DE2634491C3 - Steuersystem für Absorptionskolonnen - Google Patents
Steuersystem für AbsorptionskolonnenInfo
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für Absorptionskolonnen, die zur Absorption von Gasen
oder Dämpfen in einer die Kolonne durchströmenden Absorptionsflüssigkeit vorgesehen sind, insbesondere
zur Steuerung sog. adiabatischer Kolonnen für die Absorption von Chlorwasserstoff aus einem diesen
enthaltenden Gasgemisch in Wasser, mit einem in den Flüssigkeitsablauf der zu steuernden Kolonne eingefügten
Meßgerät, das einen in der ablaufenden Absorptionsflüssigkeit vorliegenden physikalischen oder ehe-
mischen Kennwert mißt, der von der absorbierten Menge jenes Gases oder Dampfes abhängt, auf dessen
Absorption das System abgestellt ist, und bei dem der
Zulauf der Kolonne unter Berücksichtigung dieses gemessenen Kennwertes gesteuert wird.
Bei einem bekannten Steuersystem vorgenannter Art wird am Flüssigkeitsablauf der Absorptionskolonne ein
physikalischer Kennwert, der ein Maß für die Menge des in der Flüssigkeit absorbierten Gases oder Dampfes
ist, wie die Siedetemperatur der ablaufenden Absorptionsflüssigkeit,
gemessen, und anhand dieses Meßwertes wird die Steuerung des Flüssigkeitszulaufes zur
AbsorDtionskolonne so vorgenommen, daß sich ein bestimmter Sollwert der im Flüssigkeitsablauf fortlaufend
gemessenen physikalischen Größe einstellt. Eine '5
solche Regelung arbeitet im allgemeinen dann befriedigend, wenn lediglich ein mit der Zufuhr des zu
absorbierenden Gases in Verbindung stehender Betriebsparameter des Absorptionsprozesses Schwankungen
unterworfen ist, während die Absorptionsflüssigkeit in stets gleichbleibender Qualität zur Verfügung steht.
So weist eine solche Regelung gute Betriebseigenschaften bei der Absorption von HO-Gas, welches mit Luft
vermengt einem adiabatisch betriebenen Absorber zugeführt und in diesem von Wasser absorbiert wird,
wobei zur Absorption Wasser mit konstantem geringen Fremdstoffgehalt eingesetzt wird, auf. Trachtet man
jedoch zur Absorption von Gasen oder Dämpfen Absorptionsflüssigkeiten mit schwankender Absorptionsfähigkeit,
wie z. B. Wasser, welches eine schwankende Fremdstoffbeladung, die die Absorptionsfähigkeit
beeinflußt, aufweist, einzusetzen, wie dies meist bei Kreislaufprozessen unumgänglich ist, und trachtet man
überdies die Absorptionsfähigkeit der Absorptionsflüssigkeit möglichst weitgehend auszunützen, z. B. um im
Zuge eines solchen Absorptionsprozesses Säuren möglichst hoher Konzentration herzustellen, ergeben
sich bei Anwendung der vorerwähnten bekannten Regel- bzw. Steuermethoden beträchtliche Schwierigkeiten.
Will man nämlich die Gesamtmenge des dem Absorber zi'geführten zu absorbierenden Gases oder
Dampfes absorbieren und gleichzeitig die Absorptionsfähigkeit der Absorptionsflüssigkeit möglichst vollständig
ausnützen, müssen auch auftretende Schwankungen der Absorptionsfähigkeit der Absorptionsflüssigkeit.
wie sie sich z. B. beim Vorhandensein von Vorbeladungen der Absorptionsflüssigkeit mi absorptionshemmenden
Fremdstoffen ergeben. Berücksichtigung finden, was aber bei der vorerwähnten bekannten
Steuerung bzw. Regelung praktisch nicht erfolgt.
Es ist nun die Aufgab" der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem eingangs erwähnter Art zu schaffen,
welches bri einfachem Aufbau auch fcei im Betrieb auftretenden Veränderungen mehrerer Betriebspararneter
des Absorptionsvorganges, und zwar insbesonde re auch bei Veränderungen der Absorptionsfähigkeit
der Absorptionsflüssigkeit, mit einfachen Mitteln die
Konstanthaltung des Gehaltes der ablauferden Absorp tionsflüssigkeit an dem zu absorbierenden Gas bzw.
