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Dokumentenidentifikation DE60103571T2 23.06.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001132125
Titel Verfahren zur Kontrolle der Konzentration des Absorptionsmittels in einer Decarboxylierungsanlage und System dafür
Anmelder Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ishida, Kazuo, Tokyo, JP
Vertreter Henkel, Feiler & Hänzel, 81675 München
DE-Aktenzeichen 60103571
Vertragsstaaten DE, DK, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 01.03.2001
EP-Aktenzeichen 011050093
EP-Offenlegungsdatum 12.09.2001
EP date of grant 02.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.06.2005
IPC-Hauptklasse B01D 53/14
IPC-Nebenklasse B01D 53/62   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung von Absorptionsmittel in einer Decarboxylierungsanlage und ein System dafür.

In den letzten Jahren wurde in Wärme-Elektrizitätskraftwerken und Kesselanlagen eine große Menge Kohle, Schweröl oder überschweres Öl als Brennstoff verwendet, so dass die Steuerung der Menge und Konzentration der abgegebenen Schwefeloxide, die hauptsächlich aus Schwefeldioxid, Stickstoffoxiden, Kohlendioxid und dgl. bestehen, ein Problem hinsichtlich der Verhinderung von Luftverschmutzung und Sauberkeit der weltweiten Umwelt darstellt. Für Kohlendioxid, zusammen mit Flongas und Methangas, wurde die Steuerung deren Abgabe auch hinsichtlich der Erwärmung der Erdatmosphäre untersucht. Daher wurden Verfahren, wie ein PSA (Pressure Swing Adsorption)-Verfahren, ein Membran-Trenn-Konzentrierungsverfahren und ein Reaktions-Absorptionsverfahren, das eine basische Verbindung verwendet, untersucht. Das US-A-Patent Nummer 5 318 758 hat ein Verfahren offenbart, eine Decarboxylierung durch eine Aminverbindung (nachfolgend einfach als Amin bezeichnet), die als Absorptionsmittel verwendet wird, zu bewirken. Wenn bei diesem Verfahren das Gleichgewicht zwischen der Menge an Wasser in dem Verbrennungsabgas, das in eine Decarboxylierungsanlage fließt und der Menge an Wasser in dem Absorptionsmittel, das zusammen mit dem Gas aus der Decarboxylierungsanlage fließt, gestört wird oder das Amin in dem Absorptionsmittel aus der Decarboxylierungsanlage herausfließt, ist es wahrscheinlich, dass die Aminkonzentration in dem Absorptionsmittel sich verändert. Die Veränderungen der Aminkonzentration bewirkten Veränderungen der Absorptionsrate des Kohlendioxid- und Dampfverbrauchs in einem Regenerationsturm.

Herkömmlicherweise wird, um die Aminkonzentration konstant zu machen, Wasser, das Amin enthält, aus einer Trommel, die über dem Regenerationsturm liegt, entnommen oder der Operateur steuert die Gastemperatur am Zugang oder Ausgang eines Absorptionsturms manuell, um das Wassergleichgewicht zu steuern. Daher trägt der Operateur eine schwere Last und die Kosten der Abwasserbehandlungsanlage sind übermäßig.

Die US-A-4 491 566 offenbart ein System zur Entfernung von CO2 aus dem Herstellungsverfahrensgas in einer SNG-Herstellungsanlage, wobei das System das heiße Carbonatverfahren betreibt, worin heiße Kaliumcarbonatlösung CO2 aus dem Verfahrensgas, unter Druck, in einer Absorptionssäule absorbiert und durch Druckreduzierung und Wasserdampfdestillation in einer Regeneratorsäule und in einem Nachverdampfer regeneriert, bevor es dem Absorptionsmittel durch eine Zirkulierungspumpe zurückgeführt wird. Das System ist vollständig automatisiert und wird durch einen Computer gesteuert, so dass das Hochfahren, Laufen und Herunterfahren des Systems automatisch durchgeführt wird, nachdem es durch einen Operateur ausgelöst wird, wodurch das System besonders für die Verwendung in Spitzenbelastungs-SNG-Anlagen geeignet ist. Für diesen Zweck umfasst das System einen Lösungsherstellungstank, einen Lösungsaufbewahrungstank und einen Spülwassersammeltank, wobei vorzugsweise alle Oberflächen, die mit Kaliumcarbonatlösung kontaktiert werden, aus rostfreiem Stahl gemacht sind und welches Sensoren und Ventilschalter besitzt, die Information an den Computer übertragen, die sich auf den Zustand des Systems bezieht.

