DE2229456A1

DE2229456A1 - Verfahren und system zur regelung einer kontinuierlich arbeitenden verdampfungs-kristallisationsanlage

Info

Publication number: DE2229456A1
Application number: DE2229456A
Authority: DE
Inventors: Georges Windal
Original assignee: Fives Lille Cail
Current assignee: Fives Lille Cail
Priority date: 1971-06-16
Filing date: 1972-06-16
Publication date: 1973-01-04
Also published as: AU4352672A; FR2142184A5; SE394374B; CS160061B2; AR192945A1; DE2229456B2; ES403877A1; IT960694B; ZA724160B; NL173244C; PL70026B1; NL173244B; JPS5424984B1; NL7208312A; YU160772A; AU466233B2; CA969091A; DK144408B; BE784604A; BR7203796D0

Description

Patentanwälte
DiDl-Ing. A. WEDDE

Dipl.-lng. K.EMPL 1-6. Juni 1972

München Schumannstr.2

Akte: P 7267

c <_M 2229A56

Societe

Jives. Lille-Oail

7, Rue Montalivet

F 75383 Paris Cedex 08

Verfahren und System zur Regelung einer kontinuierlich arbeitenden Verdampfungs-Kristallisationsanlage.

Die Erfindung bezieht sich auf die Regelung von kontinuierlich arbeitenden Verdampfungs-Kristallisationsanlagen, welche mehrere, mit einem Heizelementbündel versehenen Zellen enthält, die aufeinanderfolgend von dem Produkt während des Kristallisationsvorganges durchlaufen werden und denen eine ungesättigte Lösung des zu kristallisierenden Produktes zugeführt wird ο

Das einen Gegenstand der Erfindung bildende Regelverfahren kennzeichnet sich dadurch, daß die Beschickung mit ungesättigter lösung oder die Beheizung der letzten Zelle in

209881/0659

Abhängigkeit von dem in dem aus der letzten Zelle abgezogenen Produkt enthaltenen Prozentsatz an Kristallen oder Trockensubstanz geregelt wird und daß die Beheizung oder die Beschickung der zwischenliegenden Zellen mit ungesättigter lösung in Abhängigkeit vom Zustand des Produktes in einer der zwischenliegenden Zellen geregelt wird.

Der Zustand des Produktes in dieser zwischenliegenden Zelle wird durch Messung seiner Dichte oder Viskosität oder einer anderen Größe bestimmt, die eine Punktion der Konzentration der Lösung und/oder des Prozentsatzes an Kristallen des Produktes ist«, Die Messung ist in der Zelle selbst durchführbare Auch kann ein Teil des in der Zelle enthaltenen Produktes zur Durchführung der Messung aus der Zelle entnommen werden und dann in die Zelle zurückgeführt, oder für andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise, um durch Mahlen ein Kristallkeim-Magma zu erzeugen_o

Die Beschickung mit ungesättigter Lösung oder die Beheizung aller Zellen, mit Ausnahme der letzten Zelle, und ggfo eines den Zellen vorgeschalteten Eindickers kann in Abhängigkeit vom Zustand des Produktes in dieser zwischenliegenden Zelle

20 9 881/0659

geregelt werderu Bei einer abgeänderten Ausführungsform kann die Beschickung mit ungesättigter lösung oder die Erhitzung der ersten Zelle oder der beiden ersten Zellen und ggf. des Eindickers in Abhängigkeit von der Übersättigung der in ihnen enthaltenen Lösung in bekannter Weise geregelt werden«,

Es besteht auch die Möglichkeit, die Beschickung mit ungesättigter Lösung oder die Erhitzung einer oder mehrerer unmittelbar vor der letzten Zelle angeordneten Zelle oder Zellen in Abhängigkeit vom Prozentsatz an Kristallen oder Trockensubstanzen des aus der letzten Zelle abgezogenen Produktes zu regeln.

Ein Regelsystem für die Durchführung dieses Verfahrens enthält erfindungsgemäß ein den Prozentsatz an Kristallen oder an Trockensubstanzen in dem aus der letzten Zelle abgezogenen Produkt messendes Organ, einen mit diesem Meßorgan verbundenen und einen in der Zufuhrleitung für die ungesättigte Lösung oder in der Dampfleitung des Heizelementbündels für die letzte Zelle angeordneten Schieber steuernden ersten Regler, ein die Dichte oder die Viskosität des in einer zwischen-

209881/0659

liegenden Zelle enthaltenen Produktes messendes Organ und einen mit diesem Meßorgan verbundenen und einen in einer Zufuhrleitung für ungesättigte Lösung oder Heizdampf für die zwischenliegenden Zellen angeordneten Schieber steuernden zweiten Regler.

