DE1924497A1 - Einrichtung zur Regelung einer Destillationskolonne - Google Patents

Einrichtung zur Regelung einer Destillationskolonne

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DE1924497A1
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product
analyzer
column
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controller
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DE19691924497
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English (en)
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Paul Dipl-Ing Dr Manfred
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Andritz Hydro GmbH Austria
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Andritz Hydro GmbH Austria
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/42Regulation; Control
    • B01D3/4211Regulation; Control of columns
    • B01D3/4216Head stream
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/14Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by using distillation, extraction, sublimation, condensation, freezing, or crystallisation

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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Analysator (A) bzw. dem diesem zugeordneten Ver stärker (V) ein Pl-Regler-nachgeschaltet ist, der zur Ver= wirklichung großer Zeitkonstanten (z. B. in der Größenord= nung von Stunden) eine driftBreie Einrichtung, wie z. B.
    einen digitalen Bauteil oder ein Motorpotentiometer enthält.
    5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte, starke Schwankungen der tonzentration des der Kolonne zugeführten Einsatzproduktes ausregelnde Vor= wärtssteuerung, die das Rücklaufverhältnis grob voreinstellt, w ur ährend der den Analysator (A) enthaltende geschlossene Re= gelkreis die Feinregelung vornimmt.
    6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Re= gelung einer Mehrstoffkolonne, gekennzeichnet durch eine der Zahl der Produkte entsprechende Mehrzahl von je einen Analy= sator für ein Produkt enthaltenden geschlossenen Regelkreisen fUr die einzelnen rückzuführenden Produktmengen bzw. Rücklauf verhältnisse.
    L e e r s e i t e
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