Dampf auf den jeweils gewünschten Wert ermöglicht, bo
und /war insbesondere auch auf den durch eine Vorbeladung der Absorptionsflüssigkeit mit absorplionshemmenden
Stoffen begrenzten Höchstwert
Das erfindungsgemäße Steuersystem eingangs erwähnter Art ist dadurch gekennzeichnet, daß eine
Hilfskolonne mit einer im Vergleich zu der zu steuernden Kolonne kleinen Kapazität vorgesehen ist,
Welche mit einem kleinen Teil der zur Absorption in der zu steuernden Kolonne vorgesehenen Gasen oder
Dämpfen beaufschlagt wird und die auch mit der in der zu steuernden Kolonne verwendeten Absorptionsflüssigkeit
gespeist wird, wobei die Zuführung der Gase oder Dämpfe zur Hilfskolonne mit deutlichem Überschuß
gegenüber der Absorptionsflüssigkeit erfolgt, daß weiter in den Flüssigkeitsablauf der Hilfskolonne ein
Meßgerät eingefügt ist, das gleichfalls einen von der Konzentration des bzw. der zu absorbierenden Gase(s)
oder Dampfes (Dämpfe) in der ablaufenden Absorptionsflüssigkeit abhängigen physikalischen oder chemischen
Kennwert mißt, und daß ein Meßwertkomparator vorgesehen ist, an den das in den Flüssigkeitsablauf der
zu steuernden Kolonne eingefügte Meßgerät und das in den Flüssigkeitsablauf der Hilfskolonne eingefügte
Meßgerät angeschlossen sind und der seinerseits ein Steuersignal zur Betätigung des Flüssigkeitszulaufes
oder der Gaszuleitung der zu steuernden Kolonne abgibt Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann
dabei der vorstehend erwähnten Zielsetzung voll entsprochen werden, wobei gleichzeitig zu der Konstanthaltung
de.- jeweils gewählte/ bzw. möglichen Konzentration der ablaufenden Absorptionsflüssigkeit
an dem zu absorbierenden Gas bzw. Dampf auch ohne weiteres erzielt werden kann, daß jeweils die ganze
Menge des der zu steuernden Absorptionskolonne zugefügten Gases bzw. Dampfes absorbiert wird und
keine die Umgebung belastenden Gase oder Dämpfe durch die Abgasableitung die zu steuernde Kolonre
verlassen.
Es kann darauf hingewiesen werden, daß es aus der DE-AS 10 55166 bekannt ist, die Regelbarkeit von
Industrieöfen, die auf Änderungen der Beheizungseinstellung träge reagieren und durch diese Trägheit starke
Pendelungen der Betriebswerte um den Sollwert verursachen, dadurch zu verbessern, daß man einen dem
zu regelnden Industrieofen verhältnisgleich arbeitenden Modellofen vorsieht, die eine bedeutend kleinere
spezifische Wärmekapazität als der zu regelnde Industrieofen hat, und daß man an diesem Modellofen
die für die Regelung des Industrieofens maßgebenden Fabtoren mißt und den Industrieofen unter Verwendung
der am Modellofen gemessenen Faktoren regelt. Wesentliche Unterschiede zum Erfindungsgegenstand
liegen dabei darin, daß zwischen Öfen und Absorptionskolonnen ganz wesentliche Unterschiede im Aufbau und
im Betriebsverhalten vorliegen und daß bei der Technik der DE-AS 10 55 166 das im Industrieofen behandelte
Gut bzw. dessen Eigenschaften am Ende der Behandlung und der Einfluß von Schwankungen der Eigenschaften,
die beim zu behandelnden Gut vor der Behandlung vorliegen, die Regelung nicht beeinflussen.
Es ist weiter aus dem Aufsatz »Zur Nachbildung des statischen und dynamischen Betriebsverhaltens von
Rektifikationskolonnen«, veröffentlicht in Heft 1/1973 der Zeitschrift »Messen, Steuern, Regeln«, bekanni. zur
Optimierung des Betriebsverhaltens und zur Konzipierung
einer Prozeßautomatisierung von Rektifikationskolonnen Simulationsrechner einzusetzen. Der Einfluß
von Schwankungen der Eigenschaften der einer Absorptionskolonne zufließenden Substanzen auf den
Betrieb und die von der Kolonne abfließenden Substanzen ist in diesem Aufsatz nicht behandelt.
Die DE-OS 15 23 655 beschreibt ein Verfahren, mit dem eine chemische Anlage, die ein gasförmiges
Produkt abgibt, selbsttätig cuf einen optimalen Betriebszustand
hingeführt werden soll. Hierfür ist dabei vorgesehen, einen Teil dieses von der Anlage abeeeebe-
nen gasförmigen Produktes unter Beigabe von Verbrennungsluft katalytisch zu verbrennen und von dieser
katalytischen Verbrennung zwei Meßwerte zu gewinnen, nämlich die Konzentration des oxydierten Bestandteiles
am Ausgang des Verbrennungsofens und die Temperatur der katalyfischen Verbrennung, und diese
beiden Meßwerte mittels eines Elektronenrechners zu einer Stellgröße zu verarbeiten, die die Anlage steuert.
