DE735363C - Process for the automatic control of air separation plants - Google Patents

Description

Verfahren zur automatischen Regelung von Luftzerlegungsanlagen Gas- und Luftzerlegungsanlagen werden heute meist in der Weise geregelt, daß die Konzentrationen der Zerlegungsprodukte mit geeigneten Apparaten gemessen und die entsprechenden Regulierventile nach Maßgabe der Analysenergebnisse von Hand verstellt werden. Es läge nun nahe, eine automatische Regelung dadurch zu bewirken, daß die bisher meist von Hand bedienten Analysengeräte durch fortlaufend anzeigende Meßgeräte ersetzt werden, durch die dann die entsprechenden Ventile gesteuert werden. Diese Möglichkeit scheitert jedoch daran, daß es nur schwer und nur unter sehr großen Kosten möglich ist, die meist sehr empfindlichen Analysengeräte, durch die häufig noch 0,OI °lo sicher erfaßt werden muß, so zu vervollständigen, daß durch sie eine Regelung der Apparatur ermöglicht wird. Insbesondere bei der Luftzerlegung macht die fortlaufende automatische Messung der Stickstoff- und Sauerstoffkonzentrationen große SchwiericbJkeiten, da diese beiden Gase in den meisten ihrer physikalischen Eigenschaften fast übereinstimmen.Process for the automatic control of air separation plants gas and air separation plants are now usually regulated in such a way that the concentrations of the decomposition products measured with suitable apparatus and the corresponding Regulating valves can be adjusted by hand in accordance with the analysis results. It it would now be obvious to bring about an automatic control by the fact that the hitherto mostly manually operated analyzers replaced by continuously indicating measuring devices through which the corresponding valves are then controlled. This possibility However, it fails because it is difficult and only possible at very high cost is, the mostly very sensitive analysis devices, through which often still 0, OI ° lo must surely be recorded in such a way that it can be used to regulate the Apparatus is made possible. In particular in the case of air separation, the continuous automatic measurement of nitrogen and oxygen concentrations great difficulties, since these two gases are almost identical in most of their physical properties.

Ferner ist die Wartung derartiger Instrumente sQ zeitraubend und ihr Anschaffungspreis so hoch, daß hierdurch in den meisten Fällen der ganze Vorteil der Regelung wieder aufgehoben würde.Furthermore, the maintenance of such instruments sQ is time consuming and you The purchase price is so high that in most cases it is the full advantage the regulation would be repealed.

Überraschenderweise hat sich nun aber gezeigt, daß unter gewissen Voraussetzungen eine Regelung auch ohne fortlaufende Messung der Konzentrationen möglich ist, so daß diese nur gelegentlich überprüft werden müssen. Es hat sich nämlich ergeben, daß bei. einem in der Zusammensetzung sich immer gleichbleibenden Ausgangsgas, wie es die atmosphärische Luft darstellt, es ausreichend ist, bestimmte vorgegebene Mengenverhältnisse zwischen den beiden Zerlegungsprodukten durch an sich bekannte Apparate einzuregeln, wenn allzu große Schwankungen in der zu zerlegenden Luftmenge vermieden werden und gleichzeitig erfindungsgemäß durch weitere passende Regelorgane dafür gesorgt wird, daß der Stand der Flüssigkeitsbäder keine zu raschen Änderungen erleidet. Gerade dieser Punkt erwies sich als besonders nvichtig, da in den Flüssigkeitsbädern immer eine Komponente, meist der Sauerstoff, vorherrschend ist und so eine Zunahme der im Appa rat gespeicherten Flüssigkeit zu einer Verminderung der Reinheit der betreffenden Komponente, d. h. also des Sauerstoffs, führt. Surprisingly, however, it has now been shown that under certain Preconditions for regulation even without continuous measurement of the concentrations is possible, so that they only need to be checked occasionally. It has namely show that at. one that is always the same in its composition Starting gas, as it represents the atmospheric air, it is sufficient certain given proportions between the two decomposition products by an to regulate known apparatus if there are too great fluctuations in the Amount of air can be avoided and at the same time according to the invention by further suitable Control organs ensure that the level of the liquid baths does not become too rapid Changes. Precisely this point turned out to be particularly important since in the liquid baths there is always one component, mostly oxygen, predominant and so an increase in the fluid stored in the apparatus leads to a decrease the purity of the component concerned, d. H. that is, of oxygen.

Anderseits ist aber gerade das Konstanthalten des Standes der einzelnen Bäder besonders schwierig, da diese die Kältereserven des Apparates darstellen und so bei verhältnismäßig geringfügigen Änderungen des Kältehaushaltes des Apparates stark in ihrem Bestand vermindert werden. Bis auf ein Flüssigkeitsbad kann zwar die Höhe der Bäder durch Anordnung von Überläufen konstant gehalten werden. Dieses eine Bad, meist ist es das Rein-Sauerstoffbad im Kondensator, muß jedoch durch seine in gewissen Grenzen sich ändernde Höhe dem jeweiligen Kältebedarf angepaßt werden können.On the other hand, however, is precisely keeping the status of the individual constant Baths are particularly difficult, as these represent the cold reserves of the apparatus and so with proportionately minor changes in the cold balance of the apparatus are greatly reduced in their existence. Except for a liquid bath the height of the baths can be kept constant by arranging overflows. However, this one bath, usually the pure oxygen bath in the condenser, must adapted to the respective cooling requirement due to its height, which changes within certain limits can be.

