DE19935162A1 - System zum abwechselnden In-Verbindungbringen von wenigstens vier Fluiden und seine Anwendung bei einem Verfahren zur Trennung im beweglichen simulierten Bett - Google Patents
System zum abwechselnden In-Verbindungbringen von wenigstens vier Fluiden und seine Anwendung bei einem Verfahren zur Trennung im beweglichen simulierten BettInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein System, das es ermöglicht, wenigstens vier Fluide mit einer Trennkolonne zum Trennen einer Charge in Verbindung zu setzen. DOLLAR A Das System umfaßt wenigstens ein Ventil mit sogenannter verzweigter Kugel. Dieses Ventil umfaßt wenigstens ein Mittel, welches erlaubt, eines oder mehrere Fluide in Zirkulation zu versetzen. Dieses Fluid ist im Innern des Ventils derart angeordnet, daß die Verbindung zwischen zwei Zonen der Kolonne oder zwischen wenigstens einer dieser Zone und wenigstens einem Punkt außerhalb der Kolonne sichergestellt ist und mehrere Öffnungen (O¶A¶, O¶B¶) derart angeordnet sind, daß die Zirkulation der Fluide entsprechend der für das zu dieser Kolonne durchgeführte Trennverfahren notwendigen Stufen sichergestellt wird. DOLLAR A Anwendung des Systems in einer Vorrichtung nach einem Verfahren zur Trennung im simulierten beweglichen Bett.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die verwendet wird, um
abwechselnd mehrere Fluidströme in Verbindung zu bringen, die in
eine Kontaktierungszone eintreten oder aus dieser austreten, und
zwar vermittels wenigstens eines Ventils vom Typ "verzweigte Ku
gel".
Die Erfindung ist anwendbar auch im Rahmen eines Verfahrens zur
Trennung einer Charge, welche mehrere adsorbierende Betten ver
wendet, um den Strom oder den Chargenfluß, den Strom des Ex
trakts, den Strom des Raffinats, den Strom des Desorbents und
verschiedene zwischen zwei Betten zirkulierende Ströme zirkulie
ren zu lassen. In diesem Fall umfaßt die mit Verzweigungen ver
sehene Kugel beispielsweise drei Fluidverbindungen.
Anwendbar ist sie besonders bei einem verbesserten Verfahren zur
Trennung im beweglichen simulierten Bett wie beispielsweise
beschrieben in der Patentanmeldung der Anmelderin
(FR-97/16.273), wo man die Reinheit eines Produktes verbessert,
indem man einen Synchron-Bypass verwendet. Die technische Lehre
dieser Anmeldung wird hiermit in diese Anmeldung aufgenommen.
Anwendung findet die Erfindung auch bei allen Arten von Verfah
ren, wo mehrere Fluidströme von außen gegen eine Zone einer
Vorrichtung zirkulieren, wo eine Reaktion realisiert wird oder
auch aus einer Zone nach außen austreten oder zwischen mehreren
Zonen der Vorrichtung zirkulieren.
So läßt sich die Erfindung anwenden auf verschiedene Verfahren
der Chemie, der Petrochemie oder auch auf anderen Gebieten.
Insbesondere anwendbar ist sie auf die Trennung der Paraxylole
ausgehend von aromatischen kohlenwasserstoffhaltigen Chargen mit
8 Kohlenstoffatomen.
Die Erfindung betrifft ein DME, welches bei einem Verfahren zur
Trennung des Paraxylols im simulierten beweglichen Bett in einem
Gemisch von Xylolen und von Diethylbenzol verwendet werden kann
und, im Hinblick auf die Synthese von Terephtalatsäure ein pe
trochemisches Zwischenprodukt bei der Textilerzeugung enthalten
kann.
Der Hintergrund-Stand-der-Technik zur Realisierung einer Adsorb
tionsvorrichtung im simulierten Gegenstrom ist beschrieben bei
spielsweise in der Patentschrift US 2,985,589. In dieser Vor
richtung zirkuliert ein über eine Pumpe eingeführtes Hauptfluid
längs der zentralen Achse einer Kolonne, die eine feste Adsorb
tionsmittelmasse enthält. Die Strömung dieses Fluids ist vom
Kolbentyp (plug flow), damit seine Zusammensetzung und seine
Strömungsfront im wesentlichen gleichförmig an allen Stellen
eines gegebenen Querschnitts der Kolonne sind.
Um diesen Typ von Strömung zu erreichen, ist es möglich, eine
Verteiler- und Mischvorrichtung für die Fluide zu verwenden, wie
sie beschrieben sind in den US 3,214,247 oder US 4,378,292,
deren Lehren als Bezug hiermit eingearbeitet sind.
Kurz und schematisch umfaßt die Vorrichtung im allgemeinen eine
Vielzahl von Adsorbensbetten, die über eine Vielzahl von Ver
teilerböden gespeist werden, wobei jedes von einem oberen Gitter
getragen ist, das im wesentlichen senkrecht zur Achse des Reak
tors angeordnet ist und die Strömung des Fluids ermöglicht.
Jeder Boden ist in Sektoren unterteilt und jedes Segment eines
Verteilerbodens umfaßt zwei nicht-perforierte Deflektoren, die
flach oder von variabler Dicke sind und auf ein und der gleichen
horizontalen Ebene angeordnet sind, zwischen denen ein Zirkula
tionsraum für das Fluid angeordnet wird. Ein unteres unter den
Deflektoren angeordnetes Gitter ermöglicht es, gleichförmig das
Fluid im unteren Adsorbensbett zu verteilen.
In Höhe jedes Verteilerbodens sind wenigstens vier Transferlei
tungen für Sekundärfluide (eine Leitung zur Injektion von Char
ge, eine Leitung zur Injektion von Desorbens, eine Leitung zum
Abziehen eines Extrakts oder eine Leitung zum Abziehen eines
Raffinats), die einen Satz Ventile umfassen mit Umschaltmitteln
für diesen Satz Ventile verbunden.
Die Injektionen und Abziehvorgänge dieser Sekundärfluide werden
realisiert zwischen verschiedenen Betten und man verschiebt
unter einem regelmäßigen Zeitabstand, Periode T genannt, die
Punkte zum Einführen und Abziehen, welche die Zonen des Inter
valls zwischen den Betten (Ck) und (Ck+1) beim Intervall zwi
schen den Betten (Ck+1) und (Ck+2) trennen.
Wenn n die Anzahl von Betten ist, dann definiert n.T die Zeit
des Zyklus.
Eine Pumpe sorgt für das Rezyklieren des Fluids vom unteren Ende
der Kolonne bis zum oberen Ende.
Diese Sekundärfluide, beispielsweise die Charge oder das Desor
bens, werden für den Extrakt oder für das Raffinat eingeführt
oder abgezogen in oder aus dem Zirkulationsraum und zwar ver
mittels einer mit Öffnungen durchbohrten Einführungs- oder Ab
zugskammer.
Das Verteilen der Fluide auf jedes der Betten erfordert ein
Sammeln des aus dem vorhergehenden Bett (Hauptstrom) kommenden
Hauptflusses, die Möglichkeit, hierin ein Zusatzfluid zu inji
zieren, indem man so gut wie möglich diese beiden Ströme ver
mischt, die Möglichkeit, einen Teil des gesammelten Fluids zu
entnehmen, um es nach außen zu leiten, sowie eine Wiedervertei
lung auf das folgende Bett. Um dies zu erreichen, kann man ent
weder die Gesamtheit des Hauptstroms vom Inneren des Adsorbers
gemäß dem in der US 2,985,589 beschriebenen Schema übergehen
lassen, oder die Gesamtheit des Flusses nach außen treten las
sen, um ihn in den Adsorber gegen die folgende Stufe wie nach
der US 5,200,075 eintreten zu lassen.
