DE102009006263A1 - Trennkolonne - Google Patents

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DE102009006263A1
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Germany
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valves
partially closing
fixed valve
metal sheet
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DE200910006263
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Gerhard Alzner
Anton Moll
Christian Matten
Ludwig Bauer
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Linde GmbH
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Linde GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/18Absorbing units; Liquid distributors therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/163Plates with valves

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Abstract

Es werden eine Kolonne, aufweisend wenigstens einen Boden (1), wobei dieser oder wenigstens einer der Böden (1) wenigstens ein feststehendes Ventil (2, 2') aufweist, und ein Verfahren zum Betreiben einer Kolonne in variierenden Lastbereichen beschrieben. Erfindungsgemäß weist die Kolonne Mittel zum zumindest teilweise Verschließen des bzw. der feststehenden Ventile (2, 2') auf. Somit können im Falle einer Unterlast einzelne feststehende Ventile (2, 2') zumindest teilweise verschlossen werden, während im Falle einer Überlast einzelne feststehende Ventile (2, 2'), die verschlossen sind, geöffnet werden können.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kolonne, aufweisend wenigstens einen Boden, wobei dieser oder wenigstens einer der Böden wenigstens ein feststehendes Ventil aufweist.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Kolonne in variierenden Lastbereichen.
  • Unter dem Begriff ”Kolonne” seien alle Kolonnen, insbesondere Trenn-, Stoffaustausch- und Waschkolonnen, die einen oder mehrere Böden aufweisen, zu verstehen.
  • Trenn- bzw. Stoffaustauschkolonnen zum Austausch von Stoffen zwischen einer gasförmigen und einer flüssigen Phase sind aus zahlreichen verfahrenstechnischen Anwendungen bekannt. Lediglich beispielhaft genannt seien die rektifikatorische Zerlegung von Olefinen in Demethanizern und/oder Deethanizern sowie das Waschen von Gasen bspw. in Laugewäschen, u. a.
  • Zur Herstellung des Phasenkontaktes zwischen der gasförmigen und der flüssigen Phase werden Böden, Schüttfüllkörper und/oder strukturierte Packungen in die Kolonnen eingebaut. Sind innerhalb einer Kolonne ausschließlich Böden vorgesehen, liegt deren Zahl üblicherweise zwischen 10 und 240 Stück.
  • Diese Böden sind mit verschiedenen Austauschelementen, wie Löcher, bewegliche Ventile, feststehende Ventile, Glocken, etc., bestückt. Bei der Auslegung der Böden ist die Anzahl der verwendeten Austauschelemente der gewünschten Last anzupassen. Dies hat jedoch zur Folge, dass der Boden nur innerhalb eines bestimmten Lastbereiches effizient betrieben werden kann. Eine Änderung der Last, hin zu deutlich höheren oder niedrigeren Kapazitäten, macht daher neue Böden, die an die geänderte Last angepasst sind, erforderlich. Kolonnenböden, die sog. Käfigventile aufweisen, können durch Verkeilen einzelner Käfigventile, die dadurch für den Stoffaustausch blockiert werden, für eine Unterlast betreibbar gestaltet werden, bzw. für eine zukünftige erhöhte Last vorbereitet werden.
  • Böden mit feststehenden Ventilen – derartige Ventile werden auch als ”Fixed Valves” bezeichnet – ermöglichen eine vergleichsweise hohe Kapazität, weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie ausschließlich in einem vergleichsweise kleinen Lastbereich betrieben werden können. Soll eine Kolonne mit feststehenden Ventilen bei einem verringerten Gas- und Flüssigkeitsdurchsatz betrieben werden, müssen oftmals alle Böden ausgetauscht werden, da aufgrund des Durchregnens bzw. Trockenlaufens der Böden der Stoffaustausch stark und in nicht akzeptabler Weise beeinträchtigt ist. Der erforderliche Austausch von Böden muss aufgrund der Beschaffungsdauer langfristig geplant werden und ist mit erheblichen Kosten und längeren Stillstandszeiten der Trennkolonne und damit des Prozesses, in dem die Kolonne integriert ist, verbunden.
  • Wünschenswert ist deshalb eine Möglichkeit, die Anzahl der feststehenden Ventile eines Bodens zu reduzieren, ohne dabei das Bodenblech austauschen oder modifizieren zu müssen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Kolonne sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Kolonne anzugeben, die bzw. das die vorbeschriebenen Nachteile vermeidet und es insbesondere ermöglicht, auf Laständerungen kurzfristig zu reagieren.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine gattungsgemäße Kolonne, aufweisend wenigstens einen Boden, wobei dieser oder wenigstens einer der Böden wenigstens ein feststehendes Ventil aufweist, vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass Mittel zum zumindest teilweise Verschließen des feststehendes Ventils vorgesehen sind.
  • Verfahrensseitig wird die gestellte Aufgabe durch ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Kolonne gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass im Falle einer Unterlast einzelne oder alle feststehende Ventile mittels der Mittel zum zumindest teilweise Verschließen eines feststehenden Ventils verschlossen werden. Im Falle einer Überlast werden einzelne feststehende Ventile, die mittels der Mittel zum zumindest teilweise Verschließen eines feststehenden Ventils verschlossen sind, durch Entfernen der Mittel zum zumindest teilweise Verschließen eines feststehenden Ventils geöffnet.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, sind dadurch gekennzeichnet, dass
    • – die Mittel zum zumindest teilweise Verschließen eines feststehenden Ventils demontierbar, vorzugsweise steckbar und/oder einklemmbar ausgebildet sind,
    • – die Mittel zum zumindest teilweise Verschließen eines feststehenden Ventils als ein das feststehende Ventil zumindest teilweise verschließendes Einlegeblech ausgebildet sind, und
    • – die Mittel zum zumindest teilweise Verschließen eines feststehenden Ventils als eine das feststehende Ventil zumindest teilweise verschließende Abdeckung ausgebildet sind,
    • – wobei Einlegebleche und Abdeckungen Öffnungen, die vorzugsweise variierbar und/oder verschließbar ausgebildet sind, aufweisen können.