Es liegt auch dabei ein anderer Aufbau und eine andere Betriebsweise vor als beim Erfindungsgegenstand und
es wird bei der Technik der DE-OS 15 23 655 keine Beziehung zwischen den Parametern des von der
Anlage unmittelbar abgegebenen Produktes und den Parametern der katalytischen Verbrennung erfaßt.
Vorzugsweise sieht man bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem vor, daß Druck und Temperatur in der
Hilfskolonne auf ungefähr gleiche Werte wie die in der zu steuernden Kolonne vorliegenden Druck- und
Temperaturwerte justiert sind und zwar insbesondere auf ungefähre Gleichheit dieser Werte im Ablaufbereich
der Kolonnen. Diese Ausbildung des erfindungsgemäßen Steuersystems ist insbesondere bei starker Temperaturabhängigkeit
der maximal durch Absorption in der jeweils zur Verfügung stehenden Absorptionsflüssigkeit
aufnehmbaren Menge des zu absorbierenden Gases oder Dampfes vom Druck und/oder von der Temperatur
von Vorteil, und es ist durch den Einsatz dieser vorzugsweise vorgesehenen Maßnahmen auch bei sehr
starker Druck- und/oder Temperaturabhängigkeit ein verhältnismäßig einfacher Vergleich der am Flüssigkeitsablauf
der Hilfskolonne und am Flüssigkeitsablauf der zu steuernden Kolonne gewonnenen Meßwerte, die
ja der Kolonnensteuerung dienen, möglich. Hierbei ist es auch günstig, die Hilfskolonne mit einer Heizung oder
mit einer Kühlung auszustatten. Die Ausstattung der Hilfskolonne mit einer Heizung oder einer Kühlung, um
die Temperaturverhältnisse in der Hilfskolonne an jene die in der Hauptkolonne vorliegen anzugleichen, ist
dabei insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Bauhöhe der Hilfskolonne im Vergleich zu jener der zu
steuernden Kolonne verhältnismäßig gering ist und wenn die Wärmetönung der Absorption von größerem
Einfluß ist.
Gemäß einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Steuersystems, welche vor allem hinsichtlich des
apparativen Aufwandes für die mengenmäßige Steuerung des Zuflusses zur Absorptionskolonne und
hinsichtlich der allenfalls vor der bzw. den Steuerstellen vorzusehenden Speichermöglichkeit für die der Absorptionskolonne
zuzuleitenden Substanzen Vorteile bietet, so ist vorgesehen, daß der Meßwertkomparator direkt
oder über einen sein Ausgangssignal in ein Betätigungssignal umformenden Wandler an ein in den Flüssigkeitszulauf der zu steuernden Kolonne eingefügtes Ventil,
oder eine in diesen Flüssigkeitszulauf eingefügte Pumpe, angeschlossen isL
Bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem erhält man einen sehr einfachen Aufbau, der in den Flüssigkeitsablauf der beiden Kolonnen eingefügten Meßgeräte,
wenn man die Dichte der ablaufenden Absorpiionsflüssigkeit als Kriterium für die Kolonnensteuerung
heranzieht und dementsprechend in den Flüssigkeitsablauf der Hilfskolonne, wie auch in den Flüssigkeitsablauf der zu steuernden Kolonne Dichtemesser einfügt
Eine sowohl konstruktiv sehr einfache ais auch hinsichtlich ihres Betriebsverhaltens vorteilhafte Konzeption
des erfindungsgemäßen Steuersystems ist dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszulauf der
Hilfskolonne an den Flüssigkeilsablauf der Zu steuernden Kolonne angeschlossen ist. Bei dieser Konzeption
ergibt sich der Vorteil, daß auch bei stark wechselnden ßetriebsverhältnissen ohne besondere Maßnahmen und
auch bei einem hinsichtlich des Absorptionsverhallens vom Aufbau der zu steuernden Kolonne abweichenden
Aufbau der Hilfskolonne Temperatur und Druck in dem für den Gehalt der abströmenden Absorptionsflüssigkeit
an zu absorbierendem Gas bzw. Dampf maßgeblichen unteren Teil der zu steuernden Kolonne praktisch
gleich den Temperatur- und Druckverhältnissen in der Hilfskolonne sind, woraus sich ein sehr gutes Steuerungsverhalten
ergibt.