Nach der Lehre der Patentanmeldung der Anmelderin FR-97/16.273
läßt man den größeren Teil des Hauptstromes nach innen durch
gehen und einen schwachen kleineren Teil dieses Stroms nach
außen, typischerweise 2-20%, damit die in den Injektions- und
Entnahmekreisen der Fluide zirkulierenden Sekundärfluide dauernd
im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie das Hauptfluid
haben. Hierzu ist die Vorrichtung mit einem äußeren Kreis ver
sehen, der unter dem Namen Synchron-Bypass bekannt ist. An die
sem Kreis sind JA/NEIN-Entnahmeventile der Sekundärfluide ver
schaltet, zusätzlich ein Rückschlagventil und gewünschtenfalls
ein JA/NEIN-Ventil, derart, daß die Injektionen und der jeweili
gen Abzüge auf ein und dem gleichen Boden gleichzeitig vor sich
gehen.
Wenn dies brauchbar ist, weist ein solcher Kreis jedoch etliche
Nachteile auf. Er erzeugt tatsächlich Totvolumen bei T auf dem
Synchron-Bypass. Er erfordert die Verwendung mehrerer mechani
scher Vorrichtungen, beispielsweise eines Rückschlagventils,
eines Ventils zum Absondern der Injektionen und Abzugsströme
zwischen einem Boden und dem folgenden oder dem vorhergehenden,
JA/NEIN-Ventile, um die Sekundärströme und den Hauptfluß in
Verbindung zu setzen, der im Synchron-Bypass zirkuliert. Die
Gesamtheit dieser Vorrichtungen erhöht die Installationskosten,
das Volumen und die Kosten der Wartung, die Bypassventile und
das Rückschlagventil werden besonders mechanisch beaufschlagt.
Die US 4,434,051 beschreibt die Verwendung von Ventilen, die
wenigstens drei Wege umfassen und die in drei Gruppen ausgebil
det sind, derart, daß die Anzahl der üblicherweise verwendeten
Ventile minimiert wird, um Spülungen von Leitungen vorzunehmen,
die wirksam für eine Trennvorrichtung sind, wo die Gesamtheit
des Hauptstromes in den Adsorber geht und die Sekundärfluide mit
Hilfe einer einzigen Verteilerspinne pro Adsorbtionsbett ver
teilt werden.
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, Ventile dieses
Typs mit Verzweigungskugel (à boule arbrée) zu verwenden, wobei
Anzahl und Ausbildung dieser Ventile eine Funktion der Sequenz
ist, welche es ermöglicht, die Trennung im simulierten bewegli
chen Bett zu realisieren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft ein System,
welches es ermöglicht, wenigstens vier Fluide mit einer Trenn
kolonne für eine Charge in Verbindung zu setzen, wobei diese
Kolonne mehrere Einführungs- und Abzugsleitungen für ein oder
mehrere Fluide umfaßt.
Sie zeichnet sich dadurch aus, daß sie wenigstens ein Ventil vom
Typ Verzweigungskogel (boule arbrée) aufweist, wobei dieses
Ventil oder dieser Schieber wenigstens ein Mittel umfaßt, wel
ches es ermöglicht, eines oder mehrere Fluide zirkulieren zu
lassen, wobei dieses Mittel im Inneren dieses Ventils derart
angeordnet ist, daß die Verbindung zwischen zwei Zonen dieser
Kolonne oder zwischen wenigstens einer dieser Zonen und wenig
stens einem Punkt außerhalb dieser Kolonnen sichergestellt wird
und mehrere Öffnungen (OA, OB) derart angeordnet sind, daß die
Zirkulation der Fluide entsprechend den Stufen sichergestellt
ist, die für das in dieser Kolonne realisierte Trennverfahren
notwendig sind.
Das oder die Zirkulationsmittel und diese Öffnungen befinden
sich beispielsweise in ein und der gleichen Ebene des Ventils.
Das Ventil kann wenigstens drei Verbindungswege und wenigstens
zwei aktive Stellungen umfassen.
Das Ventil umfaßt beispielsweise wenigstens vier Verbindungswege
und wenigstens drei aktive Stellungen.
Die Zirkulationsmittel zwischen zwei Zonen umfassen wenigstens
einen Kanal, der in einer ersten Ebene (meridional) dieses Ven
tils angeordnet ist, um die Verbindung zwischen zwei Zonen der
Kolonne sicherzustellen sowie wenigstens einen Kanal, der zwi
schen dieser ersten Ebene und einer zweiten Ebene (meridional)
angeordnet ist, um die Verbindung zwischen wenigstens einer der
Zonen und wenigstens einem Punkt außerhalb dieser Kolonne si
cherzustellen und daß diese Öffnungen in Höhe der beiden Ebenen
(die Kanäle sind unabhängig) aufgeteilt und verteilt sind.
Nach einer Ausführungsform umfaßt das Ventil acht Fluidverbin
dungen und acht aktive Stellungen.
Das Ventil kann wenigstens eine Reinigungsleitung in Verbindung
mit diesem Verbindungskanal umfassen.
Das System kann für eine Kolonne verwendet werden, die eine oder
mehrere Bypass-Leitungen (Li, j) umfassen, welche diese Trenn
kolonne ausstatten, wobei die Bypass-Leitungen zwischen wenig
stens zwei Böden Pi, Pj dieser Trennkolonne angeordnet sind.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft auch eine Vorrich
tung zur Trennung einer Charge im simulierten beweglichen Bett,
wobei die Vorrichtung wenigstens eine Kolonne umfaßt, die mehre
re Adsorberbetten Ai umfaßt und diese Betten durch wenigstens
einen Verteilerboden Pi getrennt sind und mehrere Tranferleitun
gen für Fluide wie Injektions- oder Abzugsleitungen sich zwi
schen wenigstens einem Verteilerboten Pi und einem Punkt außer
halb der Kolonne, wenigstens einem Verteiler oder Abzugsnetze
der Fluide, erstrecken.
Sie zeichnen sich dadurch aus, daß sie wenigstens ein Ventil vom
Typ (boule arbrée) umfaßt, welche eine der Charakteristiken eines
der Ansprüche 1 bis 7 aufweist, wobei das oder die Ventile es
ermöglichen, wenigstens zwei Böden dieser Kolonne in Verbindung
zu setzen.
Die Vorrichtung kann ein oder mehrere Bypass-Leitungen Li, j
oder Parallelleitungen umfassen, wobei eine Bypass-Leitung es
ermöglicht, wenigstens eine der Transferleitungen, die mit einem
Boden Pi in Verbindung steht, mit wenigstens einer Transferlei
tung in Verbindung zu setzen, die mit dem Boden Pj in Verbindung
steht, welche hinter dem Boden Pi angeordnet ist, wenn man den
Sinn der Umschaltungen der Transferleitungen betrachtet; das
Ventil mit Verzweigungskugel ermöglicht es beispielsweise, we
nigstens eine der Transferleitungen mit wenigstens einem der
Böden in Verbindung zu setzen.
Die Kolonne umfaßt beispielsweise wenigstens zwei Verteilernetze
für die Fluide, wenigstens eines der Netze ist vermittels wenig
stens einer Transferleitung für die in Höhe eines ersten Bodens
zu injizierenden Fluiden verbunden und das andere Netz ist mit
tels wenigstens einer Transferleitung für die aus einem zweiten
Boden abzuziehenden Fluide verbunden.
Die Kolonne kann wenigstens zwei Fluidverteilernetze umfassen,
eines der Netze ist vermittels wenigstens einer Transferleitung
für die Sekundärfluide, die über einen erhöhten Durchsatz ver
fügen, das andere vermittels wenigstens einer Transferleitung
für die Sekundärfluide geringen Umsatzes verbunden.
Nach einer Ausführungsform umfaßt die Kolonne beispielsweise
zwei Verteilernetze, eines der Verteilernetze ist vermittels
einer Transferleitung für die sauberen Sekundärfluide und das
andere Netz für die schmutzigen Sekundärfluide verbunden.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Trennen
einer Charge in einer Vorrichtung mit simuliertem beweglichen
Bett nach einem der Ansprüche 9 bis 13.
