen Regler (PI-Regler) nachgeschaltet ist.
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3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ei= nen
dem Analysator (A) nachgeschalteten Verstärker (V), des sen Ausgangsgröße vorzugsweise
ein eingeprägter Strom ist.