Strebt man im Rahmen des erfindungsgemäßen Steuersystems in der Hilfskolonne einen dem Absorptionsvorgang
in der zu steuernden Kolonne weitgehend gleichen Absorptionsablauf an, wobei man unter
anderem mit einem sehr geringen Gasmengenüberschuü in der Hiifskoionne das Ausiangen finden kann
und eine hohe Regelgeschwindigkeit erreichen kann, ist es günstig, wenn man vorsieht, daß der Flüssigkeitszulauf
der Hilfskolonne an den Flüssigkeitszulauf der zu steuernden Kolonne angeschlossen ist.
Die Abgasableitung der bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem vorgesehenen Hilfskolonne kann in den
meisten Fällen unmittelbar an die Abgasableitung der zu steuernden Kolonne angeschlossen werden, was konstruktiv
.sehr einfach ist und im Hinblick auf die im allgemeinen sehr geringe Menge an Gas, das die
Hilfskolonne durchfließt, bezüglich einer allenfalls auftretenden Umweltbelastung meist tragbar ist, insbesondere
wenn eine Nachwäsche für die Abgase installiert ist. Man kann aber auch, wenn man ein
Abströmen der Abgase aus der Hilfskolonne in die Umgebung oder in einen Kreisprozeß vermeiden will,
vorsehen, daß die Abgasableitung der Hilfskolonne in die zu steuernde Kolonne direkt oder in die Gaszuleitung
der zu steuernden Kolonne einmündet. Im Hinblick auf die Druckverhältnisse in den beiden Absorptionskolonnen
ist es dabei vorteilhaft, wenn man vorsieht, daß die Hilfskolonne in der Nähe der zu steuernden
Kolonne an der Gaszuleitung der letzteren angeordnet ist. Hierbei ergibt sich eine konstruktiv einfache Lösung,
wenn man die Hilfskolonne in eine Zweigleitungsschleife, die an der Gaszuleitung der zu steuernden Kolonne
angeordnet ist, einfügt. Bei letzterer Konzeption kann man dabei den Gasdurchsatz durch die Hilfskolonne
fördern bzw. sehr einfach auf den jeweils gewünschten Wert einstellen, wenn man im Zuge der die Gaszuleitung
und Abgasableitung oer Hilfskolonne bildenden Zweigleitungsschleife einen Saugzugventilator anordnet
Bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem erhält man eine besonders gute Regelfähigkeit und eine gute
Sicherheit gegen einen Durchbruch der absorbierenden Gase, wenn man vorsieht daß der Meßwertkomparalor
und/oder die in die Flüssigkeitsabläufe der beiden Kolonnen eingefügten Meßgeräte auf eine Steuerung
der Konzentration des absorbierten Gases bzw. Dampfes im Flüssigkeitsablauf der zu steuernden
Kolonne auf einen unter der Konzentration des absorbierten Gases bzw. Dampfes im Flüssigkeitsablauf
der Hilfskolonne liegenden Wert justiert sind.
Wird die höchstmögliche Konzentration der zu absorbierenden Gase bzw. Dämpfe in der Absorptionsflüssigkeit
angestrebt, wie dies häufig bei der Herstellung von Säuren der Fall ist kann man vorteilhaft
vorsehen, daß der Meßwertkomparator und/oder die in
die Fliissigkeitsabläufe der beiden Kolonnen eingefügten
Meßgeräte auf eine Steuerung der Konzentration des absorbierten Gases bzw. Dampfes im Flüssigkeilsablauf
der r.u steuernden Kolonne auf den am Flüssigkeitsablauf der Hilfskolonne vorliegenden Wert
justiert sind, wobei vorzugsweise im Zuge der Abgasableitung ein Hilfsabsorber, dessen Flüssigkeits
abl?twf an den Flüssigkeitszulauf der zu steuernden
Kolonne angeschlossen ist, angeordnet ist. Der bei letzlerer Ausflihrungsforni vorgesehene Hilfsabsorber
ist dabei al» Sicherheitseinrichtung gegen einen unerwünschten Austritt der zu absorbierenden Gase aus
dem /u steiernden Absorber in die Umgebung
angeordnet.