Auf der den vom zweiten Regler gesteuerten Schieber enthaltenden Leitung ist ein Verteiler angeordnet, um die durch diese Leitung zugeftihrte Menge an ungesättigter Lösung auf die zwischenliegenden Zellen zu verteilen.

Alle Zellen, ausgenommen die letzte, und ggf. ein den Zellen vorgeschalteter Eindicker können an diesen Verteiler angeschlossen sein.

Ein zweiter Verteiler kann in der den vom ersten Regler gesteuerten Schieber enthaltenden Leitung angeordnet werden, um die durch diese Leitung zugeführte Menge an ungesättigter Lösung an die letzten Zellen zu verteilen₀

Zur Regelung der Beschickung mit ungesättigter Lösung oder mit Heizdämpf der ersten Zelle oder der beiden ersten Zellen

209881/0659

■and. ggf. des der Anlage vorge s ehalte ten lindickers in Abhängigkeit von der Übersättigung der in ihnen enthaltenen Lösung kann ein dritter Regler vorgesehen werden_o

Nicht beschränkende Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschriebene Es zeigen:

Figur 1 das Schema eines erfindungsgemäßen

Regelsystems für eine kontinuierlich arbeitende Kristallisationsanlage;

Figur 2 eine Einzelheit des Regelsystems5

Figur 3 eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung nach Figur 2;

Figur 4 eine andere Ausführungsform der Vorrichtung nach Figur 2j

Figur 5 eine andere Einzelheit des Regelsystems j

Figur 6 eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung nach Figur 5i

Figur 7 eine weitere abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung nach Figur 5?

- 6 209881/0653

Figur 8 das Schema eines erfindungsgemäßen Regelsystems für eine andere kontinuierlich arbeitende Kristallisation« anlage;

Figur 9 eine abgeänderte Ausführungsform des Regelsystems nach Figur 8; und

Figur 10 noch eine andere Ausführungsform des Regelsystems nach Figur 8.

Die in Figur 1 schematisch gezeigte Anlage enthält im wesentlichen einen Eindicker 12 und einen Kristallisationapparat 14ο

Der Eindicker 12 ist ein Verdampfer mit einem Rohrbündel bekannter Bauart. Der Kristalliaationsapparat 14 ist als horizontal angeordneter zylindrischer Kessel ausgebildet und durch querverlaufende Trennwände 18 in mehrere Abteile oder Zellen unterteilt, in denen Heizelementbündel 20 angeordnet s^nd. Der gezeigte Apparat enthält sieben Zellen 1 bis 7» könnte aber auch mit einer anderen Anzahl von Zellen ausgebildet sein.

Bei diesem Apparat werden zwei Heizplattenbündel verwendet,

209881/0659

deren Elemente mehrere Zellen gemeinsam versorgen· Es könnte aber auch ein einziges Bündel verwendet werden, dessen Elemente alle Zellen gemeinsam versorgen, oder aber je ein Bündel für jede ZeIIe₀

Das Regelsystem der Anlage enthält einen Regler für den Dampfdruck im Eindicker 12 und im Kristallisationsapparat 14, ein Regelsystem für die den Heizbündeln des Eindickers und des Kristallisationsapparates zugeführte Dampfmenge und ein Regelsystem für die Besehickungsmengen für den Eindicker und die verschiedenen Zellen des Kristallisationsapparates ρ

Der Dampfdruckregler 28 wirkt auf einen in der den Eindicker 12 und den Kristallisationsapparat 14 mit einem Kondensator verbindenden leitung angeordneten Schieber 30 ein, um den Soll-Druck in diesen beiden Geräten aufrechtzuerhalten_e

Die dem Eindicker 12 zugeführte Heizdampfmenge wird von einem durch einen Regler 32 gesteuerten Schieber 34 in der Weise geregelt, daß die Konzentration der den Eindicker verlassenden Lösung auf einem Sollwert gehalten wird,, Die die Heiz-

209881/0659

bündel des Kristallisationsapparates zugeführte Dampfmenge hält ein durch einen Regler 58 gesteuerter Schieber 36 auf einen Sollwert·

Die gesamte Beschickungsmenge für den Eindicker 12 und die Zellen 1 bis 6 des Kristallisationsapparates steuert eine Vorrichtung 40 abhängig vom Meßwert eines Meßorgans 42, das den Zustand des in der Zelle 3, enthaltenen Produktes ermittelte Ein Meßwert betreffend den Zustand des in dieser Zelle enthaltenen Produktes kann entweder durch eine Messung von dessen Dichte oder dessen Viskosität oder jeder anderen Größe gewonnen werden, welche eine Punktion der Konzentration der Lösung und/oder des Gehaltes des Produktes an Kristallen ist«,

Figur 2 zeigt die Anwendung eines Viskosimeters als Meßorgan, welches die Messung der Viskosität des Produktes im Inneren der Zelle ermöglicht.

