RegeIanornung für Destillationskolonnen Selbsttätig geregelte Destillationskolonnen
sind außer mit einem Druckregler meist auch mit einem Temperatur- und einem Standregler
für die im Kolonnenunterteil befindliche Flüssigkeit, den sog. Sumpf, ausgerüstet.
Hierbei werden diese beiden Regler bisher so angeordnet, daß die Temperatur durch
Regekmg des Heizdampfes und der Stand durch Regelung der abgehenden Flüssigkeitsmenge
auf etwa gleicher Höhe gehalten wird. Abb. I zeigt eine derartige Anordnung. Der
Temperaturfühler 1 betätigt mittels einer beliebigen Übertragungsvorrichtung das
Ventil 2 in der Dampfzuleitung, und der Schwimmer 3 dient zur Steuerung des Ventils
4 in der Ableitung für die Flüssigkeit.Regulation for distillation columns Automatically regulated distillation columns
In addition to a pressure regulator, they are usually also equipped with a temperature regulator and a level regulator
for the liquid located in the lower part of the column, the so-called sump.
Here, these two controllers are so far arranged that the temperature through
Regekmg of the heating steam and the level by regulating the outgoing amount of liquid
is kept at about the same level. Fig. I shows such an arrangement. Of the
Temperature sensor 1 actuates the by means of any transmission device
Valve 2 in the steam supply line, and the float 3 is used to control the valve
4 in the derivative for the liquid.
Diese Anordnung hat sich bei üblichen Destillationsanlagen gut bewährt.
Es stellen sich- aber erhebliche Schwierigkeiten ein bei Destillationsanlagen, in
denen Zweistoftgemische aus Stoffen mit nahe beieinander-4egenden Siedetemperaturen
verarbeitet werden. Der Grund des Versagens der bisherigen Anordnungen ist aus folgender
Überlegung zu erkennen. Wie das Kurvenbild der Abb. 2 zeigt, findet bei steigender
Dampfzufuhr noch so lange eine Erhöhung der Temperatur im Sumpf der Kolonne statt,
bis sich dort nur noch eine einheitliche Flüssigkeit befindet, deren Siedetemperatur
auch bei gesteigerter Dampfzufuhr nicht mehr überschritten wird. Legt man nun Wer*
darauf, beide Bestandteile des Zweistoffgemisches in möglichst reiner Fonn zu erhalten,
so muß man den Sumpf auf einer gleichbleibenden Temperatur halten, die wenige Zehntelgrade
unterhalb der Siedetemperatur liegt. Der Temperaturregler muß also z. B. itn Gebiet
zwischen den beiden Grenzen und b der Abb. 2 arbeiten. Da aber in diesem Gebiet
die Kurve sehr steil verläuft, so ist bei der bisherigen Anordnung eine Überregelung
nicht zu vermeiden. Die Ursache ist. in der Verkettung der Stand- mit der Temperaturregelung
zu suchen. Der Regelvorgang spielt sich wie folgt ab: Sinkt z. B. aus irgendeinem
Grunde die Sumpftemperatur, so wird zunächst der Temperaturregler die Dampfmenge
vergrößern. Wie aus Abb. 2 zu ersehen
ist, muß diese Mengenänderung
infolge des steilen Kurvenverlaufs prozentual sehr groß sein. Bevor nun aber diese
Dampfverstellung sich an dem Temperaturfühler auswirkt, ändert sich der Stand in
clem Kolonnensumpf in erheblichem Maße. Das starke Absinken des Standes bewirkt
nun seinerseits wieder ein Schließen des Abilußventils in so großem Ausmaß, daß
auch hier Überregelung eintritt und die Anlage alsbald Pendelungen ausführt. Um
dies zu vermeiden, müßte die Kennlinie des Temperaturreglers sehr steil geneigt
werden, d. h. dem Ventilweg von der Schlußstellung bis zur Offnungsstellung müßte
eine verhältnismäßig große Temperaturänderung von einigen Graden entsprechen. Dies
ist aber aus Gründen der Einheitlichkeit des Erzeugnisses nicht zulässig. This arrangement has proven itself well in conventional distillation systems.
