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Homogene azeotrope Rektifikation: Untersuchung der Regelung von Kolonnensequenzen

Author(s):

J. Ulrich
Conference/Journal:

Karlsruhe, Gesellschaft für Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen
Abstract:

In diesem Beitrag werden verschiedene Kolonnensequenzen zur Trennung eines minimum siedenden Azeotropes zwischen einem Mittelsieder I und einem Schwersieder H mit Hilfe eines leichsiedenden Schleppmittels L bezüglich Wirtschaftlichkeit des Designs und Robustheit der Regelung verglichen.

Stichlmair und Herguijuela (1992) stellen zwei Varianten einer Sequenz aus drei Kolonnen vor, die je nach Zusammensetzung des binären I-H Zulaufs (mehr bzw. weniger Komponente I im Zulauf als die Zusammensetzung des I-H Azeotropes) verschieden verschaltet sind. Da die Produkte der einzelnen Kolonnen zum Teil auf Rückstandskurvengrenzen liegen, werden diese Sequenzen auch "Boundary Separation Schemes" genannt. Diese Boundary Separation Schemes sind bei grossem bzw. unendlichem als auch bei Rückfluss industrieller Grössenordnung realisierbar.

Laroche et al. betrachten die gleiche Trennaufgabe (Zerlegung eines binären minimum siedenden I-H Azeotropes mit leichtsiedendem Schleppmittel L). Sie zeigen, dass es bei endlichem Rückfluss möglich ist, die Rückstandskurvengrenze zu überqueren. Somit kann die Trennaufgabe mit zwei Kolonnen anstatt mit drei Kolonnen durchgeführt werden. Dies erniedrigt in jedem Falle die Investitionskosten, jedoch wird der Betrieb ungleich schwieriger: Bei sehr grossem bzw. unendlichem Rückfluss kann die gewünschte Trennaufgabe mit dieser Sequenz nicht mehr realisiert werden. Ein Regelungskonzept für diese Sequenz muss dies berücksichtigen. Ferner bildet sich beim Anfahren unter totalem Rückfluss ein Profil aus, dass die Rückstandskurvengrenze nicht kreuzt, so dass das Anfahren der Zwei-Kolonnen Sequenz schwieriger als das der Drei-Kolonnen Sequenz ist.

Mit Hilfe einer am Institut für Automatik entwickelten qualitativen Analyse zur Regelbarkeit von Kolonnensequenzen werden verschiedene Regelungskonzepte der oben genannten Kolonnensquenzen analysiert und verglichen. Die Auswirkungen von Störungen im Mengenstrom und der Zusammensetzung des binären Zulaufs der Sequenz auf das Betriebsverhalten werden vorgestellt. Da industrielle Produktströme oft Verunreinigungen beinhalten, wird mit der qualitativen Analyse der Einfluss der Verunreinigungen untersucht und mit Simulationen der Sequenzen quantitativ illustriert.

Further Information

Year:

2000
Type of Publication:

(06)Talk
Supervisor:



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