Die Kälteleistung des Apparates wird meist durch Veränderung des Druckes der etwa mit Raumtemperatur in den Apparat eintretenden Luft dem augenblicklichen Bedarf angeglichen. Dabei ergibt ein hoher Betriebsdruck eine hohe Kälteleistung, und umgekehrt. Man kann nun erfindungsgemäß dasjenige En',-spannungsventil, durch das der Betriebsdruck bestimmt wird, durch welches also die Luft vom Betriebsdruck auf den Druck in der Trennungskolonne entspannt wird, es sei im folgen den als Hauptentspannungsventil bezeichnet, in der Weise regeln, daß es weiter ge schlossen wird, wenn der Flüssigkeitsstand zu tief ist, und umgekehrt bei zu hohem Flüssigkeitsstand weiter geöffnet wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine derartige Allordnung zum Pendeln neigt. The refrigeration capacity of the device is usually determined by changing the The pressure of the air entering the apparatus at about room temperature corresponds to the instantaneous Adjusted to requirements. A high operating pressure results in a high cooling capacity, and vice versa. You can now, according to the invention, that En ', - tension valve through that the operating pressure is determined, by which the air is determined by the operating pressure is released to the pressure in the separation column, it is in the follow as the main expansion valve referred to, regulate in such a way that it is further closed ge when the liquid level is too deep, and vice versa, if the liquid level is too high, it is opened further. It has been shown, however, that such a general order tends to oscillate.

Günstiger ist es deshalb, die Regelung eriindungsgemäß in der Art vorzunehmen, daß durch den Stand des Flüssigkeitsbades eine bestimmte Druckhöhe, der Solldruck, vorgegeben wird, auf den das Hauptentspannungsventil mittels einer hierfür geeigneten, im folgenden näher beschriebenen Vorrichtung einregelt. Dieser Solldruck entspricht also dem erstrebten Betriebsdruck. und er wird infolgedessen erhöht, wenn die Kälteleistung des Apparates zu gering ist, also das Flüssigkeitsbad zu niedrig steht. It is therefore more favorable to use the provision according to the invention in Art to ensure that the level of the liquid bath has a certain pressure level, the setpoint pressure is specified to which the main relief valve is set by means of a suitable device, described in more detail below, regulates. This The target pressure therefore corresponds to the desired operating pressure. and he will as a result increased if the refrigeration capacity of the device is too low, i.e. the liquid bath is too low.

Bei größeren Apparaten wird meist nicht die ganze Luftmenge auf einen einheitlichen Druck -erdichtet, sondern ihr größter Teil nur auf einen verhältnismäßig niedrigen Druck von einigen atü, wällrend der Rest, die sogenannte Hochdruckluft, auf wesentl icli höheren Druck verdichtet, für die Lieferung der nötigen Kälte sorgt. Bei derartigen Apparaten kann dann bei zu niedrigem Flüssigkeitsstand der Solldruck für die Hochdruckluft erhöht oder deren Menge vergrößert werden. In the case of larger devices, not all of the air is usually delivered to one uniform pressure -densified, but its largest part only on a proportionate basis low pressure of a few atmospheres, while the rest, the so-called high pressure air, Compressed to a significantly higher pressure, ensures the supply of the necessary cold. With such devices, the setpoint pressure can then be reached if the liquid level is too low for the high pressure air can be increased or the amount thereof increased.