Sie zeichnen sich dadurch aus, daß man ein Ventil vom Typ ver
zweigte Kugel verwendet, das wenigstens drei Fluidverbindungs
wege umfaßt, und man wirkt beispielsweise darauf ein, indem man
eine Drehung dieses Ventils vornimmt, um wenigstens eine Zirku
lationsstufe für wenigstens eines der Fluide zu realisieren
(Charge, Desorbens, Raffinat, Extrakt oder Bypassfluid) zwischen
wenigstens einem Punkt außerhalb der Kolonne und wenigstens
einem Boden dieser Kolonne oder zwischen wenigstens zwei Böden
dieser Kolonne, gemäß einer Sequenz, die es ermöglicht, die
Trennung dieser Charge zu realisieren.
Man versetzt das Ventil beispielsweise in Drehung, der Wert des
Drehschrittes ist gleich einem Wert eines gegebenen Winkels α,
um von einer Stufe des Verfahrens zu einer anderen Stufe über
zugehen.
Man kann auch das Ventil mit einem Wert des Drehwinkelschritts
gleich einem gegebenen Wert des Winkels α oder einem Vielfachen
dieses Wertes während ein und des gleichen Zyklus' in Drehung
versetzen, um von einer Stufe des Verfahrens zu einer anderen
überzugehen.
Man verwendet beispielsweise vier Ventile mit Verzweigungskugel,
wobei jedes der Ventile drei Verbindungswege und zwei aktive
Stellungen hat und die Ventile zwischen zwei Verteilerböden
verteilt sind.
Man kann auch ein Ventil vom Typ Verzweigungskugel (boule ar
bree) oder ein JA/NEIN-Ventil verwenden, um ein Fluid beispiels
weise den Rückfluß in Höhe der Kolonne zu injizieren.
Beispielsweise ordnet man zwischen zwei Böden wenigstens zwei
Ventile mit Verzweigungskugel an, wobei jedes der Ventile vier
Fluidverbindungen und drei aktive Positionen umfaßt.
Man kann ein zusätzliches Ventil mit Verzweigungskugel oder ein
JA/NEIN-Ventil verwenden, um ein Fluid beispielsweise den Rück
fluß in die Kolonne zu injizieren. Man verwendet beispielsweise
zwischen zwei Verteilerböden ein Ventil mit Verzweigungskugel,
das wenigstens acht Verbindungen und acht aktive Positionen hat.
Beispielsweise verwendet man ein Ventil, das zwölf Verbindungs
wege umfaßt, wobei sechs dieser Verbindungswege in ein und der
gleichen Ebene angeordnet und aktiv sind, wobei die sechs ande
ren in einer zweiten Ebene angeordnet sind und fünf dieser sechs
Wege aktiv sind.
Man veranlaßt eine Drehung des Ventils um einen konstanten
Schritt gleich einem Winkel im wesentlichen gleich 45° in der
gleichen Richtung zu erhalten.
Man kann auch das Ventil mit einem variablen Schritt während der
Rotation entsprechend einem Vielfachen des Winkels α drehen.
Man führt die Zirkulation der Fluide in unabhängigen Verteil
ernetzen, die eine Funktion des Werts des Durchsatzes, großer
Durchsatz und kleiner Durchsatz, haben, durch.
Man kann auch die Zirkulation der Fluide in unabhängigen Ver
teilernetzen und als Funktion der Natur des Fluids, saubere
Sekundärfluide und schmutzige Sekundärfluide, durchführen.
Nach einer anderen Ausführungsform läßt man die Fluide zirkulie
ren, indem man unabhängige Verteilernetze als Funktion der Funk
tion der Fluide (Injektion oder Abziehen) verwendet.
Der Gegenstand der Erfindung weist wenigstens die folgenden
Vorteile auf:
- - eine Verminderung der Totvolumina bei T
- - Ausnutzen der Verlässlichkeit der Ventile mit Verzweigungskugel (boule arbrée)
- - Verwendung weniger mechanischer Ausrüstungen.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung und deren Vor
teile sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
näher erläutert werden, in denen auf ein Ausführungsbeispiel
Bezug genommen wird:
Fig. 1 schematisiert eine Adsorbtionskolonne für die
Verfahren im simulierten beweglichen Bett, ausgestattet
mit einem Bypasskreis nach dem Stand der Technik, die
Fig. 2A, 2B und 2C schematisieren drei Möglichkeiten,
um die Umgruppierung der Fluide, beispielsweise die Charge,
das Desorbens, das Raffinat und der Extraktauszug durch
zuführen;
Fig. 3A, 3B, 3C schematisieren eine erste Variante
eines Kreises außerhalb der Kolonne, der Ventile mit
Verzweigungskugel nach der Erfindung sowie die aktiven
Stellungen dieser Ventile umfaßt;
Fig. 4A, 4B, 4C und 4D zeigen eine andere Variante,
Fig. 5A, 5B, 5C und 5D zeigen mehrere Schnitte und
eine Draufsicht auf eine Ausführungsvariante für ein Ventil
vom Typ Verzweigungskugel mit acht Wegen;
Fig. 6 regruppiert die verschiedenen Zustände, die vom
Ventil der Fig. 5A eingenommen werden können;
Fig. 7 schematisiert ein Sequenzbeispiel für ein Ventil mit
zwölf Wegen;
Fig. 8 zeigt eine andere Sequenzvariante und die
Fig. 9A und 9B zeigen zwei Ausführungsvarianten, welche
die Injektion eines Rückstroms in Höhe der Trennkolonne
ermöglichen.
Fig. 1 zeigt eine chromatografische Trennkolonne einer Charge
im simulierten beweglichen Bett, die eine Vielzahl von Betten An
eines Adsorbens einer Auslegung derart umfaßt, daß die Trennung
der Charge vorgenommen werden kann.
Das verwendete Adsorbens kann ein Molekularsieb vom Typ Zeolith
BaX oder irgendein anderer Typ von Adsorbentien, wie es übli
cherweise auf dem Gebiet der Trennverfahren verwendet wird,
sein.
Das Hauptfluid zirkuliert im Inneren der Kolonne.
Es wird im unteren Teil der Kolonne 1 über eine Leitung 2 abge
zogen, von einer Rezyklierungspumpe 3 aufgenommen, die mengenge
steuert ist, um in das obere Ende der Kolonne über eine Leitung
4 eingeführt zu werden. Die Strömung dieses Fluids ist vom Typ
Kolbenströmung im Innern der Kolonne. Mehrere Leitungen 5 er
möglichen seine Einführung in das obere Adsorberbett A1.
Für die Abtrennung von Paraxylol aus einer Xylolcharge, umfaßt
die Kolonne im allgemeinen 24 Betten, die in vier Zonen aufge
teilt sind, wobei jede der Zone durch eine Injektion eines
Fluids von außerhalb der Kolonne begrenzt wird (des Desorbens
oder der Charge) und ist begrenzt durch einen Abzug eines ande
ren Fluids (Extrakt oder Raffinat) beispielsweise.
So wird in der beispielsweise in Fig. 1 gegebenen Kolonne die
erste Zone zwischen dem Desorbens und dem Extrakt gebildet aus
vier Betten, die zweite Zone zwischen dem Extrakt und der Charge
aus 11 Betten, die dritte Zone zwischen der Charge und dem Raf
finat aus 6 Betten und die vierte Zone zwischen dem Raffinat und
dem Desorbens aus drei Betten.
Die die verschiedenen Adsorberbetten trennenden Böden sind mit
Pi bezeichnet.
Die Kolonne umfaßt Leitungen zum Einführen oder Abziehen von
Sekundärfluiden, die mit den Böden Pi in Verbindung stehen.
Das simulierte bewegliche Bett umfaßt wenigstens einen Abzugs
punkt für ein Extrakt zwischen dem Injektionspunkt für das Elu
ierungsmittel und dem Injektionspunkt der Charge, der in Zirku
lationsrichtung des Eluats abströmseitig angeordnet ist, sowie
wenigstens einen Abzugspunkt eines Raffinats zwischen dem Injek
tionspunkt der Charge und dem Injektionspunkt des Eluierungs
vermittels, der abströmseitig in Zirkulationsrichtung des Eluats
gesehen, angeordnet ist.
Jeder Boden umfaßt ein oberes Gitter 6 und ein unteres Gitter 7.