Die Messung kann auch an einem der Zelle entnommenen Teil des Produktes vorgenommen werden© In diesem Fall kann der entnommene Teil durch eine Pumpe 44 in die Zelle zurückgeför-

- 9 m

203881/0659

dert werden, wie aus Figur 3 ersichtlich, oder für andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise, um durch Zermahlen "bei 45 ein Kristallkeime enthaltendes Magma herzustellen, das zur Impfung der konzentrierten Lösung in der ersten Zelle verwendet wird (Figur 4)·

Die Vorrichtung 40 enthält einen Regler 46 (Figur 5), der das vom Meßorgan 42 erzeugte Signal mit einem Sollwert vergleicht und ein Ausgangseignal als Funktion der Differenz zwischen Meß- und Sollwert liefert«

Sie enthält gleichzeitig ein Glied 56, das ein konstantes Verhältnis zwischen der die Heizbündel des Kristallisationsapparates versorgenden Dampfmenge und der gesamten Beschickungsmenge für den Eindicker und die Zellen 1 "bis 6 aufrechterhält.

Das Ausgangssignal des Reglers46 wird dem Glied 56 zugeführt, das als Funktion dieses Signals und eines vom Regler 38 kommenden Signals den Sollwert eines Mengenreglers 54 festlegt; dieser steuert einen in einer Leitung 50 angeordneten Schieber 48, welche einen Verteiler 52 speist· Der letztere

- 10 209881/0659

- ίο -

verteilt die Gesamtmenge auf den Eindicker und die Zellen 1 bis 6 in den vorbestimmten und regelbaren Verhältnissen*

Der Kegler 46 könnte direkt auf den Regler 54 einwirken (Pigur 6) oder selbst direkt den Schieber 48 steuern (Figur 7) in diesem Falle ist es nicht erforderlich, ein konstantes Verhältnis zwischen der Lösungsmenge und der Dampfmenge auf re clrtyerhalt en ·

Die Beschickungsmenge für die Zelle 7 wird mit Hilfe eines von einem Regler 60 gesteuerten Schiebers 58 geregelt; der Regler 60 stellt die von einem Dichtemesser 62 gemessene Dichte des aus der letzten Zelle abgezogenen Produktes auf einen Sollwert ein. Die Dichte des Produktes ist eine Punktion des Brix-Wertes, d. h. seines Gehaltes an Trockensubstanz, und der Regler 60 erlaubt es, den Brix-Wert des Prokonstant
duktes/zu halten·

Bin Regler 64 hält das Niveau des Produktes in der letzten Zelle auf seine erforderliche Höhe.

Im Betrieb wird das zu behandelnde Produkt )für das unterstellt wird, daß es sioh um Zuckersaft handelt) kontinuier-

- 11 20988 1/0659

2229458 - li -

lieh dem Verteiler 52 und der Zelle 7 des Kristallisationsapparates zugeführt · Ein vorbestiminter Teil des in den Verteiler eintretenden Saftes wird zum Eindicker 12 gefördert, wo das im Saft enthaltene Wasser teilweise verdampft wird, um den Saft auf die gewünschte Konzentration zu bringen· Der andere Teil wird den Zellen 1 bis 6 zugeführt, um die Konzentration der Mutterlösung auf dem Sollwert zu halten· Die in den Eindicker und in die Zellen 1 bis 6 eintretende Saftmenge wird in Abhängigkeit vom Zustand der in der Zelle 3 enthaltenen eingedickten Masse durch das Regelsystem 40 geregelt, welches die Größe (Dichte, Viskosität, etc.·.)» die vom Organ 4-2 gemessen und für diesen Zustand stellvertretend ist, auf einen Sollwert hält.