Durch eine derartige Regelung wird nun zwar die Flüssigkeitshöhe in ausreichendem Maße konstant gehalten: es hat sich jedoch gezeigt, daß dies einen ungleichmäßigen Durchtritt der Luft durch das Hauptentspannungsventil bewirkt. NVird nämlich nach MaP-gabe des Flüssigkeitsstandes beispielsweise der Solldruck erhöht, so wird das Hauptentspannungsventil durch den entsprechenden Regler so lange geschlossen gellaltell, bis der Betriebsdruck den vorgegebenen Solldruck erreicht hat. Während dieser Zeit würde dann also die zu zerlegende Gasmenge, und damit auch die Menge der Zerlegungsprodukte, sehr niedrig, möglicherweise sogar Null werden Dies macht eine günstige Abgleichung der Mengen der einzelnen Produkt, die für die Aufrechterhaltung der richtigen Konzentration wichtig ist, unmöglich. Es muß also neben der Einstellung des richtigen Betriebsdruckes vor dem Hauptentspaunungsvet.iiil auch dafür gesorgt werden, daß dauernd eine möglichst gleichmäßige Luftmenge durch das Ventil tritt. With such a control, the liquid level is now kept constant to a sufficient extent: it has been shown, however, that this is one causes uneven passage of air through the main relief valve. NVird namely, according to the MaP specification of the liquid level, for example, the target pressure is increased, so the main relief valve is closed by the corresponding regulator for so long gellaltell until the operating pressure has reached the specified target pressure. While this time would then be the amount of gas to be broken down, and thus also the amount of decomposition products, very low, possibly even zero This makes a favorable balance of the quantities of each product needed for the maintenance right concentration is important, impossible. So it has to be next to the setting the correct operating pressure before the main vent that a constant amount of air that is as uniform as possible passes through the valve.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in der Trennungskolonne, in welche die durch das Hauptentspannungsventi 1 gehende Luft eintritt, der Druck; immer zwischein zwei bestimmten vorgegebenen Grenzen gehalten wird. Da nämlich der Überdruck in der Kolonne im wesentlichen durch die Strömungswiderstände in den Austauschern gegeben ist, die wiederum von der Menge der abströmenden Zerlegungsprodukte abhängen, kann auch die Menge der Zerlegungsprodukte nur innerhalb gewisser Grenzen schwanken. solange der Druck in der Zerlegungskolonne innerhalb vorgegebener Grenzen gehalte. wird. According to the invention this is achieved in that in the separation column, into which the air passing through the main relief valve 1 enters, the pressure; is always kept between two specific predetermined limits. Because the Overpressure in the column mainly due to the flow resistances in the exchangers is given, which in turn depend on the amount of decomposition products flowing out, the amount of decomposition products can only fluctuate within certain limits. as long as the pressure in the separation column is kept within specified limits. will.

Wie im folgenden näher beschrieben, ist es nun aber in der Tat möglich, eine Regelung. die diesen Bedingungen genügt, aufzubauen. As described in more detail below, it is now in fact possible a scheme. which meets these conditions.

Eine beispielhafte Ausführung des Gegenstandes der Erfindung, angewandt auf eine elli faclie Luftzerlegungsanlage, ist durch Abbildung I gegeben.An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is applied on an elli faclie air separation plant, is given by Figure I.

Die zu zerlegende Luft strömt, komprimiert auf den durch das Hauptentspannungsventil eingeregelten Betriebsdrucl; von z. B. 40 atb. durch Rohr A in die Apparatur und den ÄVärmeaustauscher B ein, in dem sie im (ilegenstrom mit den Zerlegungsprodukten gekühlt und teilweise verflüssigt wird. Ihre restlose Verflüssigung findet sodaml im Flüssirkeitsbad C statt, von dem sie dem zu regellden Hauptentspannungsventil D, das im folgenden noch näher beschrieben sein soll. zugeleitet wird. Der Solldruck, auf den dieses Hauptentspannungsventil einzuregelnhat, wird durch den Flüssigkeitsstand im Bad C vorgegeben. The air to be separated flows through the main expansion valve, compressed to the air regulated operating pressure; from Z. B. 40 atb. through tube A into the apparatus and heat exchanger B, in which it is in counterflow with the decomposition products is cooled and partially liquefied. Their complete liquefaction takes place in sodaml in the liquid bath C, from which it is connected to the main relief valve to be regulated D, which will be described in more detail below. is forwarded. The target pressure, to which this main relief valve has to be regulated is determined by the liquid level specified in bathroom C.

Um das gewünschte Mengenverhältnis zwischen den beiden Zerlegungsprodukten und damit die gewünschten Reinheiten einzuhalten, ist das an sich bekannte Regelgerät .J vorgesehen, bei dem die Mengen der beiden Zerlegungsprodukte, beispielsweise durch die im Wärmeaustauscher B auftretenden Druck abfälle, zur Wirkung gelangen. Gegenüber der üblichen Anordnung wonach in die Leitungen fiir die heiden Zerlegungsprodukte Stauränder oder sonstige Mengenmeßvorrichtungen eingebaut sind, hat dies den Vorteil, daß sich der Einbau zusätzlicher Geräte erübrigt und daß für das Regelgerät J verhältnismäßiggroße Druckabfälle und damit auch Verstellkräfte zur Verfügung stehen. To get the desired proportions between the two decomposition products and thus to maintain the desired purity, is the known control device .J provided in which the quantities of the two decomposition products, for example due to the pressure drops occurring in heat exchanger B, take effect. Compared to the usual arrangement according to which in the lines for the two decomposition products Storage rims or other quantity measuring devices are installed, this has the advantage that the installation of additional devices is unnecessary and that for the control device J relatively large Pressure drops and thus adjusting forces are available.

Die Regelung des Hauptentspannungsventils D ist in Abb. 2 im einzelnen dargestellt. Es sei dazu jedoch bemerkt, daß es sich hierbei um eine Kombination an sich bekannter Regelelemente handelt und daß an ihre Stelle auch andere Elemente gleicher Wirkung treten können. The control of the main expansion valve D is shown in detail in FIG shown. It should be noted, however, that this is a combination known rule elements and that in their place other elements can have the same effect.