There are, however, considerable difficulties in distillation plants in
those two-component mixtures of substances with close-together boiling temperatures
are processed. The reason for the failure of the previous arrangements is as follows
To recognize consideration. As the graph in Fig. 2 shows, it takes place with increasing
Steam supply is taking place as long as there is an increase in the temperature in the bottom of the column,
until there is only one uniform liquid, its boiling point
is no longer exceeded even with increased steam supply. If you now put who *
on receiving both components of the two-component mixture in as pure a form as possible,
so one must keep the swamp at a constant temperature, a few tenths of a degree
is below the boiling point. The temperature controller must therefore, for. B. in the area
work between the two limits and b of Fig. 2. But there in this area
If the curve is very steep, there is overregulation in the previous arrangement
can not be avoided. The cause is. in the interlinking of the level control with the temperature control
to search. The control process takes place as follows: If z. B. for any
Based on the sump temperature, the temperature controller first determines the amount of steam
enlarge. As can be seen from Fig. 2
is, this quantity change must
can be very large in percentage terms due to the steep course of the curve. But before this
Adjustment of steam affects the temperature sensor, the status changes to
clem column bottom to a considerable extent. The sharp drop in the stand causes
now in turn closing the drain valve to such an extent that
Here, too, overregulation occurs and the system immediately starts oscillating. Around
To avoid this, the characteristic curve of the temperature controller would have to be very steeply inclined
be, d. H. the valve travel from the closed position to the open position
correspond to a relatively large temperature change of a few degrees. this
but is not permitted for reasons of uniformity of the product.
Die vorliegende Erfindung vermeidet nun diese Schwierigl ; eiten
durch eine sehr einfache Maßnahme. Diese besteht darin, daß nicllt mehr, wie bisher.
die Temperatur des Sumpfes durch den Heizdampf und sein Stand mittels der abgeführten
Flüssigkeitsmenge geregelt wird, sondern daß umgekehrt der Stand durch den Dampf
und die Temperatur durch die in die Kolonne eintretende oder die aus ihr abgehende
Flüssigkeitsmenge geregelt wird. Praktisch ist zur Durchführung dieser Maßnahme
lediglich eine Vertauschung oder eine Überkreuzung der Steuerleitungen zu den Ventilen
notwendig. The present invention now avoids this difficulty; elite
by a very simple measure. This consists in the fact that nothing more, as before.
the temperature of the sump by the heating steam and its level by means of the discharged
The amount of liquid is regulated, but that, conversely, the level is controlled by the steam
and the temperature of the column entering or leaving the column
Liquid amount is regulated. It is practical to carry out this measure
only an exchange or a crossing of the control lines to the valves
necessary.
Abb. 3 zeigt die neue Anordnung. Der Temperaturfühler I steuert nunmehr
das Ausgangsventil 4 für die Flüssigkeit und der Schwimmer 3 das Dampfventil 2.
Die Wirkungsweise der Regleranordnung ist folgende: Sinkt aus irgendeinem Grunde
die Temperatur im Kolonnensumpf, so beginnt zunächst der Temperaturfühler I das
Flüssigkeitsausgangsventil 4 zu sdiliePj-en. Hierdurch steigt der Stand im Kolonnensumpf,
und der Schwimmer 3 vergrößert nun seinerseits durch Betätigung des Ventils 2 die
Heizdampfmenge so lange, bis wieder ein Gleichgereicht eingetreten ist. Die Erhöhung
der Heizdampfmenge führt aber dann zwangsläufig zu einem Wiederansteigen der Temperatur
im Sumpf. Der durch Absinken der Temperatur eingeleitete Regelvorgang ist beendet.Fig. 3 shows the new arrangement. The temperature sensor I now controls
the outlet valve 4 for the liquid and the float 3 the steam valve 2.
The mode of operation of the regulator arrangement is as follows: Sinks for some reason
the temperature in the column bottom, the temperature sensor I das begins first
Liquid outlet valve 4 to sdiliePj-en. This increases the level in the column sump,
and the float 3 now increases in turn by actuating the valve 2
Amount of heating steam until equilibrium has occurred again. The increase
the amount of heating steam then inevitably leads to a renewed rise in temperature
in the swamp. The control process initiated by the drop in temperature is ended.