  • Erfindungsgemäß können nunmehr einzelne oder alle feststehenden Ventile, die auf einem Kolonnenboden vorgesehen sind, teilweise oder vollständig verschlossen werden. Im Falle eines vollständigen Verschließens eines Ventils ist dieses inaktiv. Weist ein Boden beispielsweise zehn feststehende Ventile auf und werden im Zuge einer Lastanpassung fünf dieser Ventile vollständig geschlossen oder werden die zehn Ventile zu 50% geschlossen, so verhält sich der Boden identisch zu einem lediglich fünf feststehende Ventile aufweisenden Boden. Die Mittel zum zumindest teilweise Verschließen eines feststehenden Ventils sind vorzugsweise steckbar und/oder einklemmbar ausgebildet. Dadurch wird eine vergleichsweise schnelle Anpassung an veränderte Lastbedingungen realisierbar.
  • Die Erfindung kann sowohl bei bereits in Betrieb befindlichen Kolonnen als auch bei neuen Kolonnen Anwendung finden. So ist es beispielsweise zweckmäßig, wenn die Böden neuer Kolonnen eine Ventilzahl aufweisen, die für eine für die Zukunft gedachte maximale Last ausreichend ist. Bei der Auslieferung bzw. der Inbetriebnahme einer derartigen Kolonne können dann gerade so viele Ventile verschlossen werden, wie es für den aktuellen Normalbetrieb bzw. den gewünschten Lastbereich erforderlich ist. Kommt es nunmehr nach einer Anlagenrevision beim Betrieb der erfindungsgemäßen Kolonne aufgrund einer Anlagenkapazitätserhöhung oder -reduzierung zu einer Überlast- oder Unterlastsituation, werden die vorgesehenen Abdeckungen entfernt (Überlastsituation) bzw. zusätzliche Ventile mittels erfindungsgemäß vorzusehender Abdeckelemente verschlossen (Unterlastsituation).
  • Sofern bei einer (neuen) Kolonne alle feststehenden Ventile mittels der Mittel zum zumindest teilweise Verschließen eines feststehenden Ventils verschlossen sind, ist es auch denkbar, dass diese Mittel bzw. Abdeckungen Öffnungen definierter Größe aufweisen.
  • Kolonnen, die variierenden Lastprofilen ausgesetzt sind, können folglich mit einem kostengünstigen einheitlichen Bodendesign ausgestattet werden. Bei bestimmten Anwendungsfällen wird es zweckmäßig sein, die Böden einer erfindungsgemäßen Kolonne mit der maximal möglichen Anzahl von feststehenden Ventilen auszustatten. Mittels der erfindungsgemäß vorzusehenden Abdeckungen kann sichergestellt werden, dass lediglich die für den gewünschten Lastbereich erforderlichen Ventile aktiv sind.
  • Die erfindungsgemäße Kolonne sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Kolonne vermeiden den bisher erforderlichen Austausch von Bodenpanelen im Falle von Laständerungen. Dadurch entfallen auch die damit verbundenen Kosten für die Beschaffung neuer Bodenpanelen, der Demontage der alten sowie der Montage der neuen Bodenpaneele.
  • Die erfindungsgemäße Kolonne, das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Kolonne sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der- bzw. desselben, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, seien im Folgenden anhand der in den 1a bis 4c dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • In den 1a und 1b sind zwei mögliche, aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsformen feststehender Ventile 2 und 2', die auf einem Kolonnenboden 1 angeordnet sind, dargestellt. Daneben existiert eine Vielzahl weiterer, dem Fachmann bekannte Ausführungsformen.
  • Die 2a zeigt eine Ausführungsform des Mittels zum zumindest teilweise Verschließen des feststehenden Ventils in Form eines Abdeckelements 3, das, wie in der 2b dargestellt, bei einem feststehenden Ventil 2 von unten durch die Ventilöffnung des Bodens 1 geschoben wird und aufgrund des Federclips 3' im eingeschobenen Zustand im Boden 1 einrastet.
  • Die 2c zeigt eine seitliche, nicht maßstabsgerechte Schnittdarstellung durch die in der 2b dargestellte Anordnung, bestehend aus Boden 1, feststehendem Ventil 2 sowie eingeschobener Abdeckung 3. Die seitliche Wand der Abdeckung 3 kann mit einer Öffnung 3'', die eine definierte Größe aufweist, versehen sein. Mittels dieser kann der Grad des Verschließens des feststehenden Ventils eingestellt werden.
  • In der 3a ist eine weitere Ausführungsform des Mittel zum zumindest teilweise Verschließen des feststehendes Ventils in Form eines Einlegebleches 4, das eine integrierte Feder 4' aufweist, dargestellt. Dieses Einlegeblech 4 wird, wie in der 3b dargestellt, seitlich in das feststehende Ventil 2 eingeschoben und verschließt dadurch dessen Öffnung. Mittels der am Ende hochgebogenen Feder 4' wird im eingeschobenen Zustand eine zuverlässige Fixierung des Einlegebleches 4 erreicht.
  • Die 3c zeigt eine seitliche, nicht maßstabsgerechte Schnittdarstellung durch die in der 3b dargestellte Anordnung, bestehend aus Boden 1, feststehendem Ventil 2 sowie verklemmtem Einlegeblech 4. Das Einlegeblech 4 kann mit einer Öffnung 4'', die eine definierte Größe aufweist, versehen sein, um den Grad des Verschließens des feststehenden Ventils einzustellen.
  • Eine dritte Ausführungsform des Mittels zum zumindest teilweisen Verschließen eines feststehenden Ventils ist in der 4a dargestellt. In diesem Falle handelt es sich um eine von oben auf ein feststehendes Ventil 2 aufsteckbare Abdeckung 5. Diese weist ebenfalls vorzugsweise Federclipse 5' auf, die, wie dies in der 4b gezeigt ist, der zuverlässigen Fixierung der Abdeckung 5 im aufgesteckten Zustand dienen.
  • Die 4c zeigt eine seitliche, nicht maßstabsgerechte Schnittdarstellung durch die in der 4b dargestellte Anordnung, bestehend aus Boden 1, feststehendem Ventil 2 sowie aufgesteckter Abdeckung 5. Wie auch bei der in den 2a bis 2c dargestellten Ausführungsform kann die seitliche Wand der Abdeckung 5 mit einer Öffnung 5'', die eine definierte Größe aufweist, versehen sein. Mittels dieser kann der Grad des Verschließens des feststehenden Ventils eingestellt werden.
  • Die vorbeschriebenen Öffnungen 3'', 4'' und 5'' sind in vorteilhafter Weise variierbar und/oder verschließbar ausgebildet. Dadurch kann eine exaktere und schnellere Anpassung an variierende Lastbereiche realisiert werden.
  • Die erfindungsgemäße Kolonne sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Kolonne in variierenden Lastbereichen ermöglichen eine kurzfristige und kostengünstige Anpassung erfindungsgemäßer Kolonnen an variierende Lastbereiche. Die mit den zum Stand der Technik zählenden Kolonnen und Verfahren verbundenen Nachteile können mit der Erfindung zur Gänze vermieden werden.