Die vom Austauscher B und der Verdampferseillange im Bad C der Abb. I kommende Luft tritt durch die Rohre I und das Filter 2 zum Hauptenspannungsventil D. Die Spindel dieses Ventils ist entweder unmittelbar, wie in der Abbildung schematisch angedeutet, oder auch über ein- entsprechendes Gestänge, an dem auch eine Dämpfungsvorrichtung angebracht sein kann, mit der Steuermembrane II verbunden. Diese ist von oben her durch einen besonders eingeregelten Steuerdruck, von unten her dagegen durch den Druck nach dem Entspannungsventil, der auch dem Druck in der Trennungskolonne H entspricht, d. h. dem Niederdruck, belastet. The length of the exchanger B and the evaporator rope in bath C in Fig. I incoming air passes through pipes I and filter 2 to the main tension valve D. The spindle of this valve is either direct, as shown in the diagram indicated, or via a corresponding linkage on which a damping device can be attached, connected to the control membrane II. This is from above by a specially regulated control pressure, from below, however, by the Pressure after the expansion valve, which is also the pressure in the separation column H corresponds to, d. H. the low pressure.

Die hier getroffene Anordnung des Niederdruckraumes hat dabei den Vorteil, daß die Ventilspindel 15 nicht durch eine Stopfbüchse geführt werden muß, die ihrer leichten Beweglichlseit hinderlich wäre. Auf die Ventilspindel wiilft also als resultierende Kraft die Druckdifferenz zwischen Steuerdruck und Niederdruck mal Fläche der Membrane. Diese Kraft wird mit dem im Entspannungsventil 12 wirkenden Hochdruck ins Gleichgewicht gesetzt, wobei die Querschnitte des Ventils 12 und der Steuermembrane leicht so gewählt werden können, daß mit einem bequem regelbaren Steuerdruck von 0,5 bis zAtm, gearbeitet werden kann.The arrangement of the low-pressure chamber made here has the Advantage that the valve spindle 15 does not have to be passed through a stuffing box, which would be a hindrance to their easy mobility. Wiil on the valve spindle so the resulting force is the pressure difference between control pressure and low pressure times the area of the membrane. This force is combined with that acting in the expansion valve 12 High pressure equilibrated, the cross sections of the valve 12 and the Control diaphragm can easily be chosen so that with a conveniently adjustable Control pressure from 0.5 to zAtm, can be worked.

Die Einstellung des richtigen Wertes des Steuerdrucks wird dabei durch die drei Hilfsventile 5, 6 und 9 gewährleistet. Als Arbeitsmittel dient hierbei erfindungsgemäß ein Teil der Hochdruckluft, der zunächst in dem kleinen Wärmeaustauscher 3 im Gegenstrom zu der auf Niederdruck entspannten Luft etwa auf Raumtemperatur erwärmt wird. The setting of the correct value of the control pressure is thereby guaranteed by the three auxiliary valves 5, 6 and 9. This serves as the work equipment according to the invention part of the high pressure air, which is initially in the small heat exchanger 3 in countercurrent to the air expanded to low pressure about room temperature is heated.

Durch Hilfsventil6 wird der Betriebsdruck, also der Druck vor dem Hauptentspannungsventil 12, auf den durch den Flüssigkeitsstand in C vorgegebenen Solldruck eingeregelt. Dieses Hilfsventil dient also zur Einstellung des für den Kältehaushalt der Apparatur nötigen Betriebs druckes. Dazu muß auf die Steuermembrane II eine bestimmte Kraft wirken, die dem bei 12 auf die Ventilspindel wirkenden Betriebsdruck das Gleichgewicht zu haiten vermag. Es muß also durch das Hilfsventil 6 eine bestimmte Druckdifferenz zwi schen dem in Raum 10 herrschenden Steuerdruck und dem Niederdruck eingeregelt werden, eine Druckdifferenz, die jedoch nach Maßgabe des vorgegebenen Solldrucks zu verändern ist. Dies wird im einzelnen durch folgende Anordnung erreicht: Bei zu niedrigem Flüssigkeitsstand in C (Abb. I) wird in bekannter Weise durch den Kippschalter E ein Magnet F betätigt. Ist dieser erregt, so wird mittels der Schaltuhr G die Schraube 7 in passend eingestellten Zeitintervallen, z.B. jede Minute, um einen bestimmten kleinen Betrag hereingedreht. Es wird also mittels der unter Schraube 7 angel brachten Feder die Membrane des Hilfsventils 6 mehr und mehr nach unten gedrückt. The operating pressure, i.e. the pressure before the Main relief valve 12, set to the value given by the liquid level in C. Target pressure regulated. This auxiliary valve is used to adjust the for the Cold balance of the equipment required operating pressure. This must be done on the control diaphragm II act a certain force that the operating pressure acting at 12 on the valve spindle able to keep the balance. So it must be a certain through the auxiliary valve 6 Pressure difference between tween the control pressure in room 10 and the low pressure be regulated, a pressure difference, which, however, according to the specified Set pressure is to be changed. This is achieved in detail by the following arrangement: If the liquid level in C (Fig. I) is too low, the Toggle switch E actuates a magnet F. If this is excited, the timer G the screw 7 at suitably set time intervals, e.g. every minute screwed in a certain small amount. So it is by means of the under screw 7 springs brought the diaphragm of the auxiliary valve 6 down more and more pressed.