Der Computer wird so programmiert, die Betriebsabfolgen, die notwendig sind, das Herauffahren, Laufen und Herunterfahren des Systems zu betreiben, die Regelkreissteuerungen der Lösungsspiegel in dem Absorptionsmittel und in den Regeneratorsäulen und die Fließgeschwindigkeiten der Lösung in dem Absorptionsmittel und von Dampf in dem Nachverdampfer zu betreiben und auch die Systemparameter zu überwachen und Daten anzuzeigen und Alarmbedingungen zu signalisieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung von Absorptionsmittel in einer Decarboxylierungsanlage, worin ein Wassergleichgewicht automatisch gesteuert wird und die Aminkonzentration automatisch richtig gehalten wird und ein System zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen.

Um die obige Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der Absorptionsmittelkonzentration in einer Decarboxylierungsanlage bereit, die mit einem Absorptionsturm (3), der eine Aminverbindung als Absorptionsmittel umfasst, wobei der Absorptionsturm einen Aminrückgewinnungswaschabschnitt (5) und einen Regenerationsturm (9) enthält, worin eine Temperatursteuervorrichtung (52) zur Zirkulierung von Wasser in den Waschabschnitt (5) des Absorptionsturms (3) durch eine Steuervorrichtung (51) des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms (3) Proben-PI-gesteuert ist, um die Temperatur des zirkulierenden Wassers zu dem Waschabschnitt zu steuern, wodurch die Aminkonzentration in dem Absorptionsmittel geregelt wird.

In der vorliegenden Erfindung ist die Steuervorrichtung des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms allgemein eine Flüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung, die Flüssigkeitsspiegelinformation, die von einem Flüssigkeitsspiegeldetektor geschickt wird, erhält und ein Steuersignal an die Temperatursteuervorrichtung schickt.

Die Temperatursteuervorrichtung für zirkulierendes Wasser zu dem Waschabschnitt des Absorptionsturms ist allgemein eine Temperatursteuervorrichtung, die ein Steuersignal, das von der Steuervorrichtung des Flüssigkeitsspiegels am Boden des Absorptionsturms geschickt wird, erhält und die einen festgelegten Temperaturwert verändert und die Flussgeschwindigkeit durch die Steuerung eines Steuerventils regelt, während sie Temperaturinformationen, die von einem Temperaturdetektor geschickt wurden, feststellt.

Die vorliegende Erfindung stellt in einer anderen Ausführungsform auch ein Verfahren zur Steuerung der Absorptionsmittelkonzentration bei einer Decarboxylierungsanlage bereit, die mit einem Kühlturm (2) und stromabwärts des Kühlturms (2) mit einem Absorptionsturm (3), der eine Aminverbindung als Absorptionsmittel umfasst, wobei der Absorptionsturm einen Aminrückgewinnungswaschabschnitt (5) aufweist, und einem Regenerationsturm (9) ausgestattet ist, wobei eine Temperatursteuervorrichtung (61) zum Zirkulieren von Wasser zu dem Kühlturm (2) für den Absorptionsturm (3) durch eine Steuervorrichtung (51) des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms (3) Proben-PI-gesteuert wird, um die Temperatur des zu dem Kühlturm (2) zirkulierenden Wassers zu steuern, wodurch die Konzentration von Amin in dem Absorptionsmittel geregelt wird.

Die Temperatursteuervorrichtung für zirkulierendes Wasser zu einem Kühlturm für den Absorptionsturm ist allgemein eine Temperatursteuervorrichtung, die ein Steuersignal, das von der Steuervorrichtung des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms geschickt wird, erhält und die einen festgelegten Temperaturwert verändert und die Flussgeschwindigkeit durch Steuerung eines Steuerventils steuert, während sie Temperaturinformation, die von einem Temperaturdetektor geschickt wurde, feststellt.