Claims (8)

  1. Kolonne, aufweisend wenigstens einen Boden (1), wobei dieser oder wenigstens einer der Böden (1) wenigstens ein feststehendes Ventil (2, 2') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum zumindest teilweise Verschließen des feststehendes Ventils (2, 2') vorgesehen sind.
  2. Kolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum zumindest teilweise Verschließen eines feststehenden Ventils (2, 2') demontierbar, vorzugsweise steckbar und/oder einklemmbar ausgebildet sind.
  3. Kolonne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum zumindest teilweise Verschließen eines feststehenden Ventils (2, 2') als ein das feststehende Ventil (2, 2') zumindest teilweise verschließendes Einlegeblech (4) ausgebildet sind.
  4. Kolonne nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeblech (4) wenigstens eine Öffnung (4''), die vorzugsweise variierbar und/oder verschließbar ausgebildet ist, aufweist.
  5. Kolonne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum zumindest teilweise Verschließen eines feststehenden Ventils (2, 2') als eine das feststehende Ventil (2, 2') zumindest teilweise verschließende Abdeckung (3, 5) ausgebildet sind.
  6. Kolonne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (3, 5) wenigstens eine Öffnung (3'', 5''), die vorzugsweise variierbar und/oder verschließbar ausgebildet ist, aufweist.
  7. Verfahren zum Betreiben einer Kolonne in variierenden Lastbereichen, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Unterlast einzelne feststehende Ventile (2, 2') mittels der Mittel zum zumindest teilweise Verschließen eines feststehenden Ventils (2, 2') verschlossen werden.
  8. Verfahren zum Betreiben einer Kolonne in variierenden Lastbereichen, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Überlast einzelne feststehende Ventile (2, 2'), die mittels der Mittel zum zumindest teilweise Verschließen eines feststehenden Ventils (2, 2') verschlossen sind, durch Entfernen der Mittel zum zumindest teilweise Verschließen eines feststehenden Ventils (2, 2') geöffnet werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013526401A (ja) * 2010-05-11 2013-06-24 スルザー ケムテック アクチェンゲゼルシャフト 物質移動塔のための接触トレイ

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