Ein Anschlag sorgt dafür, daß der Steuerdruck, lmd damit anch der Betriebsdruck, nicht iiber den für die Apparatur zulässigen Höchstdruck ansteigen kann. Es wird also durch Hilfsventil 6 so lange Hochdruckluft in den Steuerraum 10 einströmen, bis der Steuerdruck so weit angestiegen ist, daß er der Kraft der Feder und dem auf der Oberseite der Membrane des Hilfsventils 6 wirkenden Niederdruck das Gleichgewicht zu halten vermag. Ist der Flüssigkeitsstand dagegen zu hoch, der Magnet also nicht erregt, so wird durch die Schaltuhr G die Scheibe 7 in passend eingestellten Zeitintervallen um kleine Beträge herausgedreht. Durch den so eingeregelten Steuerdrucli wird also mittels der Steuermembrane II ein bestimmter Betriebsdruck vor dem Hauptentspannungsventil 12 eingeregelt.A stop ensures that the control pressure, lmd also the Operating pressure, do not rise above the maximum pressure permissible for the apparatus can. So it is through the auxiliary valve 6 so long high pressure air into the control room 10 flow in until the control pressure has risen so far that it is the force of the Spring and the low pressure acting on the top of the membrane of the auxiliary valve 6 able to keep his balance. If, on the other hand, the fluid level is too high, the So the magnet is not energized, the timer G turns the disk 7 into a match set time intervals turned out by small amounts. Through the regulated Steuerdrucli is therefore a certain operating pressure by means of the control membrane II adjusted before the main relief valve 12.

Hilfsventil 5 dient dazu, ein Ansteigen des Niederdrucks über eine bestimmte vorgegebene Grenze zu verhindern. Durch dieses Ventil wird nämlich bei zu hohem Ansteigen des Niederdrucks, der in Raum 5" auf die Mem brane des Ventils wirkt, eine Verbindung zwischen Raum 5a und 5b geschaffen, so daß Hochdruckluft über 3, 4, 5a und 5b in den Steuerdruckraum 10 strömt (Raum 5b und 5C sind durch eine gasdichte Durchführung des Kolbens des Hilfsventils voneinander getrennt). Dadurch erhöht sich der Steuerdruck in Raum I0, der Druck auf die Spindel 15 des Hauptentspannungsventils wird gesteigert und Hauptentspannungsventil I2 weiter geschlossen, wodurch ein weiteres Ansteigen des Niederdrucks verhindert wird. Auxiliary valve 5 is used to increase the low pressure over a to prevent certain predetermined limit. This valve is used for too high rise in the low pressure in space 5 "on the mem brane of the valve acts, created a connection between space 5a and 5b, so that high pressure air flows via 3, 4, 5a and 5b into the control pressure chamber 10 (chamber 5b and 5C are through a gas-tight implementation of the piston of the auxiliary valve separated from each other). This increases the control pressure in space I0, the pressure on the spindle 15 of the Main relief valve is increased and main relief valve I2 is closed further, whereby a further increase in the low pressure is prevented.

Umgekehrt dient Hilfsventil 9 zur Vermeidung eines zu eiten Absinkens des Niederdrucks. Wird dieser nämlich zu gering, so gibt dieses Ventil eine Verbindung vom Steuerdruclrraum zum Niederdruck frei, entlastet also die Membrane des Hauptentspannungsventils, so daß dieses weiter öffnet. Conversely, auxiliary valve 9 is used to avoid excessive sinking of the low pressure. If this is too low, this valve provides a connection from the control pressure chamber to the low pressure, so relieves the diaphragm of the main relief valve, so that this opens further.

Die beiden durch die Hilfsventile 5 und 9 vorgegebenen Grenzen für den Niederdruck können durch die an diesen beiden Ventilen angebrachten Schrauben nach Maßgabe der im Apparat verarbeiteten Luftmenge und nach den Drücken der Zerlegungsprodukte am Austritt aus den Wärmeaustauschern passend eingestellt werden. The two limits given by the auxiliary valves 5 and 9 for the low pressure can be controlled by the screws attached to these two valves according to the amount of air processed in the apparatus and according to the pressures of the decomposition products adjusted accordingly at the outlet from the heat exchangers.

Damit bei Erniedrigung des Regeldruckes auch der Steuerdruck abzusinken vermag. ist Drosselventil 14 vorgesehell durch das eine Verbindung zwischen Steuerdruckraum und Niederdruck geschaffen wird. Es wird vorteilhaft so eingestellt, daß bei geschlossenen Hilfsventilen 5, 6 und 9 das Absinken des Steuerdruckes gerade der höchsten Geschwindigkeit entspricht, mit der durch Schaltuhr G der Regeldruck verändert werden kann. So that when the control pressure is reduced, the control pressure also falls able. throttle valve 14 is provided by a connection between the control pressure chamber and low pressure is created. It is advantageously set so that when closed Auxiliary valves 5, 6 and 9 reduce the control pressure just at the highest speed with which the control pressure can be changed using timer G.