In der vorliegenden Erfindung umfasst das Steuerverfahren, das die Steuervorrichtung des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms verwendet, Proben-PI-Steuerung. In diesem Fall kann, auch wenn in dem Betreibungsergebnis eine Verzögerung besteht, die Steuerung richtig erfüllt werden.

Als einen anderen Aspekt der Erfindung stellt die vorliegende Erfindung des weiteren ein System zur Steuerung der Absorptionsmittelkonzentration in einer Decarboxylierungsanlage bereit, die mit einem Absorptionsturm (3), der eine Aminverbindung als Absorptionsmittel umfasst, wobei der Absorptionsturm einen Aminrückgewinnungswaschabschnitt (5) aufweist, und einem Regenerationsturm (9) ausgestattet ist, wobei das System eine Steuervorrichtung (51) des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms (3) und eine Temperatursteuervorrichtung (52) für zum Waschabschnitt (5) des Absorptionsturms (3) zirkulierendes Wasser, die durch die Steuervorrichtung (51) des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms (3) Proben-PI-gesteuert wird, umfasst.

Solch ein Steuerungssystem umfasst in einer anderen Ausführungsform eine Steuervorrichtung des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms und eine Temperatursteuervorrichtung für zirkulierendes Wasser zu einem Kühlturm für den Absorptionsturm, der durch die Kontrollvorrichtung des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms Proben-PI-gesteuert wird. Ein solches Steuerungssystem umfasst in einer noch weiteren Ausführungsform eine Steuervorrichtung des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms, eine Temperatursteuervorrichtung für zirkulierendes Wasser zu dem Waschabschnitt des Absorptionsturms, der durch die Kontrollvorrichtung des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms Proben-PI-gesteuert wird und eine Temperatursteuervorrichtung für zirkulierendes Wasser zu einem Kühlturm des Absorptionsturms, der durch die Steuervorrichtung des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms Proben-PI-gesteuert wird, so dass das Temperatursteuervorrichtungssystem für das zirkulierende Wasser zu dem Waschabschnitt und das Temperatursteuervorrichtungssystem für das zirkulierende Wasser zu dem Kühlturms betrieben wird, indem sie abwechselnd umgeschaltet werden.

In der vorliegenden Erfindung wird das Wassergleichgewicht automatisch gesteuert und die Aminkonzentration wird automatisch passend gehalten. In der Ausführungsform, worin die Temperatur des zirkulierenden Wassers gesteuert wird, des Wassergehalts in der zirkulierenden Aminlösung, wird der Wassergehalt, der durch begleitendes Austrittsgas verlorengeht, gesteuert, wodurch die Aminkonzentration gesteuert wird. Auch wird in der Ausführungsform, worin die Temperatur des zirkulierenden Wassers zu dem Kühlturm gesteuert wird, der Wassergehalt, der durch begleitendes Zugangsgas hinzugefügt wird, was ein Faktor ist, der den Wassergehalt in der zirkulierenden Aminlösung bestimmt, gesteuert, wodurch die Aminkonzentration geregelt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden nun mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:

1 eine schematische Ansicht zur Erklärung einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung des Absorptionsmittels bei einer Decarboxylierungsanlage und ein System dafür ist;

2 ein Schaubild zur Erklärung des Ablaufs zur Regulierung der Aminkonzentration in der Ausführungsform, die in 1 gezeigt wird, ist;

3 ein anderes Schaubild zur Erklärung eines Ablaufs zur Regulierung der Aminkonzentation in der Ausführungsform, die in 1 gezeigt wird, ist;

4 ein Steuerungsaktionsdiagramm zur Erklärung der Details der Proben-PI-Steuerung, ist;

5 eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung des Absorptionsmittels bei einer Decarboxylierungsanlage und einem System dafür, ist;

6 ein Schaubild zur Erklärung eines Ablaufs zur Regulierung der Aminkonzentration in der Ausführungsform, die in 5 gezeigt wird, ist;

7 ein anderes Schaubild zur Erklärung eines Ablaufs zur Regulierung der Aminkonzentration in der Ausführungsform, die in 5 gezeigt wird, ist; und

8 ein Graph, das ein Betreibungsergebnis der Decarboxylierungsanlage von Ausführungsform 1, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt, ist.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Ausführungsformen eines Verfahrens zur Steuerung des Absorptionsmittels bei einer Decarboxylierungsanlage in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung und ein System zur Durchführung dieses Verfahren werden nun detailliert beschrieben.