Wenn sich beispielsweise die Konzentration der Mutterlösung verringert, reduziert der Regler 46 sogleich die Menge des in den Verteiler 52 eintretenden Saftes und damit die Beschickungsmenge des Eindickers und der Zellen 1 bis 6, sodaß die Konzentration auf den Sollwert zurückgebracht wird_e

Der konzentrierte, den Apparat 12 verlassende Saft wird in die erste Zelle des Kristallisationsapparates 14 gleichzeitig

- 12 209881/0659

mit dem von einem Magma herrührenden Kristallkeimen eingeführt, welches, beispielsweise durch Zermahlen des aus der Zelle 3 entnommenen Teiles der Eindickmasse erzeugt wird, wenn dieses Verfahren zur Messung der Zustandsgrößen dieser Eindickmasse angewendet wird*

Die Beschickungsmenge der Zelle 7 wird so geregelt, daß der Brix-Wert der aus dieser Zelle abgezogenen Eindickmasse in seiner Sollgröße erhalten bleibte

Figur 8 zeigt eine Anlage, bei der der Eindicker mit dem Kristallisationsapparat ein Ganzes bildet und durch die erste Zelle gebildet ist, die im nachfolgenden als Zelle (Null) bezeichnet ist. Da das Heizbündel dieser Zelle gleichzeitig mehrere Zellen versorgt, ist es nicht möglich, die Konzentration des die Zelle 0 verlassenden Produktes durch Regelung der Dampfmenge zu überwacheno

Die Beschickungsmenge der Zelle 0 wird durch einen einen Schieber 68 steuernden Regler 66 so geregelt, daß die Übersättigung der Lösung dieser Zelle auf einem Sollwert gehalten bleibt.

- 13 - · 209881/0659

Die Beaehickungsmengen der Zellen 1-7 sind wie in der Anlage nach Figur 1 in Abhängigkeit vom Zustand der Eindickmasse in der Zelle 2 geregelt.

Die Beschickungsmengen der Zellen 1 und 2 könnten auch wie die der Zelle O, abhängig von der Übersättigung der lösung in diesen Zellen, geregelt werden.

Figur 9 zeigt eine Anlage ähnlich der nach Figur 8,in der nicht die Konzentration des Produktes in der Zelle 0 geregelt wird, die den Eindicker bildet, sondern die Beschickungsmengen der Zellen 0 bis 6 werden abhängig vom Zustand des Produktes in Zelle 2 geregelt. Diese vereinfachte Regelung ist dann angemessen, wenn die Unterschiede in den Parametern, die die Kristallisation beeinflussen, nur gering sind_e

Figur 10 zeigt eine Anlage ähnlich derjenigen nach Figur 8, bei der die Beschickung der Zellen 0 bis 3 in Abhängigkeit vom Zustand des Produktes in der Zelle 3 geregelt wird, und die Beschickungmenge der Zellen 4 bis 7 abhängig vom Brix-Wert des Produktes, das aus der letzten Zelle abgezogen wird. Hierbei wirkt ein Regelsystem 40* auf einen in einer leitung

-H-

209881/06B9

angeordneten Schieber 48' ein, welche die ^ellen 0 "bis 3 über einen Verteiler 52» vexsorgt, und ein Regelsystem 60' wirkt auf einen auf einer Leitung angeordneten Schieber 58' ein, welche die Zellen 4 bis 7 über einen Verteiler 70 versorgt. Die Messung der Größe, die eine Punktion des Zustandes des Produktes ist, könnte in irgendeiner der der letzten Zelle vorgeschalteten Zellen erfolgen·

Bei Anwendung je eines Heizbündels pro Zelle könnte die Regelung durch Einwirkung auf die Heizdampfmengen erfolgen·

Selbstverständlich fallen alle diese Modifikationen in den Rahmen der Erfindung·

Die Erfindung ist auf die Regelung von kontinuierlich arbeitenden Kristallisationaanlagen anwendbar, insbesondere bei Zuckerfabriken oder bei Raffinerien zur Herstellung von Kristallzucker.