Das obere Gitter, welches im wesentlichen senkrecht zur Achse
der Kolonne angeordnet ist, trägt das obere Adsorbensbett und
ermöglicht, die Strömung des Hauptfluids und sein Sammeln. Das
untere Gitter 7 ermöglicht es, gleichförmig das aus der Misch
kammer stammende Fluid in Höhe des folgenden Adsorberbetts zu
verteilen. Zwischen diesen beiden Gittern befinden sich zwei
Deflektoren 8 beispielsweise, die im wesentlichen gemäß einer im
wesentlichen horizontalen Ebene angeordnet sind. Der Boden um
faßt im übrigen eine oder mehrere Mischkammern für Injektion
und/oder Abziehen eines Fluids. Beispielsweise in Fig. 1 ermög
licht es die Kammer 91, ein Fluid zu verteilen oder abzuziehen,
sie ist zwischen den beiden Deflektoren 8 angeordnet. Eine Kam
mer 91 umfaßt eine oder mehrere Öffnungen 10, über die das Se
kundärfluid strömt, um entweder in das folgende Bett eingeführt
zu werden, nachdem es mit dem Hauptfluid vermischt wurde und das
vorhergehende Bett durchsetzt hat oder um über die geeignete
Transferleitung abgezogen zu werden.
Die Mischkammern sind nicht detailliert, können aber Formen und
Anordnungen entsprechend Varianten haben, wie sie in den franzö
sischen Patenten FR-2.708.480 und FR-2.738.064 beschrieben sind.
Jeder Verteilerboden Pi steht in Beziehung mit wenigstens vier
Transferleitungen für Sekundärfluide, die in der Figur nicht
dargestellt sind, entsprechend einer Injektionsleitung für die
Charge, eine Injektionsleitung für das Desorbens, einer Abzugs
leitung eines Extrakts und einer Abzugsleitung für das Raffinat.
Jede dieser Linien ist ausgestattet mit einem sequentiellen
Ventil, das symbolisch durch Vfi, Vei, Vsi und Vri, dargestellt
ist, wo der Index i dem Boden Pi entspricht und wo f die Charge,
e das Extrakt, s das Desorbens und r das Raffinat bedeutet. Die
Gesamtheit dieser Ventile ist mit Mitteln zur sequentiellen
Schaltung verbunden, die so ausgelegt sind, daß sie periodisch
jeden Punkt der Injektion des Sekundärfluids oder des Abzugs des
Sekundärfluids eines der Betten in Zirkulationsrichtung des
Hauptfluids vorschalten, d. h. von oben nach unten, derart, daß
eine Funktion im simulierten beweglichen Bett erhalten wird.
Der Kreis, der es ermöglicht, den Bypass zu realisieren und eine
Zusammensetzung eines im wesentlichen an allen Stellen eines
Bodens identischen Fluids zu erhalten, umfaßt eine Umleitung
Li, j welche zwei Einführungs- und Abzugsleitungen und zwei Böden
verbindet.
Eine solche Umleitung umfaßt nach dem Stand der Technik wenig
stens eine der nachgenannten Vorrichtungen, entweder allein oder
in Kombination, nämlich ein Rückschlagventil 11, ein Segrega
tionsventil bzw. Entmischungsventil, einen Mengemesser 12, ein
Regelventil, das gegebenenfalls dem Mengenmesser zugeordnet ist,
eine gegebenenfalls an der Umleitung angeordnete Pumpe kann
gegebenenfalls eine Druckverlustinsuffizienz heilen.
Das den Bypass oder die Umführungsleitung ausstattende Ventil
ist mit VOi, j bezeichnet, wo O der Bypassfunktion entspricht und
die Indices i, j die Böden bedeuten, zwischen denen der Bypass
ausgeführt wird.
Allgemeiner umfaßt ein simuliertes bewegliches Bett wenigstens
drei chromatografische Zonen, vorzugsweise vier oder fünf, wobei
jede dieser Zonen gebildet wird durch wenigstens eine Kolonne
oder einen Kolonnenabschnitt. Die Gesamtheit dieser Kolonnen
oder Kolonnenabschnitte bildet eine geschlossene Schleife, die
Rezyklierungspumpe zwischen zwei Abschnitten ist mengengeregelt.
Die Fig. 2A, 2B und 2C schematisieren mehrere Umgruppierungs
beispiele für die verschiedenen Sekundärfluide des Standes der
Technik.
In Fig. 2A ist eine Ausbildung für Zirkulationsleitungen für
Fluide dargestellt, wo die vier Sekundärströme nach der Funktion
zusammengefaßt sind, und zwar zwei zu zwei, d. h Injektion einer
seits für die Charge und das Desorbens und Abziehen andererseits
für das Extrakt und das Raffinat. Die Kolonne umfaßt nach diesem
Beispiel zwei Verteilerspinnen (Abziehen oder Injektion), die in
Höhe jedes Bodens münden.
Das Extrakt und das Raffinat werden vom Boden Pn über eine Lei
tung 20 abgezogen, die in zwei Leitungen 20A, 20B unterteilt
ist, wobei die beiden Leitungen mit JA/NEIN-Ventilen versehen
sind.
Die Charge und das Desorbens kommen über zwei Leitungen 21a, 21b
an, die je mit einem JA/NEIN-Ventil versehen sind. Die beiden
Leitungen werden zusammengefaßt zu einer einzigen Leitung 21,
die mit dem Verteilerboden Pn+1 in Verbindung steht.
Die Umführungsleitung 22 ist in diesem Fall mit einem
Rückschlagventil 23 versehen.
Die Leitungen 20a, 20b, 21a, 21b, 20 und 21 sowie die Reini
gungsleitung 24 sind mit Hähnen versehen, die es ermöglichen,
den Bypass zu isolieren und zu entleeren.
Fig. 2B schematisiert ein Beispiel, wo die vier Sekundärströme
nach der Aufteilung Menge, geringe Menge für die Charge und den
Extrakt und große Menge für Desorbens und Raffinat gruppiert
sind.
In diesem Beispiel ist die Umführungsleitung 22 über das Rück
schlagventil hinaus mit einem JA/NEIN-Ventil oder -Schieber
versehen, der es ermöglicht, von einem Boden gleichzeitig ab
zuziehen oder auf diesen zu injizieren.
Der Boden Pn ist mit einer Leitung 26 verbunden. Dies ermöglicht
es, das Raffinat über die Leitung 26a abzuziehen und das Desor
bens über die Leitung 27b, 22 und 26 einzuführen. Große Menge.
In Höhe des Bodens Pn+1 injiziert man über eine Leitung 27a, 27
die Charge und man zieht das Extrakt über die Leitung 27, 22,
26b ab.
Fig. 2C zeigt ein Beispiel, wo die vier Ströme nach Art der
Fluide, saubere Fluide wie das Desorbens und der Extrakt und
schmutzige Fluide für Charge und Raffinat, gruppiert sind.
Ausgehend vom Boden Pn zieht man über die Leitungen 28 und 28A
das Extrakt ab und man injiziert das Desorbens in die Kolonne
über eine Leitung 29B, die Bypassleitung 22 und die Leitung 28.
In Höhe des Bodens Pn+1 injiziert man die Charge über eine Lei
tung 29, eine mit einer Verbindungsleitung verbundenen Leitung
29a sowie ein Sammlerrohr und man extrahiert das Raffinat über
die Leitung 29, die Umführungsleitung 22 sowie eine Leitung 28b.
In den in den Fig. 2A bis 2C gegebenen Ausführungsbeispielen
umfaßt die Kolonne wenigstens zwei Systeme oder Verteilerspin
nen, die es ermöglichen, die Sekundärfluide in Höhe der Böden
der Kolonne zu verteilen oder abzuziehen.
Eine der möglichen Sequenzen zur Realisierung der verschiede
nen eingesetzten Stufen in einem Trennverfahren im simulierten
beweglichen Bett besteht nach einer Stufe des Abziehens oder
Injektion eines Sekundärfluids darin, eine Bypassstufe zwischen
zwei Böden Pi, Pi, j zu realisieren. Die Indices i, j können
aufeinander folgen oder können Böden entsprechen, die durch eine
Anzahl von Adsorbensbetten höher 1 getrennt sind.