Durch die neue Anordnung wird folgender Vorteil erreicht: Die Kennlinie
des Standreglers (Stand = b [Ventilstellung]) kann sehr steil gewählt werden, so
daß nur kleIne Verstellungen des Dampfventils vorgenommen werden. Da, wie bereits
erwähnt, die Verstellung des Dampfes sofort eine Änderung des Standes verursacht,
so gestaltet sich dieser Regelvorgang äußerst stabil, d. h. es tritt keinerlei Neigung
zum Pendeln auf. The new arrangement has the following advantage: The characteristic
of the level regulator (level = b [valve position]) can be selected very steeply, see above
that only small adjustments of the steam valve are made. There, as already
mentioned that the adjustment of the steam immediately causes a change in the level,
this makes this control process extremely stable, i. H. there is no inclination
to commute.
Umgekehrt aber kapn nunmehr die Kennlinie des Temperaturreglers (Temperatur
= t [Ventilstellung]) sehr flach geneigt gewählt werden, so daß eine t Einhaltung
der Temperatur gewährleistet ist. In sinnvoller Weise ist in dieser Anordnung das
trägheitslose (verzögerungsfreie) Steuerorgan, nämlich der Schwimmer, mit dem rasch
auf den geregelten Zustand (Stand) einw'irkenden Dampfventil und umgekehrt das mit
Verzögerung behaftete Steuerorgan, nämlich der Temperaturfühler, mit dem infolge
großer Anlaufzeit der Anlage langsam einwirkenden Regelorgan, dem Ausgangsventil
für die Flüssigkeit, gekoppelt worden. Bei den in dieser Weise ausgerüsteten Anlagen
ist eine Einhaltung der Sumpftemperatur von #1/10° C in einem Abstand von der Siedegrenze
von etwa 1/20 C möglich.Conversely, however, the characteristic curve of the temperature controller (temperature
= t [valve position]) should be chosen to be very flat, so that t compliance
the temperature is guaranteed. This makes sense in this arrangement
inertia-free (delay-free) control element, namely the float, with which quickly
on the regulated state (stand) acting steam valve and vice versa that with
Delay affected control organ, namely the temperature sensor, with the result
long start-up time of the system, slowly acting control element, the outlet valve
for the liquid, has been coupled. With the systems equipped in this way
is a maintenance of the bottom temperature of # 1/10 ° C at a distance from the boiling limit
of about 1/20 C possible.
Ein weiterer Vorteil der Regelanordnung besteht darin, daß alle Dampfschwankungen,
die erfahrungsgemäß viel häufiger auftreten als Schwankungen der Flüssigkeitsausgangsmenge,
sieb nur am einzuhaltenden Stand, einer für die Güte des Endproduktes unwichtigen
Größe, auswirken. Another advantage of the control arrangement is that all steam fluctuations,
which experience has shown to occur much more frequently than fluctuations in the liquid output quantity,
sieve only at the stand to be observed, one that is unimportant for the quality of the end product
Size, impact.
Im vorbeschriebenen Beispiel wurde der meist übliche Fall angenommen,
daß der Flüssigkeitsausgang selbsttätig, der Flüssigkeitseingang aber von Hand auf
gleichbleibende Werte eingestellt wird. Die neue Anordnung kann aber auch angewandt
werden, wemi man aus irgendwelchen Gründen den Flüssigkeitseingangselbsttätig egelt,
den Flüssigkeitsausgang von Hand gleichbleibend halteli will. in diesem Falle regelt
der Temperaturfühler I den Flüssigkeitseingang der Kolonne. Die Wirkungsweise ist
dann folgende: Sinkt die Temperatur, so öffnet der Temperaturfühler das Flüssigkeitseingangsventil,
der Stand steigt, und der Schwimmer vergrößert die Heizdampfmenge, wodurch dann
die Temperatur zwangsläufig wieder an steigt. In the example described above, the most common case was assumed,
that the liquid outlet is automatic, but the liquid inlet is opened by hand
constant values are set. However, the new arrangement can also be used
who, for whatever reason, automatically shuts down the liquid intake,
wants to keep the liquid outlet constant by hand. in this case regulates
the temperature sensor I the liquid inlet of the column. The mode of action is
then the following: If the temperature drops, the temperature sensor opens the liquid inlet valve,
the level rises, and the float increases the amount of heating steam, which then
the temperature inevitably rises again.