DE3040495A1 - Ventilsteuerung - Google Patents

Ventilsteuerung

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DE3040495A1 DE19803040495 DE3040495A DE3040495A1 DE 3040495 A1 DE3040495 A1 DE 3040495A1 DE 19803040495 DE19803040495 DE 19803040495 DE 3040495 A DE3040495 A DE 3040495A DE 3040495 A1 DE3040495 A1 DE 3040495A1
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Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
(H 1189c) ■ H 80/75
Sti/bd 27.10.80 TG
Ventilsteuerung
Die Erfindung betrifft eine zyklisch' arbeitende Druckwechseladsorptionsanlage zur Reinigung und Zerlegung von Gasen mit mehreren Adsorbern, deren jeweilige Einlaßenden mit der Rohgasleitung und deren jeweilige Auslaßenden mit' der Produktgasleitung jeweils über mit Ventilen ausgestatteten Rohrleitungen verbunden sind, wobei die Adsorber auch untereinander durch ebenfalls mit Ventilen ausgestatteten Druckausgleichsleitungen bzw. Spülleitungen verbunden sind.
Zur Reinigung und Zerlegung von Gasen gewinnen die Druck-, wechseladsorptionsverfahren mit bis zu 12 Adsorbern wegen ihrer großen Effektivität immer mehr an Bedeutung (DE-OS 26 24 346) . Jedem der Adsorber sind bei der bekannten Anlage sechs Ventile zugeordnet, von denen zwei als einfache Auf-Zu-Ventile (Eingangs- bzw. Ausgangsventile) und vier als Steuerventile ausgebildet sind.
Form. 5729 7.7S
Bei dem bekannten Verfahren gelangt Rohgas über ein Eingangsventil in einen Adsorber, in welchem die leichter adsorbierbaren Komponenten festgehalten werden, während die schwerer adsorbierbaren Komponenten die Anlage über ein Ausgangsventil als Produktgasstrom verlassen. An die bei höherem Druck erfolgende Adsorption schließen sich mehrere Entspannungsschritte an, durch die das in den Hohlräumen des Adsorptionsmittels befindliche Gas und auch adsorbierte Komponenten freigesetzt werden. Die er-■10 sten Entspannungsschritte werden durch Druckausgleich über die entsprechenden Steuerventile mit anderen, auf niedrigeren■Drücken befindlichen Adsorbern durchgeführt, die dadurch wieder auf einen gewissen Druck gebracht werden. Das bei der letzten Entspannungsstufe anfallende Gas wird als Restgas abgezogen. An diesen Verfahrensschritt schließt sich zur Entfernung aller adsorbierten Komponenten aus dem Adsorbens eine Gegenstromspülung an. Schließlich folgen mehrere Druckaufbauschritte, die zum
• überwiegenden Teil durch Druckausgleich über Steuerventile mit anderen,' auf höheren Drücken befindlichen Adsorbern stattfinden, wobei die letzte Druckerhöhung auf Adsorptionsdruck über das Eingangsventil· mit Produkt-
• gas erfolgt. Die Taktzeiten betragen dabei manchmal . nur einige Sekunden.
•25. · ' : ·
Zur Erlangung dieser kurzen Taktzeiten kommt insbesondere auch den Steuerventilen große Bedeutung zu. Bislang war jedes dieser Ventile zur Ansteuerung mit einer eigenen elektrischen Signalquelle, z.B. einem analogen Strorri-Geber,einer elektrischen Signalleitung für analoge Signale und einer Umformereinrichtung für das Umformen der elektrischen Analogsignale in pneumatische Signale ausgestattet. Bei der bekannten 9-Bett-Druckwechseladsorptionsanlage mit 36 Steuerventilen erfordert diese Lösung 36 Mal -
Form. 6729 7.7t
■ die vorgenannten Einrichtungen, was mit einem sehr großen Kostenaufwand verbunden ist und große Schadenanfälligkeit in sich birgt.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige und einfache Steuervorrichtung für Ventile zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für "Ό sämtliche an einer'Druckausgleichsleitung befindlichen Steuerventile eine gsmeinsame elektrische Signalquelle' und eine gemeinsame pneumatische Signalleitung vorgesehen ist.
^ Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist also nicht mehr ■jedes einzelne Ventil mit einer elektrischen Signalquelle und einer pneumatischen Signalleitung versehen, sondern für alle Steuerventile einer Druckausgleichsleitung ist eine gemeinsame elektrische Signalquelle und eine gemeinsame ■ pneumatische Signalleitung vorgesehen. Im Fall einer 9-Bett-Druckwechseladsorptionsanlage mit 9 Steuerventilen in jeder der 3 Druckausgleichsleitungen und der Restgasleitung erfordert diese Lösung also nur 4 Mal die erfindungsgemäße Einrichtung. Dadurch wird der Kostenaufwand erheblich gesenkt und die Anfälligkeit gegenüber Defekten vermindert sich beträchtlich.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß ein Steuerventil wesentlich 3^ schneller schließen kann als bei der bisherigen Vorrichtung, da für das Schließen eines Ventils die Signalleitung des Stellungsreglers über ein Dreiwegmagnetventil auf 0 bar entlüftet wird.
Form. 5729 7.78
β ο *
— 6 —
Die Signalquelle besteht gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung aus einem analogen Strom-Geber und einem Strom-Druck-Wandler. Der analoge Strom-Geber liefert dabei ein Stromsignal von beispielsweise. 4 bis 20 mA, das in dem Strom-Druck-Wandler in ein pneumatisches Signal in der Größenordnung 0,2 bis 1,0 bar umgeformt wird.
Jedes Steuerventil ist nach einer .weiteren Ausführungsform mit einem pneumatischen Antrieb, einem Stellungs-1Q regler, einem Dreiwegmagnetventil und einem Schalter, . . bevorzugt einem Digital-Ausgang,ausgestattet, wobei die Digital-Ausgänge an einem Prozeßrechner angeschlossen sind. ·
15' Ebenso kann der analoge Strom-Geber an" einem Prozeßrechner angeschlossen und als analoger Strom-Ausgang ausgebildet sein.
Soll ein Ventil mit einem variablen analogen Signal angesteuert werden, so wird der Signaleingang des Stellungsreglers über ein Dreiwegmagnetventil an die gemeinsame pneumatische Signalleitung angeschlossen, wobei hierfür der Stromkreis des Dreiwegmagnetventils durch ' einen Digital-Ausgang des Prozeßrechners geschlossen werden muß. Dann wirkt der Druck in der pneumatischen Signalleitung am Eingang des Stellungsreglers, der dafür sorgt, daß. das Ventil in gewünschter Weise geöffnet wird. .Soll ein Ventil geschlossen werden, so muß .der Stromkreis des Dreiwegmagnetveht.ils durch den Digital-Ausgang" des Prozeßrechners unterbrochen werden und somit der Signaleingang des Stellungsreglers vollständig auf Umgebungsdruck entlüftet werden.
Form. 6728 7.78
ft Λ β
— 7 —
Durch die erfindungsgeraäße Steuervorrichtung ist eine große Dichtigkeit und ein sehr schnelles öffnen bzw. Schließen der Steuerventile möglich.
Im folgenden soll die erfindungsgemäße Steuervorrichtung anhand zweier schematischer Darstellungen näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
10
Figur 1 eine Druckwechseladsorptionsanlage;
Figur 2 die Steuervorrichtung für Ventile einer Druckausgleichsleitung.
In Figur 1'der gezeigten Anlage sind neun Adsorber mit .. den Ziffern 1 bis 9 gekennzeichnet und die dem Adsorber 1 zugeordneten Ventile mit 11 bis 16, die dem Adsorber .2 zugeordneten Ventile mit 21 bis 26 usw., wobei die Ventile
13 bis 16, bzw. 23 bis 26 usw. Steuerventile bezeichnen. 20
101 ist ein Ausgleichsbehälter, 102 und 103 sind zusätzliche Ventile. Mit 104, 105, 106 und 107 sind Leitungen bezeichnet.