Ein Sequenzzyklus kann beispielsweise die folgenden Schritte
umfassen:
- 1. Injektion der Charge in Höhe des Bodens Pn+1,
- 2. Bypass zwischen dem Boden Pn und Pn+1,
- 3. Abziehen des Abstrakts vom Boden Pn
- 4. Bypass
- 5. Injektion des Desorbens in Höhe des Bodens Pn+1
- 6. Bypass
- 7. Abziehen des Raffinats vom Boden Pn
- 8. Bypass.
Selbstverständlich kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu ver
lassen, der vorgenannte Zyklus auf einer Stufe unterschiedlich
zu der der Injektion der Charge beginnen.
Er kann auch eine Stufe umfassen, die es ermöglicht, in Höhe der
Kolonne einen Rückstrom zu injizieren, der beispielsweise in den
Fig. 9A, 9B beschrieben ist. Die Injektionsstufe für den Rück
fluß wird realisiert zwischen den Stufen 2 und 3 des Basiszy
klus' wie er vorher beschrieben wurde und umfaßt eine Injek
tionsstufe für den Rückfluß, gefolgt von einer Bypassstufe.
In der gleichen Weise können die Beispiele für die externen
Kreise, gegeben in Fig. 3A bis 3C, anwendbar sein für die ver
schiedenen Typen von Gruppierung, wie sie mit Bezug auf die
Fig. 2A bis 2C gegeben wurden.
Das Prinzip der Erfindung besteht insbesondere darin, beispiels
weise die Gesamtheit der Vorrichtungen (Ventile, Mengenmesser),
mit der die Bypassleitung Li, j, schematisiert in Fig. 1, ausge
stattet ist, durch ein Ventil vom Typ verzweigte Kugel zu erset
zen und die Verbindungen des Ventils mit Zirkulationsleitungen
für die Sekundärfluide entsprechend den verschiedenen Varianten
auszubilden. Diese Ausbildungsvarianten können abhängig sein von
der Gruppierung der Sekundärfluide oder auch vom Zyklus des
Verfahrens.
In den folgenden Figuren und aus Gründen der Vereinfachung ist
nur ein Teil des äußeren Zirkulationskreises für die Sekundär
fluide zur Trennkolonne dargestellt und insbesondere die Ver
bindung zwischen einer Stufe n und einer Stufe n+1 der Kolonne
oder Böden, Pn, Pn+1.
In Fig. 3A umfaßt der äußere Zirkulationskreis 4 Ventile vom Typ
verzweigte Kugel, wobei jedes Ventil drei Wege und zwei aktive
Positionen, wie sie beispielsweise in den Fig. 3A und 3C darge
stellt sind, umfaßt.
Diese Ventile sind bezogen auf eine Gruppierung von Injektions-,
Abzugs- und Bypassleitungen angeordnet und umfassen beispiels
weise: eine Leitung 30, die das Abziehen des Extrakts von der
Stufe n oder der dem Boden Pn ermöglicht, eine Leitung 31 zum
Evakuieren des Extrakts, eine Leitung 33 in Verbindung mit dem
Boden Pn+1, eine Leitung 34, die es ermöglicht, das Raffinat zu
extrahieren, eine Leitung 35 zur Injektion der Charge, eine
Leitung 36 zur Injektion des Desorbens, eine Bypassleitung 32,
die in einen ersten Abschnitt 32a, einen zweiten Abschnitt 32b
und einen dritten Abschnitt 32c unterteilt ist.
Die Verteilung der vier Ventile V1, V2, V3 und V4 ist die fol
gende:
V1 ist mit den Leitungen 30, 31 und mit dem Bypass 32a verbun den; V2 in Verbindung mit der Leitung 34 und den Abschnitten des Bypass 32a und 32b; V3 mit den Leitungen 35 und den Abschnitten der Bypassleitung 32b, 32c verbunden; und das Ventil V4 mit dem Bypass 32c und mit den Leitungen 36 und 33 verbunden.
V1 ist mit den Leitungen 30, 31 und mit dem Bypass 32a verbun den; V2 in Verbindung mit der Leitung 34 und den Abschnitten des Bypass 32a und 32b; V3 mit den Leitungen 35 und den Abschnitten der Bypassleitung 32b, 32c verbunden; und das Ventil V4 mit dem Bypass 32c und mit den Leitungen 36 und 33 verbunden.
Diese Verteilung ist detailliert für die Bypassleitung zwischen
dem Boden Pn und Pn+1, kann sich aber auf 23 Bypassleitungen
wiederfinden.
Die Fig. 3B und 3C (Zustand A und Zustand B) schematisieren die
aktiven von diesen Ventilen eingenommenen Positionen, wobei der
Zustand A eine Injektions- oder Abzugsstufe, der Zustand B der
Bypassstufe entspricht.
Konventionell entspricht die Phase 1 des Zyklus' der Injektion
des Desorbens auf das Bett Nr. 1. Man prüft die Positionierungs
sequenzen der Ventile oder des Ventils, das auf dem Synchronby
pass, der die Betten n und n+1 verbindet, lokalisiert ist.
Die Öffnungs- und Schließfrequenz der Ventile ist beispielsweise
die folgende:
Periode 1: Das erste, dritte und vierte Ventil, V1, V3, V4 be
f findet sich in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1), das zwei
te V2 in Entnahmestellung für das Raffinat.
Perioden 2 bis 6: Die vier Ventile Vn in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1).
Periode 7: Das erste, zweite und vierte Ventil jeweils V1, V2 und V4 befinden sich in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1), das dritte V3 in Injektionsposition der Charge.
Perioden 8 bis 16: Die vier Ventile V1, V2, V3 und V4 befinden sich in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1).
Periode 17: Das zweite, dritte und vierte Ventil V2, V3 und V4 befinden sich in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1), das erste V1 in Entnahmeposition für das Extrakt.
Perioden 18 bis 21: Die vier Ventile V1, V2, V3 und V4 befinden sich in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1).
Periode 22: Das erste, zweite und dritte Ventil V1, V2 und V3 befinden sich in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1). Das vierte V4 in Injektionsstellung für das Desorbens.
Perioden 23 bis 24: Die vier Ventile V1, V2, V3 und V4 befinden sich in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1).
Perioden 2 bis 6: Die vier Ventile Vn in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1).
Periode 7: Das erste, zweite und vierte Ventil jeweils V1, V2 und V4 befinden sich in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1), das dritte V3 in Injektionsposition der Charge.
Perioden 8 bis 16: Die vier Ventile V1, V2, V3 und V4 befinden sich in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1).
Periode 17: Das zweite, dritte und vierte Ventil V2, V3 und V4 befinden sich in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1), das erste V1 in Entnahmeposition für das Extrakt.
Perioden 18 bis 21: Die vier Ventile V1, V2, V3 und V4 befinden sich in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1).
Periode 22: Das erste, zweite und dritte Ventil V1, V2 und V3 befinden sich in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1). Das vierte V4 in Injektionsstellung für das Desorbens.
Perioden 23 bis 24: Die vier Ventile V1, V2, V3 und V4 befinden sich in Bypassposition (Stufe n zur Stufe n+1).
Das aufeinanderfolgende Schalten der auf den 23 anderen Bypass
leitungen sitzenden Ventile erhält man durch Schalten im Kreis.
Die Fig. 4A bis 4D schematisieren eine andere Ausführungsva
riante, wo die verwendeten Ventile vom Typ mit verzweigter Ku
gel, Vierweg, und drei aktiven Positionen, gestrichelt in den
Figuren dargestellt, sind.
In diesem Fall umfaßt der äußere Kreis eine Leitung 40, die mit
dem Boden Pn verbunden ist und eine Leitung 41, die mit dem
Boden Pn+1 verbunden ist, weiter eine Bypassleitung 42, Leitun
gen 43, 44, die es ermöglichen, Raffinat und Extrakt zu extra
hieren sowie Leitungen 44, 46 für die Injektion der Charge und
des Desorbens.