Zur Bildung· der Kennwerte, die als Maß für die Konzentration des zu absorbierenden Gases oder
Dampfes in der aus der zu steuernden Kolonne und in der aus der Hilfskolonne ablaufenden Flüssigkeiten
dienen, kann beispielsweise die Dichte dieser Flüssigkeiten,
der Siedepunkt dieser Flüssigkeiten oder der Brechungsindex dieser Flüssigkeiten herangezogen
werden, aber es sind auch andere physikalische oder chemische Parameter, wie zum Beispiel der pH-Wert,
hierzu geeignet. Zieht man die Dichte zur Bildung der Kennwerte hüran, kann man zur Gewinnung der
Meßwerte Meßzellen vorsehen, in denen Schwimmer angeordnet sind, deren Eintauchtiefe in die zu messende
Flüssigkeit ein Maß für die Dichle dieser Flüssigkeit ist und man kann ius der Eintauchtiefe der Schwimmer ein
elektrisches Signal gewinnen, das dann dem Meßwerikot 'parator zugeleitet wird. Man kann aber auch die
Dichte der Flüssigkeiten auf pneumatischem Wege, mit einem in die betreffende Flüssigkeit ragenden Tauchrohr,
durch das ein geringer Gasstrom geführt wird, dessen Druck gemessen wird, erfassen. Will man den
Siedepunkt der Flüssigkeiten als Maß für die Konzentration heranj-.iehen, kann man die Meßzellen mit
Heizeinrichtungen versehen und die Siedetemperatur mit elektrischen Thermometern messen und die
Thermometersignale dem Meßwertkomparator zuführen.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf in der Zeichnung dargestellte Beispiele weiter erläutert. In der
Zeichnung zeigen die
F i g. 1 bis 4 vier verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Steuersystems.
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Steuersystem zur Steuerung einer Absorptionskolonne 1, welche als
sogenannte adiabatische HCI-Absorptionskolonne ausgebildet
ist, der ein Gasgemisch, welches Inertgase und HCl-Gas enthält, über eine Gaszuleitung 2 zugeführt
wird, und die über einen Flüssigkeitszulauf 3 mit dem als
Absorptionsflüssigkeit dienenden Wasser, welches verschiedene die Absorption hemmende Inhaltsstoffe, wie
z. B. Chloride, in größerer Menge enthalten kann, gespeist wird, ist eine Hilfskolonne 4 vorgesehen, deren
Flüssigkeitszulauf 5 an den Flüssigkeitsablauf 6 der zu steuernden Kolonne 1 angeschlossen ist. Der Hilfskolonne
4 wird über ihre Gaszuleitung 7, welche an die Gaszuleitung 2 der zu steuernden Kolonne 1 angeschlossen
ist, ein kleiner Teil der zur Absorption in der zu steuernden Kolonne I vorgesehenen Gase zugeführt,
wobei die die Hilfskolonne 4 durchströmende Gasmenge so gewählt ist, daß ein deutlicher Oberschuß des zu
absorbierenden Gases vorliegt Das Restgas verläßt die
Hiifskoionne 4 über deren Abgasableitung 8, weiche in die Abgasleitung 9 der zu steuernden Kolonne 1
einmündet Im Zuge der Abgasableitung 9 ist dabei ein
Saugzugveniilalor 10 angeordnet, der die Gasdurchslrömung
der beiden Absorptionskolonnen 1,4 forciert. Sowohl in den Flüssigkeitsabfauf 6 der zu steuernden
Kolonne I, wie auch in defl Flüssigkeilsablauf 11 der
■» Hilfskolonne 4 ist je eine Meßzelle (2 bzw. 13 eingefügt,
die einen physikalischen oder chemischen Kennwert, der in den Flüssigkeilsaliläufcn 6 bzw. 11 vorliegenden
Flüssigkeilen mißt und ein dem Meßweil entsprechendes
Signal abgibt. Es kann sich dabei vorteilhaft bei den
in Meßzellen 12, 13 um Dichtcmcßzellen handeln, die ein
elektrisches Meßsignal liefern. Die Mcßzellen 12, 13
sind an einen Meßwcrikomparator 14 angeschlossen, der cm Steuersignal /ur Betätigung eines in den
Flüssigkeitszulauf 3 der zu steuernden Absorptionsko
π lonne 1 eingefügten Steicrventils 15. welches über eine
Steuerleitung 16 mit dem Meßwerlkomparator verbunden
ist. abgibt.
Das in Γ ι g. 2 dargestellte Steuersystem zur Steue
rung einer Absorptionskolonne 1. die über eine Gaszuleitung 2 mit einem Gasgemisch, welches zu
absorbierende Gase oder Dämpfe enthält, beaufschlagt
wird und über einen Flüssigkeitszulauf 3 mit Absorp tionsflüssigkeit gespeist wird, ist analog wie dies bei dem
Steuersystem gemäß Fig. 1 der Fall ist, mit einer Hilfskolonne 4 versehen der über eine Gaszuleiiung 7.