^P/RE· ⁵ 209881/0659

Claims

Akte: p 7267

Patentansprüche»

1») Verfahren zur Eegelung einer kontinuierlich arbeitenden Verdampfungs-Kristallisationsalage, welche mehrere, mit einem Heizelementbündel versehenen Zellen enthält, die aufeinanderfolgend von dem Produkt während des Kristallisationsvorganges durchlaufen werden und die mit einer ungesättigten Lösung des zu kristallisierenden Pro- . duktes beschickt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung mit ungesättigter Lösung oder die Beheizung der letzten Zelle in Abhängigkeit von dem in dem aus der letzten Zelle abgezogenen Produkt enthaltenen Prozentsatz an Kristallen oder Irockensubstanz geregelt wird und daß die Beheizung oder die Beschickung der zwischenliegenden Zellen mit ungesättigter Lösung in Abhängigkeit vom Zustand des Produktes in einer dieser zwischenliegenden Zellen geregelt wird«

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand des Produktes in dieser zwischenliegenden Zelle durch die Messung einer Größe be-

- II 209881/0659

Μ»

stimmt wird, die eine !funktion der Konzentration der Lösung und/oder des Prozentsatzes an Kristallen in diesem Produkt ist»

3o) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch geken n„-zeichneti daß diese Größe innerhalb dieser zwischenliegenden Zelle gemessen wird₀

4o) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Größe an einem Teil des Produktes gemessen wird, das dieser zwischenliegenden Zelle entnommen wird«

5·) Verfahren nach Anspruch 1, 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand des Produktes in dieser zwischenliegenden Zelle durch eine Messung seiner Dichte oder seiner Viskosität bestimmt wird ο

ο) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, ausgenommen die letzte Zelle, die Beschickung mit ungesättigter Lösung oder die Beheizung

- III -

209881/0659

Air

aller Zellen, und ggf_o eines diesen Zellen vorgeschalteten Eindickers in Abhängigkeit vom Zustand des Produktes in dieser zwischenliegenden Zelle geregelt wird_o

7«) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung mit ungesättigter lösung oder die Beheizung der ersten oder der beiden ersten Zellen und ggf. eine3 diesen Zellen vorgeschalteten Eindickers in Abhängigkeit von der tfbersättigung der in dieser Zelle oder in diesen Zellen und ggf_o im Eindicker enthaltenen Lösung geregelt wird,

8«) Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennz e i ohne t, daß die Beschickung mit ungesättigter lösung oder die Beheizung einer oder mehrerer unmittelbar vor der letzten Zelle angeordneten Zelle "bzw* Zellen in Abhängigkeit vom Prozentsatz an Kristallen oder Trockensubstanzen des aus der letzten felle abgezogenen Produkte» geregelt wird,

9.) Regelsystem für eine kontinuierlich arbeitende Verdampfungs-Kriatallisationsanlage, welche mehrere, mit einem Heiz-

-IV-2Ü9881/Q659

Λ9

elementbündel versehenen Zellen enthält, die das Produkt während des Kristallisationsvorganges aufeinander-

des

folgend durchläuft und die mit einer Lösung/zu kristallisierenden Produktes gespeist sind, daß es ein den Prozentsatzes an Kristallen oder an Trockensubstanz in dem aus der letzten Zelle abgezogenen Produkt messendes Organ, einen mit diesem Meßorgan verbundenen und einen in der Zufuhrleitung für ungesättigte Lösung oder Heizdampf für die letzte Zelle angeordneten Schieber steuernden ersten Regler, ein die Dichte oder die Viskosität des in einer zwischenliegenden Zelle enthaltenen Produktes messendes Organ und einen mit diesem Meßorgan verbundenen und einen in einer Zufuhrleitung für ungesättigte Lösung oder Heizdampf für die zwischenliegenden Zellen angeordneten Schieber steuernden zweiten Regler enthalte

1O.)Regelsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Regler die Beschickungsmenge an ungesättigter Lösung für einen den Zellen vorgeschalteten Eindicker regelt und ein anderer Regler die Heizdampf menge für den Eindicker in Abhängigkeit von der Konzentration der aus den Eindicker austretenden Lösung regelt.

-V-

209881 /0659

11.) Regelsystem nach. Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß es einen dritten Regler enthält, der die Beschickung mit ungesättigter lösung oder Heizdampf der ersten Zelle oder der beiden ersten Zellen und ggf· eines den Zellen vorgeschalteten Eindickers in Abhängigkeit von der Übersättigung der Lösung in dieser Zelle oder diesen Zellen und ggf. im Eindicker regelt·

12o) Regelsystem nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß es einen in der den vom zweiten Regler gesteuerten Schieber enthaltenden Leitung angeordneten Verteiler enthält, um die durch diese Leitung zugeführte Menge an ungesättigter Lösung auf die zwischenliegenden Zellen zu verteilen.

13o) Regelsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es einen in der den vom ersten Regler gesteuerten Schieber enthaltenden Leitung angeordneten Verteiler enthält, um die durch diese Leitung zugeführte Menge an ungesättigter Lösung auf die letzten Zellen zu verteilen.

2ü9881/06b9