Zwei Ventile V1 und Vn+1 mit vier Wegen und drei aktiven Stel
lungen sind vorgesehen, wobei das Ventil Vn in Verbindung mit
den Leitungen 40, 43, 44 und dem Bypass 42 und das Ventil Vn+1
mit den Leitungen 41, 45 und dem Bypass 42 steht.
Die Sequenz der Positionierung der Ventile Vn und Vn+1, die
zwischen den Stufen n und n+1 angeordnet sind, d. h. die den
Böden pn und pn+1 entsprechen, ist beispielsweise die folgende:
Periode 1: Das zweite Ventil Vn+1 ist in Bypassstellung B, Stufe
n gegen Stufe n+1, das erste ist in Position A (Fig. 4B): Ent
nahme des Raffinats.
Perioden 2 bis 6: Die beiden Ventile Vn, Vn+1 sind in Bypass stellung B, Stufe n gegen Stufe n+1 (Fig. 4C).
Periode 7: Das zweite Ventil ist in Bypassstellung B, Stufe n gegen Stufe n+1, das erste Ventil Vn ist in Position C (Fig. 4D: Injektion der Charge).
Periode 8 bis 16: Die zwei Ventile Vn und Vn+1 sind in Bypass stellung B (Stufe n gegen Stufe n+1).
Periode 17: Das erste Ventil Vn ist in Bypassstellung (Stufe n gegen Stufe n+1), das zweite in Position A (Fig. 4B). Extrakt entnahme.
Perioden 18 bis 21: Die Ventile Vn und Vn+1 sind in Bypassstel lung (Fig. 4C), Stufe n gegen Stufe n+1.
Periode 22: Das erste Ventil Vn ist in Bypassstellung B (Stufe n gegen Stufe n+1), das erste Ventil Vn+1 in Position C (Fig. 4D): Desorbtionsinjektion.
Perioden 23 bis 24: Die Ventile Vn und Vn+1 sind in Bypassstel lung (Stufe n gegen Stufe n+1).
Perioden 2 bis 6: Die beiden Ventile Vn, Vn+1 sind in Bypass stellung B, Stufe n gegen Stufe n+1 (Fig. 4C).
Periode 7: Das zweite Ventil ist in Bypassstellung B, Stufe n gegen Stufe n+1, das erste Ventil Vn ist in Position C (Fig. 4D: Injektion der Charge).
Periode 8 bis 16: Die zwei Ventile Vn und Vn+1 sind in Bypass stellung B (Stufe n gegen Stufe n+1).
Periode 17: Das erste Ventil Vn ist in Bypassstellung (Stufe n gegen Stufe n+1), das zweite in Position A (Fig. 4B). Extrakt entnahme.
Perioden 18 bis 21: Die Ventile Vn und Vn+1 sind in Bypassstel lung (Fig. 4C), Stufe n gegen Stufe n+1.
Periode 22: Das erste Ventil Vn ist in Bypassstellung B (Stufe n gegen Stufe n+1), das erste Ventil Vn+1 in Position C (Fig. 4D): Desorbtionsinjektion.
Perioden 23 bis 24: Die Ventile Vn und Vn+1 sind in Bypassstel lung (Stufe n gegen Stufe n+1).
Die sequentiellen Schaltungen an den 23 anderen Bypässen erhält
man durch Schaltung im Kreis.
Die Fig. 5A, 5B, 5C und 5D wie Fig. 6 schematisieren eine Ven
tilvariante vom Typ mit verzweigter Kugel, die acht Wege und die
Positionen umfaßt, die sie während der verschiedenen sequentiel
len Umschaltungen einnimmt.
Fig. 5A zeigt schematisch das Verzweigungsventil, wo die Schalt
wege mit den Injektions-, Extraktions- und Bypassleitungen auf
zwei Ebenen, die mit PA und PB bezeichnet sind, verteilt sind.
Die Fig. 5B, 5C und 5D zeigen die männlichen und weiblichen
Teile in der Ebene PB.
Was die Ebene PA angeht, so umfaßt der Innenteil des Ventils
wenigstens einen Kanal 50, der die Zirkulation der Fluide zwi
schen zwei Adsorberbetten und damit zwischen zwei Böden Pi er
möglichen wird. Der äußere Teil des Ventils umfaßt in der Ebene
PA die Öffnungen OA, die in diesem Beispiel mit der Zahl 4 vor
handen sind (OA1, OA2, OA3, OA4), die es ermöglichen, die Zirkula
tionsleitungen der Fluide und den Boden in Verbindung zu setzen.
Die Öffnungen OA sind beispielsweise alle 90° verteilt.
In der Ebene PB sind Öffnungen OB angeordnet, die die Zirkulation
der Fluide von einem Punkt außerhalb der Kolonne zu einem Boden
Pi ermöglichen werden. Diese Öffnungen OB sind beispielsweise zu
4 angeordnet (OB1, OB2, OB3, OB4) und auch alle 90° verteilt.
Zwischen den Ebenen PA und PB befindet sich wenigstens ein Kanal
51 der die Verbindung (Zirkulation der Fluide) zwischen zwei
Betten, damit zwischen zwei Böden Pi und Pj sicherstellt.
Die Kanäle 50 und 51 sind unabhängig.
Zwei Öffnungen OA und OB, die einander folgen, sind beispiels
weise um einen Winkel von 45° versetzt.
Das Ventil ist drehbeweglich um eine im wesentlichen vertikale
Achse.
Die Stufen, um die Trennung der Charge im simulierten bewegli
chen Bett zu realisieren, werden erhalten, indem man die Posi
tionen des Ventils mit konstanter Teilung gleich einem Winkel
wert α oder auch durch variable Drehschritte variieren läßt, die
ein Vielfaches des Winkels α einbringen. Die Sequenz ist eine
Funktion der Technologie des Ventils und seiner Anwendung.
Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, können die Kanäle 50
und 51 durch Nuten, Schlitze oder durch irgendein anderes Mittel
ersetzt werden, das es ermöglicht, mehrere Fluide abwechselnd in
der gleichen Weise wie mit Bezug auf die Fig. 5A und 6 be
schrieben, in Verbindung zu setzen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Ventil eine
Schwebungsleitung (Ligne de Pleurage), die nicht dargestellt ist
und die mit dem Kanal 21 in Verbindung steht und die mit einem
äußeren allgemeinen Abwasserkreis der Trenneinheit verbunden
ist.
Für die in den Fig. 5A bis 5D gegebene Variante zeigt Fig. 6
die verschiedenen Werte, die vom Drehwinkel während der Drehung
des Ventils eingenommen sind und zeigt das Zirkulationsschema
der Sekundärfluide.
Für ein Ventil mit verzweigter Kugel, das acht Wege umfaßt, und
das zwischen dem Boden Pn und dem Boden Pn+1 angeordnet ist,
kann die Sequenz zur Durchführung der verschiedenen Trennstufen
die folgende sein:
Periode 1: Das Ventil befindet sich in der Position q1 = 0°:
Entnahme des Raffinats aus dem Boden Pn. Dies entspricht dem In-
Verbindungsetzen der beiden Ebenen vermittels des Kanals 51.
Perioden 2 bis 6: Das Ventil befindet sich in Position q2 = 45°: Bypass (Stufe n gegen Stufe n+1), was dem In-Verbindungsetzen zweier Öffnungen entspricht, die in ein und der gleichen Ebene angeordnet sind, und zwar vermittels des Kanals 50.
Periode 7: Das Ventil steht in Position q3 = 90°: Injektion von Charge in Höhe des Bodens Pn+1.
Perioden 8 bis 16: Das Ventil steht in Position q4 = 135°: By pass (Stufe n gegen Stufe n+1).
Periode 17: Das Ventil steht in Position q5 = 180°: Extraktent nahme aus dem Boden Pn.
Perioden 18 bis 21: Das Ventil steht in Position q6 = 225°: Bypass (Stufe n gegen Stufe n+1).
Periode 22: Das Ventil steht in Position q7 = 270°: Injektion von Desorbens in Höhe des Bodens Pn+1.
