DE19963017A1 - Verfahren zum Betreiben einer Trennwanddestillationskolonne - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Trennwanddestillationskolonne, bei dem die Regelung der Stoffströme über Dichtedifferenzen erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Trennwanddestillationskolonne, bei dem die Regelung der Stoffströme über Dichtedifferenzen erfolgt.

Trennwandkolonnen sind Destillationskolonnen, die in einem Teilbereich eine stoffundurchlässige Längsunterteilung aufweisen, um eine Rückvermischung von einem oder mehreren Feedströmen und einem oder mehreren Seitenabzugsströmen zu vermeiden. Trennwandkolonnen erlauben die Trennaufgaben bei Mehrstoffgemischen weit kostengünstiger und ressourcenschonender durchzuführen als sequenziell ausgeführte Kolonnenverschaltungen mit zwei oder mehreren Kolonnen. Die Technologie ist ausführlich beschrieben in F. Lestak, C. Collins; Chemical Engineering 1997, 72 bis 76. Die Regelung einer Trennwandkolonne ist allerdings aufwendiger und sensitiver als die einer herkömmlichen Destillationskolonne mit Feedstrom, Destillat und Sumpfprodukt. Deshalb wurden Verfahren zur Steuerung entwickelt, z. B. beschrieben in US 4230533 durch Analyse des Apparateinhalts oder in DE-C-35 22 234 durch Temperaturdifferenzregelung des Rücklaufs basierend auf Temperaturmeßstellen in gleicher Höhe über und unter der Zulauf- bzw. Entnahmestelle im Bereich der Trennwand. Während die Analyse des Kolonneninhalts eine generell aufwendige Steuerungsmethode darstellt, ist die Temperaturregelung einfach zu verwirklichen, wenn die Temperaturdifferenz der zu trennenden Stoffe genügend groß ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war, ein Verfahren zum Betreiben einer Trennwandkolonne bereitzustellen, das auch bei geringen Temperaturdifferenzen der zu messenden Stoffströme einfach durchgeführt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Trennwandkolonne, bei dem die Regelung der Stoffströme über Dichtedifferenzen erfolgt.

Gemische aus Stoffen mit geringen Siedepunktsdifferenzen und gleichzeitig hohem Dichteunterschied sind beispielsweise Organohalogensilane mit unterschiedlichem Halogengehalt, wie
Trimethylchlorsilan (Sdp. 57,7°C; d 0,8580 g/ml) -
Tetrachlorsilan (Sdp. 56,5°C; d 1,481 g/ml),
Methyltrichlorsilan (Sdp. 66°C; d 1,275 g/ml) -
Dimethyldichlorsilan (Sdp. 70,4°C; d 1,064 g/ml),
Trichlorsilan (Sdp. 31,9°C; d 1,342 g/ml) - Dimethylchlorsilan (Sdp. 36°C; d 0,868 g/ml),
Dimethylchlorsilan (Sdp. 36°C; d 0,868 g/ml) -
Methyldichlorsilan (Sdp. 41°C, d 1,105 g/ml) und
Methylphenyldichlorsilan (Sdp. 206°C; d 1, 187 g/ml) -
Phenyltrichlorsilan (Sdp. 201°C; d 1,329 g/ml).

Weitere Beispiele sind Gemische aus Organohalogensilanen und Kohlenwasserstoffen, wie 2-Methylpentan (Sdp. 59°C; d 0,653 g/ml) - Trimethylchlorsilan (Sdp. 57,7°C; d 0,8580 g/ml); und Gemische aus Kohlenwasserstoffen und halogenierten Kohlenwasserstoffen, die einzeln oder beide gegebenenfalls weitere funktionellen Gruppen enthalten können, wie Toluol (Sdp. 110°C; d 0,886 g/ml) - 2-Fluortoluol (Sdp. 1140°C; d 1,004 g/ml).

Die vorstehenden Siedepunkte beziehen sich auf 1013 mbar, die Dichten auf 20°C und 1013 mbar.