welche an die Gaszul:itung 2 der zu steuernden Absorptionskolonne 1 angeschlossen ist. ein kleiner Teil
der zur Absorption in der Kolonne 1 vorgesehenen Gase zugeführt wird. Es erfolgt auch hierbei wieder die
Zufuhr der zu absorbierenden Gase bzw. Dämpfe zur Hilfskolonne 4 mit deutlichem Oberschuß. Analog wie
dies bei dem Steuersystem gemäß F i g. 1 der Fall ist. ist auch beim Steuersystem gemäß Fig. 2 die Abgasableitung
8 der Hilfskolonne 4 an die Abgasableitung 9 der zu
steuernden Absorptionskolonne 1 angeschlossen und es ist ein Sauggebläse 10 zur Forcierung des Gasdurchsatzes
durch die Kolonnen 1 und 4 in die Abgasleitung 9 eingefügt. In die Abgasleitung 9 ist weiter ein
Hilfsabsorber 18 eingefügt, mit dem zur Absorption
-to vorgesehene Gase oder Dämpfe, welche die Absorptionskolonnen
1, 4 passieren konnten, aus dem in uie Umgebung abströmenden Gasgemisch entfernt werden
können. Die Flüssigkeitsableitung 19 des Hilfsabsorbers 18 ist dabei an den Flüssigkeitszulauf 3 der zu
•»5 steuernden Absorptionskolonne 1 angeschlossen. Weiter
ist an den Flüssigkeitszulauf 3 der Absorptionskolonne 1 der Flüssigkeitszulauf 5 der Hilfskolonne 4
angeschlossen, wodurch die Hilfskolonne 4 mit der gleichen Absorptionsflüssigkeit, wie die zu steuernde
Kolonne 1 angespeist wird. Bei dieser Art der Anspeisung kann sich durch die voneinander abweichenden
Abmessungen beider Kolonnen und durch die verschiedene Verweilzeit der am Absorptionsvorgang
beteiligten Substanzen in beiden Kolonnen eine voneinander abweichende Temperatur der Absorptionsflüssigkeit
in den Kolonnen, und zwar insbesondere im Bodenbereich derselben, ergeben und es ist im
Interesse einer gegenseitigen Angleichung die Hilfskolonne 4 mit einer Heizung in Form eines Heizmantels 20
ausgestattet Sowohl in den Flüssigkeitsablauf 6 der zu steuernden Kolonne wie in den Flüssigkeitsablauf 11 der
Hilfskolonne sind wieder Meßzellen 12, 13 eingefügt welche einen physikalischen oder chemischen Kennwert
der aus den Kolonnen 1, 4 abfließenden Absorptionsflüssigkeiten messen, und es sind diese
Meßzeiien an einen Meßwertkomparator i4 angeschlossen,
welcher ein Steuersignal zur Betätigung eines Regelventils 15, das in den Flüssigkeitszulauf 3 der
Kolonne I eingefügt ist. abgibt.
Hei dem in F-ig. I dargestellten Steuersystem /ur
Steuerung einer Absorptionskolonne 1. welches wie aie
Steuersysteme gemäß den F-"ig. I und 2 mit einer
I lilfskolonne 4 ausgestattet ist. deren Gas/uleiliing 7 an
die Gas/.tilcitting 2 der /ti steuernden Kolonne (
angeschlossen ist, '3t auch die Abgasableitung 8 der
HilfskoHune 4 wieder mit der Gas/uleitung 2 der
Kolonne 1 verbunden, so daß die Hilfskolonne in eine
aus den Leitungen 7 und 8 gebildete Zweigleitungsschleife, die an der Gas/uleitung 2 der iu steuernden
Kolonne angeordnet ist. eingefügt ist. Um dabei den
Gasdurchsatz durch die Hilfskolonne bequem einstellen zu können, ist im Zuge der aus den Leitungen 7 und 8
gebildeten Zwciglcilungsschleife. und /war im dargestellten Beispiel in der Abgasleitung 8 ein einstellbarer
Saug/ugventilator 22 angeordnet. Man kann aber auch ohne einen solchen Saug/ugvcntilaior auskommen,
wenn die vorliegende Konfiguration der Leitung 2 eine
■!ng -----
schleife und die Hilfskolonne ergibt. In die Abgasleitung
9 der Absorptionskolonne 1 ist wieder ein Sauggebläse
10 eingefügt, welches den Ciasdurchsatz durch die
Kolonnen 1 und 4 forciert. Sowohl in den Flüssigkeits· ablauf 6 der zu steuernden Kolonne I wie auch in den
Flüssigkeilsablauf II der Hilfskolonne 4 ist je eine
Meßzclle 12 bzw. 13 eingefügt, die einen von der
Konzentration des zu absorbierenden Ga*es bzw. Dampfes in der Absorptionsflüssigkeit abhängigen
physikalischen oder chemischen Kennwert ermitteln. Die Ausgänge der Mcßzcllen i2,13 sind dabei wieder an
einen Meßwertkomparator 14 geführt, dessen Ausgangssignal über eine Leitung 16 einem Steuergerät 24
zugeführt wird, das den Antriebsmotor 25 einer Pumpe 26 steuert, wobei die Pumpe 26 in den Flüssigkeitszulauf
3 der zu steuernden Kolonne 1 eingefügt ist. Es wird dabei durch die Steuerung des Motors 25, welche die
Pumpe 26 antreibt, der Zufluß an Absorptionsflüssigkeit zur Absorptionskolonne 1 im Sinne einer Einhaltung der
jeweils gewünschten Konzentration des zu absorbierenden Gases im Flüssigkeitsablauf 6 der Kolonne 1
gesteuert.