Perioden 23 bis 24: Das Ventil steht in Position q8 = 315°: Bypass (Stufe n gegen Stufe n+1).
Perioden 2 bis 6: Das Ventil befindet sich in Position q2 = 45°: Bypass (Stufe n gegen Stufe n+1), was dem In-Verbindungsetzen zweier Öffnungen entspricht, die in ein und der gleichen Ebene angeordnet sind, und zwar vermittels des Kanals 50.
Periode 7: Das Ventil steht in Position q3 = 90°: Injektion von Charge in Höhe des Bodens Pn+1.
Perioden 8 bis 16: Das Ventil steht in Position q4 = 135°: By pass (Stufe n gegen Stufe n+1).
Periode 17: Das Ventil steht in Position q5 = 180°: Extraktent nahme aus dem Boden Pn.
Perioden 18 bis 21: Das Ventil steht in Position q6 = 225°: Bypass (Stufe n gegen Stufe n+1).
Periode 22: Das Ventil steht in Position q7 = 270°: Injektion von Desorbens in Höhe des Bodens Pn+1.
Perioden 23 bis 24: Das Ventil steht in Position q8 = 315°: Bypass (Stufe n gegen Stufe n+1).
Die Sequenzschaltungen der auf den 23 anderen Bypässen lokali
sierten Ventile erhält man durch Umschaltung im Kreis.
Fig. 7 schematisiert im Schnitt ein Ventil mit zwölf Wegen und
in der gleichen Ebene einen Kanal 70, der einen Winkel von 90°
bildet, um entweder die beiden Böden (zwei Betten) oder einen
Boden (Bett) mit einem Punkt außerhalb der Kolonne in Verbindung
zu setzen.
Zur Realisierung des Trennverfahrens nach der Erfindung läßt man
das Ventil sich um seine Drehachse mit einem Schritt entsprech
end einem Winkelwert der Drehung α von 30° oder auch einem Viel
fachen hiervon drehen.
Dieser Typ von Ventilen mit verzweigter Kugel und Sequenz ist
beispielsweise anwendbar auf Trennverfahren, wo die Fluide nach
ihrer Natur gruppiert sind, wie bereits mit Bezug auf Fig. 2C
erwähnt.
Im Falle einer Gruppierung der Fluide nach der Funktion, d. h.
Injektion und Abziehen, ist eine Ausbildungsvariante der Elemen
te in Fig. 8 schematisiert, wo der Verbindungskanal der Fluide
das Ventil in ein und der gleichen Ebene durchsetzt. Der Wert
der Winkeldrehung liegt bei 22,5° = α1
Die Fig. 9A und 9B schematisieren zwei andere Ausführungsformen
der Erfindung, die nur beispielsweise und nicht als begrenzend
gegeben sind, wo man ein fünftes Fluid oder einen Rückfluß in
Höhe der Kolonne injiziert.
Diese Figuren entsprechen den Fig. 3A und 3B und einer abgelei
teten Variante von Ventil mit verzweigter Kugel, die zwei Ebenen
(Fig. 5A) umfaßt.
Für alle diese Ausführungsvarianten wird der Rückstrom in der
allgemeinen Regel mit einem Durchsatz injiziert, der geringer
als die Durchsätze der anderen Fluide ist.
Die Folge der Injektion und des Abziehens der unterschiedlichen
Fluide während eines Verfahrenszyklus' der Trennung kann die
folgende sein:
- 1. Injektion der Charge in Höhe des Bodens Pn+1,
- 2. Bypass zwischen dem Boden Pn und dem Boden Pn+1,
- 3. Injektion des Rückstroms
- 4. Bypass
- 5. Abziehen des Extrakts aus dem Boden Pn
- 6. Bypass
- 7. Injektion des Desorbens in Höhe des Bodens Pn+1
- 8. Bypass
- 9. Abziehen des Raffinats vom Boden Pn
- 10. Bypass.
Hierbei sind die Stufen 3 und 4 dieses Zyklus zusätzliche Stufen
bezogen auf die Basisfrequenz, die als Illustrierung der Erfin
dung genommen wird.
Die Fig. 9A und 9B schematisieren allein die Verbindung zwi
schen der Leitung, die verwendet wird, um den Rückstrom zu inji
zieren und der Bypassleitung entsprechend zwei unterschiedlichen
Ausführungsformen, wobei die bevorzugte Ausführungsform in aus
gezogenen Linien, die andere gestrichelt dargestellt ist.
In Fig. 9A ist eine Leitung, die es ermöglicht, den Rückfluß zu
injizieren, mit der Umleitung oder dem Bypass 32B über ein JA/-
NEIN-Ventil 91 verbunden.
Nach einer anderen Ausführungsform umfaßt die Ausbildung ein
Ventil mit verzweigter Kugel, mit drei Wegen und zwei aktiven
Positionen, ähnlich den Ventilen, wie sie in Fig. 3A verwendet
werden. Das Ventil 92 ist mit dem Abschnitt 32B des Bypass über
drei Leitungen 93, 94 und 95 verbunden und die Einführungslei
tung 90 für den Rückstrom mit der Leitung 95, derart, daß die
vorher beschriebene Frequenz realisiert wird.
In Fig. 9B findet man die beiden möglichen eingesetzten Varian
ten. Die Leitung 30 zum Einführung des Rückstroms ist mit dem
Bypass 42 mit Hilfe eines JA/NEIN-Ventils 91 verbunden.
Nach einer zweiten Verwirklichungsmöglichkeit schaltet man an
den Bypass 42 ein Ventil 95 mit vier Wegen und drei aktiven
Positionen beispielsweise zwischen.
Nach einer anderen Ausführungsvariante umfaßt das Ventil mehr
als vier Wege, wobei die unterschiedlichen Wege in zwei Ebenen
PA und PB angeordnet sind.
In diesem Fall ist die Bypassleitung mit einem einzigen Ventil
ausgestattet, um die verschiedenen Stufen des Trennverfahrens,
wie sie oben beispielsweise erwähnt wurden, zu realisieren.
Das Ventil umfaßt in der Ebene PA sechs Wege, um Fluide in Ver
bindung zu setzen und in der Ebene PB sechs Wege, von denen einer
nicht aktiv ist.
In sämtlichen vorbeschriebenen Ausführungsvarianten erfolgt die
Drehrichtung entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn.
Der Wert des Winkels und seine Verschiebung in konstanter Weise
oder eines Vielfachen des Basiswertes ist Funktion insbesondere
der Anzahl von Verbindungskanälen und der Sequenz, mit der Flui
de in Verbindung gesetzt werden, um die Trennung der Charge und
den Bypass zu realisieren.
In sämtlichen Fällen bringt es eine der Bedingungen des guten
Funktionierens des Verfahrens mit sich, daß die Anzahl von Kanä
len und die Verteilung der Öffnungen in Höhe des Ventils mit
verzweigter Kugel derart sind, daß die Fluide außerhalb der
Kolonne im allgemeinen wohl die Sekundärfluide, in Verbindung
mit einem der Betten der Kolonne ein einziges Mal während des
Zyklus' gesetzt werden.
Claims (26)
1. System, das es ermöglicht, wenigstens vier Fluide mit einer
Trennkolonne einer Charge in Verbindung zu setzen, wobei
diese Kolonne mehrere Einführungs- und Abzugsleitungen für
eines oder mehrere Fluide umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens ein Ventil vom
Typ mit verzweigter Kugel (type à boule arbrée) aufweist,
dieses Ventil wenigstens ein Mittel (50, 51) umfaßt, wel
ches die Zirkulation eines oder mehrerer Fluide ermöglicht,
wobei dieses Mittel im Innern dieses Ventils derart ange
ordnet ist, daß die Verbindung zwischen zwei Zonen dieser
Kolonne oder zwischen wenigstens einer dieser Zonen und
wenigstens einem Punkt außerhalb dieser Kolonne sicherge
stellt wird und mehrere Öffnungen (OA, OB) derart angeordnet
sind, daß sie die Zirkulation der Fluide gemäß den Stufen
sicherstellen, die für das in dieser Kolonne realisierte
Trennverfahren notwendig sind.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das oder die Zirkulationsmittel und diese Öffnungen sich in
ein und der gleichen Ebene des Ventils befinden.