Durch Drosselventil 4 wird verhindert, daß bei gleichzeitiger (iftnung der Hilfsventile 6 und 9, die eintreten kann, wenn dem Apparat eine zu geringe Luftmenge zugeführt wird, der durch die Hilfsventile gehende Luftstrom zu stark ansteigt. Handrad 8 dient in beliannter Weise dazu, das Hauptentspannungsventil auch von Hand ganz öffnen oder vollständig schließen zu können. Throttle valve 4 prevents that with simultaneous (opening the auxiliary valves 6 and 9, which can occur when the apparatus has too little air is supplied, the air flow going through the auxiliary valves increases too much. Handwheel 8 is used in a beliannter way to manually control the main relief valve to be able to open or close completely.

In das Rohr 16 ist eine Drosselstelle oder auch ein Drosselventil eingeschaltet, damit bei einer Erhöhung des Drucks in der Nolonne H und damit im Rohr 13 der Druck unter der NIembrane II nicht ansteigt, bevor Hilfsventil 5 in Tätigkeit tritt. In diesem Fall würde nämlich gerade bei einem Ansteigen des Niederdrucks das Hauptentspannungsventil noch weiter steigen, die Regelung al.;o instabil werden. Aus dem gleichen Grunde muß auch Ventilspindel 15 ohne großes Spiel in das Umhüllungsrohr eingesetzt sein oder, z. B. durch eine Labyrinthdichtung, der Gasdurchgang zwischen Spindel und Rohr so weit als möglich vermindert sein. In the pipe 16 is a throttle point or a throttle valve switched on, so with an increase in the pressure in the column H and thus in the Pipe 13 the pressure under the Nembrane II does not rise before auxiliary valve 5 in Activity occurs. In this case it would be precisely when the low pressure rises the main relief valve will continue to rise, the regulation al.; o become unstable. For the same reason, valve spindle 15 must also be inserted into the casing tube without much play be used or, for. B. by a labyrinth seal, the gas passage between The spindle and tube must be reduced as much as possible.

Statt Drosselventil 14 kann auch eine kleine Bohrung in der Membrane vorgesehen werden. Ferner ist es bei der praktischen Ausführung meist zweckmäßiger, die Hilfsventile und das Gehäuse für die Steuermembrane 1 1 zu einem einzigen Guß- oder Preßstück zusammenzufassen; jedoch wurde in der Abbildung der Übersichtlichkeit halber die getrennte Darstellung dieser Teile gewählt. Instead of a throttle valve 14, a small hole can also be made in the membrane are provided. Furthermore, it is usually more appropriate in the practical implementation, the auxiliary valves and the housing for the control membrane 1 1 into a single cast or to summarize pressed piece; however, the illustration has been used for clarity chosen for the sake of displaying these parts separately.

Ferner kann sowohl das Hauptentspannungsventil wie auch die Hilfsventile als entlastete Ventile ausgefiihrt werden, wodurch die Regelung nodl genauer arbeitet, jedoch auch der Aufwand entsprechend vergrößert wird. Furthermore, both the main relief valve and the auxiliary valves be designed as relieved valves, whereby the control works even more precisely, however, the effort is also increased accordingly.

Wird der Sauerstoff nicht in einen Gasometer und der Stickstoff ins Freie gegeben, sondern in irgendwelche Verteilungsnetze mit schwankendem Druck, so ist es im allgemeinen zweckmäßig, beim Austritt der Gase aus dem Wärmeaustauscher Überströmventile vorzusehen, durch die konstanter Druck der Zerlegungsprodukte am warmen Ende des .Nustauschers eingehalten wird. If the oxygen is not in a gasometer and the nitrogen is in Given free, but in some distribution network with fluctuating pressure, so it is generally expedient when the gases exit the heat exchanger Provide overflow valves through the constant pressure of the decomposition products at warm end of the exchanger.

Statt dessen kann jedoch auch folgende Anordnung getroffen werden: Die Verbindung der Räume 9a und 5a mit der freien Atmosphäre wird unterbrochen und diese Räume dafür mit einem Rohr verbunden, das an eines der Rohre für die Zerlegungsprodukte nach Austritt aus dem Wärmeaustauscher angeschlossen ist. Die beiden Räume 9a und 5d stehen dann also unter dem gleichen Druck wie eines der Zerlegungsprodukte beim Austritt aus dem Apparat. Wird also durch irgendeine Drucksteigerung im Verbrauchsnetz der Druck am Austritt aus dem Apparat beispielsweise erhöht, so erhöht sich damit auch automatisch die obere und untere Druckgrenze für den Druck in der Kolonne, auf den die Hilfsventile 5 und g einregeln. Instead, however, the following arrangement can also be made: The connection of the rooms 9a and 5a with the free atmosphere is interrupted and these spaces are connected with a pipe that connects to one of the pipes for the decomposition products is connected after exiting the heat exchanger. The two rooms 9a and 5d are then under the same pressure as one of the decomposition products at Exit from the apparatus. So is caused by any increase in pressure in the consumption network if the pressure at the outlet from the apparatus increases, for example, it increases with it also automatically the upper and lower pressure limit for the pressure in the column, to which the auxiliary valves 5 and g adjust.