In der vorliegenden Erfindung kann als ein Kohlendioxid enthaltendes Gas, das der Decarboxylierungsbehandlung unterzogen werden soll (als Behandlungsgas bezeichnet), Brennstoffgas, Verbrennungsabgas und dgl. genannt werden. Das Behandlungsgas kann Feuchtigkeit, Sauerstoff und SOx, NOx, COS und andere saure Gase enthalten. Das Behandlungsgas kann einen erhöhten Druck, normalen Druck oder verminderten Druck besitzen und auch eine niedrige Temperatur oder eine hohe Temperatur, die keine besonderen Beschränkungen besitzt, aufweisen. Verbrennungsabgas mit dem normalen Druck ist bevorzugt. Die Konzentration von Kohlendioxid in dem Behandlungsgas ist 1 bis 75 Vol.-%, vorzugsweise 5 bis 20 Vol.-%.

Als Aminverbindung (einfach als Amin bezeichnet), die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, können Alkoholhydroxylgruppen enthaltende primäre Amine, wie Monoethanolamin und 2-Amino-2-methyl-1-propanol, Alkoholhydroxylgruppen enthaltende sekundäre Amine, wie Diethanolamin und 2-Methylaminoethanol, Alkoholhydroxylgruppen enthaltende tertiäre Amine, wie Triethanolamin und N-Methyldiethanolamin, Polyethylenpolyamine, wie Ethylendiamin, Triethylendiamin und Diethylentriamin, cyclische Amine, wie Piperazine, Piperidine und Pyrrolidine, Polyamine, wie Xylendiamin, Aminosäuren wie Methylaminocarbonsäure und dgl., und Gemische dieser Verbindungen genannt werden. Diese Amine werden gewöhnlicherweise als eine wässrige Lösung mit 10 bis 70 Gew.-% bei einer Temperatur von 0 bis 100 °C während der Absorptionszeit und bei einer Temperatur von 50 bis 150 °C während der Regenerierung verwendet. Dem Absorptionsmittel kann ein Kohlendioxidabsorptionsbeschleuniger oder ein Korrosionsinhibitor, wie basisches Kupfercarbonat hinzugegeben werden und des weiteren können Methanol, Polyethylenglykol, Sulfolan und dgl. als andere Medien hinzugegeben werden.

Als nächstes zeigt 1 eine spezielle Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung von Absorptionsmittel bei einer Decarboxylierungsanlage und ein System zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zuerst wird, wie in 1 gezeigt, das Behandlungsgas 1 auf eine vorbestimmte Temperatur, wie notwendig, durch Gas-Flüssigkeitskontakt mit Wasser in einem Kühlturm 2 gekühlt. Ein Wärmeaustauscher 14 ist ein Apparat zum Kühlen von Kühlwasser mittels Wärmeaustauschwasser. Das Behandlungsgas 1 wird, nachdem es auf die vorbestimmte Temperatur gekühlt worden ist, dem unteren Bereich eines Kohlendioxidabsorptionsturms (einfach als ein Absorptionsturm bezeichnet) 3 zugeführt und steigt in dem Turm, der einen Kohlendioxidabsorptionsabschnitt 4 und einen Aminrückgewinnungsabschnitt 5 besitzt, auf. Dann wird das Behandlungsgas 1 in Gas-Flüssigkeitskontakt mit dem Absorptionsmittel 31, nachdem es durch einen Wärmeaustauscher 16 geführt wurde, so dass Kohlendioxid absorbiert wird, gebracht. Nachdem das Amin, das das Abgas begleitet, durch Wasserwaschen in dem Aminrückgewinnungsabschnitt 5 zurückgewonnen wurde, wird das behandelte Abgas 33 von der Turmspitze abgegeben. Das Gas-Flüssigkeitskontaktverhältnis (L/G; Einheit: Liter/Nm3) in dem Kohlendioxidabsorptionsturm ist 0,5 bis 20 und der Absorptionskoeffizient des Kohlendioxids darin ist 50 bis 100 %. Der Kohlendioxidabsorptionsbereich 4 und der Aminrückgewinnungsbereich 5 des Kohlendioxidabsorptionsturms 3 kann eine Füllkörpersäule oder eine Bodensäule sein. Der Kohlendioxidabsorptionsbereich und der Aminrückgewinnungsbereich kann auch mit einer Liquid-Scattering-Plate an der geeigneten Stelle versehen sein.