3. System nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß dieses Ventil wenigstens drei Verbindungswege
und wenigstens zwei aktive Stellungen umfaßt.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß dieses Ventil wenigstens vier Verbindungswege
und wenigstens drei aktive Stellungen umfaßt.
5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
diese Zirkulationsmittel zwischen zwei Zonen wenigstens
einen Kanal (50) umfassen, der in einer ersten Ebene (PA)
dieses Ventils angeordnet ist, um die Verbindung zwischen
zwei Zonen der Kolonne sicherzustellen und wenigstens ein
Kanal (51), der zwischen dieser ersten Ebene und einer
zweiten Ebene (PB) angeordnet ist, um die Verbindung zwi
schen wenigstens einer der Zonen dieser Kolonne und wenig
stens einem Punkt außerhalb dieser Kolonne sicherzustellen
und daß diese Öffnungen (OA, OB) aufgeteilt und in Höhe der
beiden Ebenen verteilt sind.
6. System nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
dieses Ventil acht Fluidverbindungen und acht aktive Posi
tionen umfaßt.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß dieses Ventil eine Reinigungsleitung in Ver
bindung mit diesem Verbindungskanal umfaßt.
8. Verwendung des Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in
Höhe einer oder mehrerer Bypassleitungen (Li, j), mit wel
cher diese Trennkolonne ausgestattet ist, wobei die oder
diese Bypassleitungen zwischen wenigstens zwei Böden (Pi,
Pj) dieser Trennkolonne angeordnet sind.
9. Vorrichtung zum Trennen einer Charge im simulierten beweg
lichen Bett, wobei die Vorrichtung wenigstens eine Kolonne
mit mehreren adsorbierenden Betten (Ai) umfaßt, diese Bet
ten voneinander durch einen Verteilerboden (Pi) getrennt
sind, mehrere Fluidtransferleitungen sich wenigstens zwi
schen einem Verteilerboden (Pi) und einem Punkt außerhalb
der Kolonne erstrecken, und mit wenigstens einem Verteiler
oder Abzugsnetz für die Fluide, dadurch gekennzeichnet, daß
sie wenigstens ein Ventil vom Typ mit verzweigter Kugel
umfaßt, daß eine der Charakteristiken wenigstens eines der
Ansprüche 1 bis 7 aufweist, wobei das oder die Ventile es
ermöglichen, wenigstens zwei Böden dieser Kolonne in Ver
bindung zu setzen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, eine oder mehrere Bypass- oder
Umführungsleitungen umfassend, wobei eine Bypassleitung
(Li, j) es ermöglicht, wenigstens eine der Transferleitun
gen, die mit einem Boden (Pi) in Verbindung steht, mit we
nigstens einer Transferleitung zu verbinden, die mit einem
Boden (Pi) in Verbindung steht, der hinter dem Boden (Pi)
in Richtung der Umschaltungen der Transferleitungen ange
ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil mit
Verzweigungskugel wenigstens eine der Transferleitungen mit
wenigstens einem der Böden in Verbindung setzt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kolonne wenigstens zwei Verteilernetze für Fluide um
faßt, wobei eines der Netze mittels wenigstens einer Trans
ferleitung mit den zu injizierenden Fluiden in Höhe eines
ersten Bodens verbunden ist und das andere Netz mittels
einer Transferleitung mit den von einem zweiten Boden ab
zuziehenden Fluiden verbunden ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kolonne wenigstens zwei Fluidverteilernetze umfaßt,
eines der Netze dabei mittels wenigstens einer Transferlei
tung mit den Sekundärfluiden verbunden ist und über einen
erhöhten Durchsatz verfügt und das andere mittels wenig
stens einer Transferleitung mit den Sekundärfluiden gerin
gen Durchsatzes verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kolonne wenigstens zwei Verteilernetze umfaßt, eines
der Netze mittels wenigstens einer Transferleitung mit den
eigentlichen Sekundärfluiden und das andere Netz mit den
sauberen Sekundärfluiden verbunden ist.
14. Verfahren zur Trennung einer Charge in einer Vorrichtung im
simulierten beweglichen Bett nach einem der Ansprüche 9 bis
13, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Ventil vom Typ
verzweigte Kugel verwendet, das wenigstens drei Verbin
dungswege für Fluide umfaßt und daß man auf dieses Ventil
einwirkt, um wenigstens eine Zirkulationsstufe wenigstens
eines Fluids (Charge, Desorbens, Raffinat, Extrakt oder
Bypassfluid) zwischen wenigstens einem Punkt außerhalb der
Kolonne und wenigstens einem Boden dieser Kolonne oder
zwischen wenigstens zwei Böden dieser Kolonne entsprechend
einer Sequenz zu realisieren, die es ermöglicht, die Tren
nung dieser Charge vorzunehmen.
15. Verfahren zum Brennen einer Charge nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß man das Ventil in Drehung ver
setzt, wobei der Wert des Drehschrittes gleich einem gege
benen Winkelwert α ist, um von einer Stufe des Verfahrens
zu einer anderen überzugehen.
16. Verfahren zum Trennen einer Charge nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß man das Ventil in Drehung ver
setzt, wobei der Wert der Drehteilung gleich einem gegebe
nen Winkelwert α oder einem Vielfachen dieses Wertes wäh
rend ein und des gleichen Zyklus' ist, um von einer Stufe
des Verfahrens zu einer anderen überzugehen.
17. Verfahren zum Trennen nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß man wenigstens vier Ventile mit verzweigter
Kugel verwendet, wobei jedes dieser Ventile drei Verbin
dungswege und zwei aktive Stellungen umfaßt, wobei diese
Ventile zwischen zwei Verteilerböden aufgeteilt sind.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
man ein Ventil vom Typ verzweigte Kugel oder ein JA/NEIN-
Ventil verwendet, um ein Fluid, beispielsweise den Rückfluß
in Höhe der Kolonne, zu injizieren.
19. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
man zwischen zwei Böden wenigstens zwei Ventile mit ver
zweigter Kugel anordnet, wobei jedes der Ventile wenigstens
vier Fluidverbindungen und drei aktive Stellungen umfaßt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
man ein zusätzliches Ventil mit verzweigter Kugel oder ein
JA/NEIN-Ventil verwendet, um ein Fluid, beispielsweise den
Rückfluß in die Kolonne, zu injizieren.
21. Verfahren nach Anpruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
man zwischen zwei Verteilerböden ein Ventil mit verzweigter
Kugel verwendet, die wenigstens acht Verbindungen und we
nigstens acht aktive Stellungen umfaßt.
22. Verfahren nach Anpruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
man ein Ventil mit zwölf Verbindungswegen verwendet, sechs
dieser zwölf Wege in ein und der gleichen Ebene angeordnet
und aktiv sind, wobei die sechs anderen in einer zweiten
Ebene angeordnet und fünf dieser sechs Wege aktiv sind.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14, 15, 17, 19, 21,
dadurch gekennzeichnet, daß man dieses Ventil mit konstan
tem Schritt gleich einem Winkel α, der im wesentlichen 45°
beträgt, in der gleichen Richtung oder entsprechend einem
Vielfachen des Winkels α drehen läßt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch ge
kennzeichnet, daß man die Zirkulation der Fluide in unab
hängigen Verteilernetzen und als Funktion des Wertes dieses
Durchsatzes, großer Durchsatz und geringer Durchsatz, vor
nimmt.
25. Verfahren zur Trennung im simulierten beweglichen Bett nach
einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Zirkulation der Fluide in unabhängigen Verteiler
netzen und als Funktion der Natur des Fluids, saubere Se
kundärfluide und schmutzige Sekundärfluide, vornimmt.
26. Verfahren zur Trennung im simulierten beweglichen Bett nach
einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Fluide zirkulieren läßt, indem man unabhängige
Verteilernetze als Funktion der Funktion der Fluide (Injek
tion oder Abziehen) verwendet.
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