Bei dem in F i g. 4 dargestellten Steuersystem für eine
Absorptionskolonne I wird /ur Einhaltung der Kon/entration eines über die Gas/uleitung 2 zugeführten
Gases, welches im allgemeinen mit verschiedenen Inertgasen gemischt vorliegt, im Fliissigkcilsablauf 6 der
Absorptionskolonne I nicht die Zufuhr von Absorptionsflüssigkeit über den Fliissigkeitszulauf 3, sondern
vielmehr die Menge des in die Absorptionskolonne I eintretenden Gases mit einem in die Gaszuleitung 2
eingefügten Regelventil 28 gesteuert. Dieses Regelventil 28 wird mit einem Stellmotor 29 betätigt, der
seinerseits von einem Steuergerät 30 gespeist wird, wobei dem Steuergerät 30 das Ausgangssignal des
Meßwertkomparalors 14 zugeleitet wird. An den Meßwertkoüiparalor 14 sind wieder Mcßzcllen 12, 13
angeschlossen, die in die Flüssigkeilsableitungcn 6, ! 1 der Absorptionskolonne 1 bzw. der Hilfskolonne 4
vingCiügt HiFTCj. L^iC wciSAtnGittfn^ / OGr ι liiiSKOiGiiric ΐ5ί
auch in diesem Fall an die Gaszuleitung 2 der zu steuernden Kolonne I angeschlossen und es führt die
Abgasableitung 8 der llilfskolonne 4 unmittelbar >n die
zu steuernde Kolonne 1, welche ihrerseits mit einer Abgasableitung 9 verschen ist.
Es sei erwähnt, daß das erfindungsgemäße Steuersystem nicht auf die vorstehend im Speziellen in Betracht
gezogene Steuerung adiabatischer Absorptionskolonnen /ur Absorption von HCI-Gas in Wasser, welches
auch Fremdstoff enthalten kann, die die Absorptionsfähigkeit des Wassers verändern, beschränkt ist, sondern
vielmehr ganz allgemein zur Steuerung von Absorptionskolonnen, in denen ein Gas oder Dampf von einer
Flüssigkeit aufgenommen wird, angewendet werden kann. So kann dieses Steuersystem z. B. auch bei
Anlagen, die der Absorption von SO2 oder SOj in
Kalkmilch oder Wasser dienen, vorgesehen werden, oder bei Anlagen, die zur Absorption von Chlor in
Natronlauge vorgesehen sind.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (14)
1. Steuersystem für Absorptionskolonnen, die zur Absorption von Gasen oder Dämpfen in einer die
Kolonne durchströmenden Absorptionsflüssigkeit vorgesehen sind, insbesondere zur Steuerung sogenannter
adiabatischer Kolonnen für die Absorption von Chlorwasserstoff aus einem diesen enthaltenden
Gasgemisch in Wasser, mit einem in den Flüssigkeitsablauf der zu steuernden Kolonnen eingefügten
Meßgerät, das einen in der ablaufenden Absorptionsflüssigkeit vorliegenden physikalischen oder
chemischen Kennwert mißt, der von der absorbierten Menge jenes Gases oder Dampfes abhängt, auf
dessen Absorption das System abgestellt ist, und bei dem der Zulauf der Kolonne unter Berücksichtigung
dieses gemessenen Kennwertes gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfskolonne
(4) mit einer im Vergleich zu der zu steuernden Kolonne (1) kleinen Kapazität vorgesehen
ist, welche mit einem kleinen Teil der zur Absorption in der zu steuernden Kolonne (1)
vorgesehenen Gasen oder Dämpfen beaufschlagt wird und die auch mit der in der zu steuernden
Kolonne (1) verwendeten Absorptionsflüssigkeit gespeist wird, wobei die Zuführung der Gase oder
Dämpfe mit deutlichem Überschuß gegenüber der Absorptionsflüssigkeit erfolgt, daß weiter in den
Flüssigkeitsablauf (11) der Hilfskolonne (4) ein Meßgerät (13) eingefügt ist, das gleichfalls einen von
der Konzentration des bzw. der zu absorbierenden Gase(s) oder Dampfes (Dämpfe) in der ablaufenden
Absorptionsltdssigkeit abhängigen physikalischen
oder chemischen Kennwert mißt, und daß ein Meßwertkomparator (14) vorgesehen ist, an den das
in den Flüssigkeitsablauf (6) er zu steuernden Kolonne (1) eingefügte Meßgerät (12) und das in den
Flüssigkeitsablauf (11) der Hilfskolonne (4) eingefügte
Meßgerät (13) angeschlossen sind und der »einerseits ein Steuersignal zur Betätigung des
Flüssigkeitszulaufes (3) oder der Gaszuleitung (2) der zu steuernden Kolonne(l)abgibt.