Dem Aminrückgewinnungsbereich 5 wird Aminrückgewinnungswasser 32, welches Teil des Kopfkondensats 37 des Regenerierungsturms ist, zugeführt, um die Menge des Amins, das das behandelte Abgas 33, das aus dem Kohlendioxidabsorptionsturm 3 abgegeben wird, zu verringern. Auch wird rückgewonnenes Amin enthaltendes Wasser 39, das in einem Wärmeaustauscher 15 wärmeausgetauscht wurde, von dem unteren Teil in den oberen Teil des Aminrückgewinnungsbereichs 5 zirkuliert.

Das Absorptionsmittel 34, das absorbiertes Kohlendioxid (als beladenes Absorptionsmittel bezeichnet) 34 besitzt, wird aus dem unteren Bereich des Absorptionsturms 3 abgegeben und einem Regenerationsturm 9 zugeführt, wo es zu regeneriertem Absorptionsmittel 35 regeneriert wird. Ein Wärmeaustauscher 8 kann zwischen dem Absorptionsturm 3 und dem Regenerationsturm 9 so bereitgestellt sein, dass das geladene Absorptionsmittel 34 einer niedrigen Temperatur durch das regenerierte Absorptionsmittel 35 einer hohen Temperatur erwärmt wird, wodurch Hitze wirksam genutzt werden kann. Das geladene Absorptionsmittel 34 wird einem zwischenliegenden Bereich des Regenerierungsturms 9 zugeführt und Kohlendioxid 36 wird von der Turmspitze zusammen mit Wasserdampf abgegeben. In einem Bereich über dem zwischenliegenden Bereich des Regenerationsturms 9 wird ein Rückgewinnungsschritt bereitgestellt, um das begleitende Amin zurückzuhalten. Die Regeneration kann bei normalem Druck, erhöhtem Druck oder vermindertem Druck bewirkt werden. Nach Bedarf wird der Regenerationsturm 9 mit einer Heizvorrichtung zum Erhitzen und Zirkulieren des regenerierten Absorptionsmittels oder mit einem Nachverdampfer 17 versehen. Der Nachverdampfer 17 wird durch Dampf erhitzt. Für das Kohlenoxid 36 und Wasserdampf, die von der Spitze des Regenerationsturms 9 abgegeben wurden, wird Wasser in einem Kondensator 10 kondensiert und das Wasser wird in einem Separator 11 abgetrennt, wodurch Kohlendioxid 38 einer hohen Reinheit aus dem System nach außen abgegeben wird. Kondensiertes und abgetrenntes Wasser (Kondensat 37) wird dem Rückgewinnungsschritt des Regenerationsturms 9 geliefert und der verbleibende Rest wird dem Aminrückgewinnungsabschnitt 5 als das Aminrückgewinnungswasser 32 zurückgegeben. Wie oben beschrieben wird etwas des Kondensats 37 als das Aminrückgewinnungswasser 32 verwendet.

Eine Flusssteuervorrichtung 56 besitzt die Funktion, die Flussgeschwindigkeit des Absorptionsmittels durch Steuerung eines Steuerventils 57 zu steuern, so dass die Flussgeschwindigkeit des beladenen Absorptionsmittels einem Wert entspricht, der einem Berichtigungssignal (Flussgeschwindigkeitfestlegungssignal), das durch eine Flüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung 60 erzeugt wird, gleich ist, so dass der Flüssigkeitsspiegel in dem Regenerationsturm auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird. Auch besitzt eine Flusssteuervorrichtung 58 die Funktion, die Flussgeschwindigkeit des Absorptionsmittels 31 auf einen vorbestimmten Wert durch Steuerung eines Steuerventils 59 zu steuern.

Das folgende ist eine Beschreibung eines Steuerverfahrens, um die Konzentration einer Aminlösung in der Ausführungsform, die in 1 gezeigt wird, konstant zu halten.