Das Rohgas gelangt in den Adsorber 1 durch Leitung 107 und 25
Ventil 11. Im Adsorber 1 werden die leichter adsorbierbaren Komponenten festgehalten, während die schwerer adsorbierbaren Komponenten die Anlage über das Ventil 12 und die Leitung 104 verlassen. Nach beendeter Adsorption
wird der Rohgasstrom auf einen anderen Adsorber umgeschal-30
tet und im Adsorber 1 der Druck auf einen ersten Zwischendruck gesenkt. Dies geschieht durch Druckausgleich mit dem Adsorber 5 durch öffnung der Ventile 13 und 53. Anschließend wird der Druck im Adsorber 1 auf einen zweiten
Zwischendruck gesenkt und zwar durch Druckausgleich mit 35
Form. 5729 7.78
dem Adsorber 6 über die Ventile 13 und 63. Während dieser beiden Drucksenkungen im Adsorber 1, die in Adsorptionsrichtung erfolgen, wird der Druck in den beiden Adsorbern 5 und 6 erhöht. Nun wird der Druck im Adsorber 1 durch öff-
.5 nung der Ventile 16 und 84 weiter gesenkt. Das Gas aus dem Adsorber 1 strömt dabei durch den Adsorber 8, der dabei von'zuvor adsorbierten Komponenten freigespült wird. Das sich ausbildende Gasgemisch gelangt über Leitung 105 in den Ausgleichsbehälter 101. Anschließend wird das Ventil
Ί0 geschlossen.1 und zwischen den Adsorbern 1. und 8 ein endgül-' tiger Druckausgleich herbeigeführt, wobei der Druck im Adsorber 8 ansteigt. Schließlich findet im Adsorber 1 eine letzte Drucksenkung auf den Regenerierdruck statt, und zwar im Gegenstrom zur Adsorptionsrichtung durch öffnung des Ventils 14, wodurch Gas in den Restgasbehälter 101 strömt.
-. ' Zur Entfernung der danach noch verbliebenen adsorbierten Bestandteile vom Adsorbens wird dazu Adsorber 1 bei nieiU drigerem Druck gespült. Für diesen Zweck wird Gas aus dem • .Adsorber 3. durch öffnung des Ventils 36 in den Adsorber geleitet-und das entstehende Gasgemisch durch öffnung des Ventils 14 in die Restgasleitung 105 gegeben.
Cv- ' . ■
Die sich an die Spülung anschließende Erhöhung des Druckes in den Adsorbern wird in vier Schritten vorgenommen. Zu • diesem Zweck wird der Adsorber 1 durch Schließung des Ventils 14 bei weiterhin geöffnetem Ventil 36 mit dem Adsorber 3 in Druckausgleich gebracht. Dann erfolgt ein
on
■■ zweiter Druckausgleich mit dem Adsorber 5 durch öffnen der Ventile 53 und 13. Es schließt sich ein Druckaus- . gleich mit dem Adsorber 6 an, in dem bei weiterhin ge- ■ · öffnetem Ventil 1.3 dessen Ventil 63 geöffnet wird. Gleich-
zeitig wird ein Teil des durch Leitung -104 fließenden 35
Form. 5729 7.78
Produktes durch Öffnung des Ventils 102 abgeleitet, das nach Öffnung des Ventils 15 in den Adsorber 1 gelangt. Als letzter Druckerhöhungsschritt wird die Verbindung mit dem Adsorber 6 unterbrochen und Gas aus der Leitung 104 bis zur Erreichung des Adsorptionsdruckes in den Adsorber 1 hineingedrückt.
In dieser Adsorberanlage sind die drei mit den.Steuerventilen 13, 23, 33 ... bzw. 15, 25, 35 ... bzw. 16, 26, 36 ... ausgestatteten Leitungen Druckausgleichsleitungen und die mit den Steuerventilen 14, 24, 34 ... ausgestattete Leitung eine Restgasleitung.
In Figur 2 ist die erfindungsgemäße Steuervorrichtung für die Ventile 13,. 23, 33 usw. einer Druckausgleichsleitung gezeigt. Die Steuervorrichtung für die Steuerven- tile der weiteren Druckausgleichsleitungen soll entsprechend verstanden werden.