Ist so durch die Regelung des Hauptentspannungsventils der für den Kältebedarf die Apparatur nötige Betriebsdruck und ein innerhalb gewisser Grenzen gleichmäßiger Strom des zu zerlegenden Gases sichergestellt, so regelt sich bei Änderung der Gasmenge die Menge der einzelnen Zerlegungsprodukte nnd damit auch ihre Konzentration schon weltgehend von selbst ein. So wird z. B. eine Steigerung der Gasmenge zunächst zu einer Erhöhung des Druckes in der Trennkolonne führen, da dieser durch die Druckverluste der Zerlegungsprodukte in den Wärmeaustauschern gegeben ist. Da diese Druckverluste für jedes Zerlegungsprodukt in praktisch gleicher Weise von der Menge abhängen, steigt also bei einer Drudsteigerung in der Trennkolonne die Menge jedes Zerlegungsproduites in gleicher Weise an, so daß sich also das WIengenverhältnis nicht ändert. Um jedoch eine noch bessere Sicherung des richtigen Mengenverhältnisses der Zerlegungsprodukte zu erreichen, kann ferner, wie in Abb. I augedeutet, ein an sich bekannter Gemischregler J eingebaut werden, der ein konstantes Nlumenverhältnis zwischen den beiden Gasströmen einstellt. Is the control of the main relief valve the one for the Cooling requirement, the equipment required and an operating pressure within certain limits ensures a steady flow of the gas to be broken down, so regulates itself Change in the amount of gas, and thus also the amount of the individual decomposition products their concentration automatically enters the world. So z. B. an increase the amount of gas initially lead to an increase in pressure in the separating column, as this is caused by the pressure losses of the decomposition products in the heat exchangers given is. Since these pressure losses are practically the same for each decomposition product Depending on the amount, it increases with an increase in pressure in the separating column the quantity of each product of decomposition in the same way, so that the ratio of the proportions does not change. However, in order to better ensure the correct proportions to achieve the decomposition products, as indicated in Fig. I, a Mixture regulator J known per se are installed, which has a constant volume ratio adjusts between the two gas flows.

In entsprechender Weise können bei Apparaten mit mehrfacher Luftzerlegung auch die Mengen der durch die beiden Entspannungsventile für den Rohsauerstoff und für den Waschstickstoff gehenden Flüssigkeitsströme auf die für den gesamten Zerlegungsprozeß günstigsten Verhältnisse eingeregelt werden. In a corresponding manner, in apparatuses with multiple air separation also the amounts of the raw oxygen through the two expansion valves and liquid flows for the scrubbing nitrogen to those for the entire decomposition process the most favorable conditions are regulated.

Um auch bei einem eventuellen Versagen der Regelung eine unzulässige Drucksteigerung im Hochdruckraum und in der Kolonne zu vermeiden, sind hier noch die entsprechenden, in der Figur nicht gezeichneten Sicherheitsvorrichtungen einzubauen. Durch diese können auch Alarmvorrichtungen betätigt werden, durch die das Bedienungspersonal auf das Versagen aufmerksam gemacht wird. In order to create an impermissible in the event of a possible failure of the regulation To avoid pressure increase in the high pressure space and in the column are still here the corresponding safety devices not shown in the figure to be built in. These alarm devices can also be activated by the operating personnel attention is drawn to the failure.

Beim Anfahren der Anlage ist es am zwecl<-mäßigsten, nach Einschalten des Kompressors Schraube 7 auf den höchstzulässigen Regeldruck zu stellen, wodurch dann das Hauptentspannungsventil D nach kurzer Zeit den höchstmöglichen Betriebsdruck einregelt. Wird dies unterlassen, so wird zwar durch Verstellen der Schraube 7 durch Schaltuhr G der höchstzulässige Regel druck automatisch eingestellt; jedoch nimmt dies einige Zeit in Anspruch, wodurch die Anfahrzeit etwas vor längert wird. Einige Zeit nach Erreichen des richtigen Flüssigkeitsstandes in C ergeben sich bei Einhaltung des durch den Gemisch regler J vorgegebenen Mengenverhältnisses zwischen dem Stickstoff und Sauerstoff auch die nötigen Reinheiten dieser Zerlegungsprodukte, so daß diese nach Prüfung mit einem üblichen Analysengerät den Verbrauchsstellen zugeleitet werden können, worauf der Apparat wieder sich selbst überlassen werden kann. When starting up the system, it is most expedient after switching on of the compressor to set screw 7 to the maximum permissible control pressure, whereby then the main relief valve D after a short time the highest possible operating pressure regulates. If this is not done, then by adjusting the screw 7 by Time switch G the maximum permissible control pressure is set automatically; however takes this takes some time, which means that the start-up time is somewhat longer. Some The time after reaching the correct liquid level in C results from compliance the quantity ratio between the nitrogen specified by the mixture controller J and oxygen also the necessary purities of these decomposition products, so that these are fed to the consumption points after testing with a standard analyzer after which the apparatus can be left to itself again.