In dieser Ausführungsform wird eine Temperatursteuervorrichtung 52 für das zirkulierende Wasser zu dem Waschabschnitt des Absorptionsturms 3 durch eine Turmbodenflüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung 51 Proben-PI-gesteuert, wodurch die Aminkonzentration konstant gehalten wird. Der Ablauf dieser Steuerung wird mit Verweis auf die 2 und 3 zusätzlich zu 1 beschrieben.

Zuerst wird ein Fall angenommen, worin der Turmbodenflüssigkeitsspiegel in dem Absorptionsturm 3 hoch ist. In diesem Fall ist die Konzentration der Aminlösung gering. Die Gründe hierfür sind ein erhöhter Wassergehalt in dem Zugangsgas des Absorptionsturms 3, verminderter Wassergehalt in dem Auslassgas des Absorptionsturms 3 und Eintritt von Wasser in das Aminlösungssystem von außen (2).

Wie in 2 gezeigt, schickt die Turmbodenflüssigkeitsspiegelkontrollvorrichtung 51, wenn die Turmbodenflüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung 51, die die Flüssigkeitsspiegelinformation erhält, die von einem Flüssigkeitsspiegeldetektor 53 geschickt wird, diesen Zustand erfasst, ein Steuersignal an die Temperatursteuervorrichtung 52 für das zirkulierende Wasser an den Waschabschnitt des Absorptionsturms 3, um den festgesetzten Temperaturwert durch eine bestimmte Betriebstemperaturmenge zu erhöhen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur durch Steuerung eines Steuerventils 55 erhöht, während sie Temperaturinformation, die von einem Temperaturdetektor 54 geschickt wird, erfasst. Daraufhin vergrößert sich die Temperatur des zirkulierenden Wassers zu dem Waschabschnitt und die Temperatur des Austrittsgas 33 des Absorptionsturms 3 erhöht sich, so dass die Menge an Wasser, die das Austrittsgas begleitet, wächst. Auch verringert sich der Wassergehalt in der zirkulierenden Aminlösung und der Turmbodenflüssigkeitsspiegel in dem Absorptionsturm 3 senkt sich, so dass die Aminkonzentration sich erhöht.

Dieser Zustand wird in dem letzten Teil des Schaubilds, das in 2 gezeigt wird, beurteilt. Wenn der Flüssigkeitsspiegel immer noch hoch ist, wird der festgelegte Temperaturwert durch eine bestimmte Betreibungstemperaturmenge weiter erhöht. Wenn der Flüssigkeitsspiegel normal ist, wird der Zustand beibehalten. Daher wird der normale Betriebszustand aufrechterhalten.

Wie oben beschrieben, wird in dieser Ausführungsform die Steuerung, die durch die Erhöhung des festgelegten Temperaturwerts durch eine bestimmte Betreibungstemperaturmenge durchgeführt wird, durch die oben beschriebene Proben-PI-Steuerung bewirkt.

Das Verfahren der Proben-PI-Steuerung wird mit Verweis auf das Steueraktionsdiagramm, das in 4 gezeigt wird, beschrieben. Die Proben-PI-Steuerung wird nur für die Steuerungszeit (SW) zu Beginn einer Probenzeitspanne (ST) durchgeführt und nachdem die Steuerungszeit vergangen ist, wird eine manipulierte Variable (eine von dem festgelegten Wert der Temperatur, speziell der oben beschriebenen Betreibungstemperatur, erhöhte Temperatur) (output hold) gehalten. Mit anderen Worten wird der Steuerungsvorgang nur für eine kurze Zeitspanne innerhalb jeder Probenzeitspanne durchgeführt. Hier bezeichnet das Zeichen P die proportionale Steuerungsaktion und I bezeichnet die integrale Steuerungsaktion, und durch diese Aktionen werden die proportionale und die integrale Steuerungsaktion (PI-Steuerungsaktion) reguliert.