Das Ventil 13 ist dabei über eine Ventilspindel 111 mit . einem pneumatischen Antrieb 112, einem Stellungsregler und übereine Signalleitung 114 mit einem Dreiwegmagnetventil 115 verbunden. Entsprechend ist Ventil 23 über eine Ventilspindel 211 mit einem pneumatischen Antrieb 212, einem Stellungsregler 213 und über eine Signalleitung 214 mit einem Dreiwegmagnetventil 215 verbunden, ebenso Ventil 33.
Die Dreiwegmagnetventile 115, 215, 315 selbst sind jeweils über eine Magnetspule und eine elektrische Leitung mit einem Schalter 116, 216, 316 verbunden, der wiederum als Digital-Ausgang ausgebildet sein kann und an einen Prozeßrechner angeschlossen ist. Außerdem stehen die Dreiwegmagnetventile 115, 215, 315 über eine gemeinsame pneumatische Signalleitung 117 mit einem I/P-Wandler 118 in
Form. 5729 7.78 - . - "
Verbindung, der seinerseits über eine elektrische Signalleitung 119 an einen analogen Strom-Geber 120 angeschlossen ist.
Der analoge Strom-Geber 120 liefert ein Stromsignal von z.B. 4 bis 20 mA. Dieses Signal wird im I/P-Wandler 118 in ein pneumatisches Signal von ca. 0,2 bis 1 bar umgeformt und liegt in Leitung 117 an. Liefert z.B. der Analog-Strom-Geber 5 einen Strom von 12 mA, so wird dieser im I/P-Wandler 118 in ein pneumatisches Signal von 0,6 bar umgewandelt, wodurch das Steuerventil 13 auf 50 % seines maximalen Hubes öffnet.Erhält die zum Magnetventil 115 gehörende Magnetspule dann über Schalter 116 von dem Prozeßrechner das Signal "Stromkreis geschlossen", aktiviert die Spule das Magnetventil 115, so daß dieses auf Durchlaß von 11.7 auf 114 schaltet und der Druck sich über Leitung 114 bis zum Stellungsregler 113 ausbreitet. In diesem Stellungsregler 113 wird der Druck auf 0 bis 6 bar verstärkt und somit der pneumatische Antrieb 112 veranlaßt, über die Ventilspindel 111 das Steuerventil 13 zu öffnen. Kommt von dem Prozeßrechner über Schalter 116 das Signal "Stromkreis unterbrochen"; so ist das Dreiwegmagnetventil 115 nicht aktiv, entlüftet die Signalleitung 114 des Stellungsreglers in-Leitung 121 und schließt damit das Steuerventil 13.
Entsprechendes gilt sinngemäß für die Steuerventile 23 und 3 3. ■ . \
Form. S7M 7.78
Leerseite

Claims (6)

  1. • β ♦
    » ο ■
    (H 1189c) H 80/75
    Sti/bd 27.10.80
    10
    Patentansprüche
    \iJ Zyklisch arbeitende Druckwechseladsorptionsanlage zur Reinigung und Zerlegung von Gasen mit.mehreren Adsorbern, deren jeweilige Einlaßenden mit der Rohgasleitung und deren jeweilige Auslaßenden mit der Produktgasleitung jeweils über mit Ventilen ausgestatteten Rohrleitungen verbunden sind, wobei die Adsorber auch ■ untereinander durch ebenfalls mit Ventilen ausgestatteten Druckausgleichsleitungen bzw. Spülleitungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß für sämtliehe an einer Druckausgleichsleitung befindlichen Steuerventile eine gemeinsame elektrische Signalquelle und eine gemeinsame pneumatische Signalleitung vorgesehen ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Signalquelle aus einem analogen Strom-Geber und einem Strom-Druck-Wandler besteht.
    35
    Form. 5728 7.78
    »ft * <
    — 2 —
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Steuerventil ein Antrieb, ein Stellungsregler, ein Dreiwegmagnetventil und ein Schalter vorgesehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter als Digital-Ausgang ausgebildet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Digital-Ausgänge an einem Prozeßrechner angeschlossen sind. ·
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der analoge Strom-Geber an einem Prozeßrechner angeschlossen und als ein analoger Strom-Ausgang ausgebildet ist.
    Form. 67» 7.76
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US4360362A (en) 1982-11-23
DE3040495C2 (de) 1986-10-23

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