Claims (9)

P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Verfahren zur selbsttätigen Regelung von Luftzerlegungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem Spiegel eines Flüssigkeitsbades innerhalb der Trennsäule bei zu hohem Stand desselben der Druck vor dem Entspannungsventil (D) durch weiteres )ffen desselben erniedrigt wird und umgekehrt oder bei Hoch- und Niederdruckapparaten die Menge der Hochdruckluft verkleinert bzw. vergrößert wird. P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Procedure for automatic control of air separation plants, characterized in that depending on the mirror a liquid bath within the separation column if the level of the column is too high Pressure upstream of the expansion valve (D) is reduced by opening it further and vice versa, or in the case of high and low pressure devices, the amount of high pressure air is reduced or enlarged. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Entspannungsventil (D) durch ein Regelmittel betätigt wird, - dessen Druck in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand innerhalb der Trennsäule und dem Druck nach dem Hauptentspannungsventil eingestellt wird. 2. The method according to claim I, characterized in that the expansion valve (D) is operated by a control means, - its pressure depending on the Liquid level within the separation column and the pressure after the main expansion valve is set. 3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei zu hohem Flüssigkeitsstand in der Kolonne dem Hauptentspannungsventil (D) ein sinkender Solldruck, auf den dieses Ventil einregelt, vorgegeben wird und bei zu niedrigem Flüssigkeitsstand ein steigender Solldruck und die gewünschte Konzentration der Zerlegungsprodukte N2 und Ö durch Einregelung eines bestimmten Mengenverhältnisses derselben unter NTerwen dung eines Gemischreglers bekamlter Bauart erfolgt. 3. The method according to claim I and 2, characterized in that at too high liquid level in the column the main relief valve (D) a falling Target pressure to which this valve regulates is specified and if it is too low Liquid level an increasing setpoint pressure and the desired concentration of the Decomposition products N2 and Ö by adjusting a certain quantity ratio the same under NTerwen tion of a mixture regulator gotlter design takes place. 4. Verfahren nach Anspruch I, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig vom Druck vor dem Hauptentspannungsventil der Druck in der Zerlegungskolonne über einer vorgegebenen unteren und unter einer uorgegebenen oberen Grenze gehalten wird. 4. The method according to claim I, 2 and 3, characterized in that regardless of the pressure upstream of the main expansion valve, the pressure in the separation column kept above a given lower and below a given upper limit will. 5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Betriebsdrnckes auf den Solldruck und die Aufrechterhaltung eines zwischen zwei vorgegebenen Grenzen liegenden Druckers in der Trennkolonne durch Einstellung eines bestimmten Druckes im Steuerdruckraum IO erfolgt, dessen Oberfläche zum Teil durch ein bewegliches Glied, z. B. eine Membrane, gebildet ist, durch deren Bewegung mittel- oder unmittelbar das Hauptentspannungsventi gesteuert wird, wobei der Druck in diesem Steuerdruckraum durch Einleiten von Hochdruckluft über den Wärmeaustauscher 3 und die Reduzierventile 5 und 6 erhöht und durch Ableiten von I,uft über das Reduzierventil 9 und das Drosselventil I4 erniedrigt werden kann. 5. The method according to claim I to 4, characterized in that the Setting the operating pressure to the target pressure and maintaining a between two predetermined limits lying printer in the separating column A certain pressure is set in the control pressure chamber IO, its surface partly by a movable member, e.g. B. a membrane is formed by whose Movement directly or indirectly the main relaxation valve is controlled, whereby the pressure in this control pressure chamber by introducing high pressure air through the heat exchanger 3 and the reducing valves 5 and 6 increased and by diverting I, uft through the reducing valve 9 and the throttle valve I4 can be decreased. 6. Verfahren nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei stark schwankendem Druck im Verbrauchsnetz die Räume ga und 5d auf dem Druck des einen Zerlegungsproduktes bei Austritt aus dem Apparat gehalten werden, wodurch eine Angleichung des durch die Hilfsventile 5 und 9 einzuregelnden Druckbereichs an den Druck vor Austritt aus dem Apparat erreicht wird. 6. The method according to claim I to 5, characterized in that at strongly fluctuating pressure in the consumption network the rooms ga and 5d on the pressure of the a decomposition product can be held as it exits the apparatus, whereby an adjustment of the pressure range to be regulated by the auxiliary valves 5 and 9 the pressure is reached before it leaves the apparatus. 7. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung für den Steuerdruck nur in gewissen Zeitabständen betätigt bzw. freigegeben wird. 7. Device for performing the method according to claims I to 5, characterized in that the adjusting device for the control pressure only in certain Is operated or released at intervals. S. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zu regelnde Ventil vom Regler thermisch weitgehend isoliert ist. S. device for performing the method according to claims I to 6, characterized in that the valve to be controlled by the controller is largely thermally is isolated. 9. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zu zerlegende Luft vor Eintritt in das Regelventil gefiltert wird, wobei zweckmäßig eine umschaltbare Filteranordnung Verwendung findet. 9. Device for performing the method according to claims I to 6, characterized in that the air to be broken up before entering the control valve is filtered, a switchable filter arrangement being expediently used.