2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Druck und Temperatur in der
Hilfskolonne (4) auf ungefähr gleiche Werte wie die in der zu steuernden Kolonne (1) vorliegenden
Druck- und Temperaturwerte justiert sind, und zwar insbesondere auf ungefähre Gleichheit dieser Werte
im Ablaufbereich der Kolonnen.
3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertkomparator (14)
direkt oder über einen sein Ausgangssignal in ein Betätigungssignal umformenden Wandler an ein in
den Flüssigkeitszillauf (3) der zu steuernden Kolonne (1) eingefügtes Ventil (15) oder eine in diesen
Flüssigkeitszulauf (3) eingefügte Pumpe (26) ange- »nhlossen ist.
4. Steuersystem nach einem der Ansprüche I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das in den Flüssigkeits
•blauf (11) der Hilfskolonne (4) eingefügte Meßgerat
(13). wie auch das Meßgerät (12), das in den
Flüssigkeitsabiauf (6) der zu steuernden Kolonne (1) eingefügt ist, Dichtemesser sind,
5. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszulauf (5) der Hilfskolonne (4) an den Flüssigkeitsablauf (6)
der zu steuernden Kolonne (1) angeschlossen ist.
6. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszulauf (5) der Hilfskolonne (4) an den Flüssigkeitszu'auf (3)
der zu steuernden Kolonne (1) angeschlossen ist.
7. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskolonne (4)
mit einer Heizung (20) oder einer Kühlung ausgestattet ist.
8. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasableitung (8)
der Hilfskolonne (4) an die Abgasableitung (0) der zu steuernden Kolonne (1) angeschlossen ist.
9. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasableitung (8)
der Hilfskolonne (4) in die zu steuernde Kolonne (1) direkt oder in die Gauzuleitung (2) der zu steuernden
Kolonne (1) einmündet
10. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskolonne (4) in der Nähe der zu steuernden Kolonne (t) an der
Gaszuleitung (2) der letzteren angeordnet ist.
11. Steuersystem nach den Ansprüchen 9 und 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskolonne (4) in eine Zweigleitungsschleife (7, 8) eingefügt ist, die an
der Gaszuleitung (2) der zu steuernden Kolonne (1) angeordnet ist.
12. Steuersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der die Gaszuleitung
(7) und Abgasableitung (8) der Hilfskolonne (4) bildenden Zweigleitungsschleife ein Saugzugventilator
(22) angeordnet ist.
13. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertkomparator (14) und/oder die in die Flüssigkeitsabläufe
(6, 11) der beiden Kolonnen (1, 4) eingefügten Meßgeräte (12, 13) auf eine Steuerung der
Konzentration des absorbierten Gases bzw. Dampfes im Flüssigkeitsablauf (6) der zu steuernden
Kolonne (1) auf einen unter den Konzentration des absorbierten Gases bzw. Dampfes im Flüssigkeitsablauf (11) der Hilfskolonne <4) liegenden Wert
justiert sind.
14. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertkomparator
(14) und/oder die in die Flüssigkeitsabläufe (6, 11) der beiden Kolonnen (1, 4) eingefügten
Meßgeräte (12, 13) auf eine Steuerung der Konzentration des absorbierten Gases bzw. Dampfes
im Flüssigkeitsablauf (6) der zu steuernden Kolonne (1) auf den am Flüssigkeitsablauf (11) der
Hilfskolonne (4; vorliegenden Wert justiert sind, wobei vorzugsweise im Zuge der Abgasleitung (9)
ein Hilfsabsorber (18) angeordnet ist. dessen Flüssigkeitsablauf (19) an den Flüssigkeitszulauf (3)
der zu steuernden Kolonne (1) angeschlossen ist.
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