Das Verfahren zum Betreiben einer Trennwandkolonne erfolgt nach den üblichen Verfahren, insbesondere nach Verfahren, die über Temperaturdifferenzen geregelt werden, wobei bei vorliegendem Verfahren die Regelung der Stoffströme über Dichtedifferenzen erfolgt. Auf DE-C-35 22 234 wird hingewiesen (is incorporated by reference).

Vorzugsweise findet die Regelung der Stoffströme über Dichtedifferenzen nur im Bereich der Trennwand statt, das ist der Teilbereich der Destillationskolonne, der durch die Trennwand längsunterteilt wird.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens schematisch dargestellt. Die Trennwand T im mittleren Bereich der Kolonne trennt vorzugsweise in die Sektoren S1 und S2 auf. Der Trennwandkolonne werden einer oder mehrere Feedströme F im Bereich der Trennwand T in den Sektor S1 zugeführt und in drei oder mehr Produktströme zerlegt. Bevorzugt ist die Auftrennung in drei Produktströme, in das Destillat P1, in das Seitenabzugsprodukt P2, das aus dem Sektor S2 entnommen wird und in das Sumpfprodukt P3. Trennwandkolonnen können verschiedene Einbauten aufweisen, z. B. geordnete Packungen, Füllkörperschüttungen oder Böden. Bevorzugt sind geordnete Packungen.

Die Bereiche über und unter dem Trennwandsektor sind weitgehend identisch mit herkömmlichen Destillationskolonnen, z. B. wird der Rücklauf am Kopf der Kolonne aufgegeben, der aus dem Kondensatsammelbehälter B stammt und gegebenenfalls über einen Durchflußmesser FC-1 gesteuert wird. Der Kondensatabzug P1 erfolgt bevorzugt über eine Standregelung LC-1.

Eine Möglichkeit, den Sumpfaustrag P3 der Kolonne zu steuern ist die Regelung über die Standmessung LC-2.

Der Rücklauf oberhalb der Trennwandsektion wird vollständig gesammelt und geregelt auf die obersten Verteiler im Bereich der Trennwand T aufgegeben. Der Rücklauf kann direkt über Rohrleitungen aber auch über Zwischenbehälter geführt werden.

Über die beiden Druckdifferenzen ΔP-1 zwischen oberer und unterer Grenze der Sektion S1, gebildet aus den Druckmessungen PC-1 und PC-2 und ΔP-2 zwischen oberer und unterer Grenze der Sektion S2, gebildet aus den Druckmessungen PC-3 und PC-4, wird die Beladung der beiden Sektionen S1 und S2 geregelt. Die Differenz zwischen ΔP-1 und ΔP-2 liegt dabei bevorzugt unter 50 mbar, insbesondere unter 10 mbar.

Die Entnahme des Seitenabzugstromes P2 erfolgt aus dem Sektor S2. Ein Teilstrom dieses Seitenabzuges wird auf den unterhalb der Abzugsstelle liegenden Bereich der Kolonne wieder aufgegeben. Der gesamte Strom oder auch Teilströme können auch über Behälter geführt werden. Gesteuert wird dieser Teilstrom über die Dichtemessung DC-1, die die Abweichung von einer vorgegebenen Dichte mißt und entsprechend der Abweichung den Rücklauf erhöht, wenn die Abweichung steigt, oder den Rücklauf reduziert.

Der Energieeintrag über den Umlaufverdampfer wird gesteuert über die Dichtemessung DC-2 im obersten Teil des Sektors S2. Die Abweichung von einer vorgegebenen Dichte erhöht oder vermindert den Energieeintrag, verschieden je nach Dichte und Siedepunkt der zu trennenden Substanzen.

Claims (2)

1. Verfahren zum Betreiben einer Trennwanddestillationskolonne, bei dem die Regelung der Stoffströme über Dichtedifferenzen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Regelung der Stoffströme über Dichtedifferenzen nur im Bereich der Trennwand stattfindet.