Die Probenzeitspanne und Steuerungszeit werden auf geeignete Weise durch ein Testverfahren des Systems oder andere Mittel festgelegt. Allgemeine Richtlinien dieser Werte sind wie folgt: St = (L + T0) × (2 bis 3) SW = ST / 10 L: Totzeit

T0: Verzögerungszeitkonstante

Im Hinblick auf die Anstiegseigenschaften zur Verringerung des Überschießens ist die Probenzeitspanne (ST) vorzugsweise länger. Wenn jedoch die kürzeste Zeitspanne TN der Hauptstörgröße, die auf das Verfahren angewendet wird, kürzer als ST ist, kann die Störgröße nicht gesteuert werden. Daher ist ST ≤ TN/5 ein bevorzugter festgelegter Wert.

Das Verfahren zur Steuerung eines Absorptionsmittels bei einer Decarboxylierungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das eine lange Totzeitspanne besitzt, bei der ein Steuerungsergebnis (Veränderung der Temperaturfestlegung) nicht sofort bei dem gemessenen Wert erscheint. Daraufhin betrieben die Erfinder ernsthaft Untersuchungen, um das optimale Verfahren zu erreichen. Im Ergebnis erkannten wir, dass die Temperatursteuervorrichtung 52 für das zirkulierende Wasser zu dem Waschabschnitt des Absorptionsturms 3 nur automatisch durch die Turmbodenflüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung 51 gesteuert werden kann, nur wenn Proben-PI-Steuerung durchgeführt wird.

Als nächstes wird ein Fall, worin der Turmbodenflüssigkeitsspiegel in dem Absorptionsturm 3 niedrig ist, angenommen. In diesem Fall ist die Konzentration der Aminlösung hoch. Die Gründe hierfür sind verringerter Wassergehalt in dem Eintrittsgas des Absorptionsturms 3 und vergrößerter Wassergehalt im Austrittsgas des Absorptionsturms 3 (3) .

Wie in 3 gezeigt, schickt die Turmbodenflüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung 51, wenn die Turmbodenflüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung 51, die die Flüssigkeitsspiegelinformation erhält, die von dem Flüssigkeitsspiegeldetektor 53 geschickt wird, diesen Zustand erfasst, ein Steuersignal an die Temperatursteuervorrichtung 52 für das zirkulierende Wasser zu dem Waschabschnitt des Absorptionsturms 3, um den festgelegten Temperaturwert durch eine bestimmte Betreibungstemperaturmenge zu verringern. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur durch Steuerung des Steuerventils 55 verringert, während sie die Temperaturinformation, die von dem Temperaturdetektor 54 geschickt wird, erfasst. Daraufhin verringert sich die Temperatur des zirkulierenden Wassers zu dem Waschabschnitt und die Temperatur des Austrittsgases des Absorptionsturms 3 verringert sich, so dass die Menge an Wasser, die das Austrittsgas begleitet, sich verringert. Es vergrößert sich auch der Wassergehalt der zirkulierenden Aminlösung und der Turmbodenflüssigkeitsspiegel des Absorptionsturms 3 steigt, so dass die Aminkonzentration sinkt.

Dieser Zustand wird in dem letzten Teil des Schaubilds, das in 3 gezeigt wird, beurteilt. Wenn der Flüssigkeitsspiegel weiterhin niedrig ist, wird der festgelegte Temperaturwert weiter durch eine bestimmte Betreibungstemperaturmenge verringert. Wenn der Flüssigkeitsspiegel normal ist, wird der Zustand aufrechterhalten. Daher wird der normale Betreibungszustand aufrechterhalten.

Auch in diesem Fall wird, wie oben in dieser Ausführungsform beschrieben, die Steuerung, die durchgeführt wird, indem der festgelegte Temperaturwert durch eine bestimmte Betreibungstemperaturmenge verringert wird, durch die oben beschriebene Proben-PI-Steuerung bewirkt. Das Prinzip dieser Steuerung ist dem schon beschriebenen Prinzip mit Verweis auf 4 ähnlich.

5 zeigt eine andere spezielle Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung von Absorptionsmittel bei einer Decarboxylierungsanlage und ein System zum Durchführen dieses Verfahrens. In dieser Ausführungsform besitzen die Elemente, für die die gleiche Bezugsziffer wie die in 1 vergewendet wird, die gleiche Konfiguration und Funktion wie die der Elemente, die in 1 gezeigt sind. Daher wird die Erklärung von jedem der Elemente ausgelassen und ein Steuerungsverfahren, um die Konzentration einer Aminlösung in der Ausführungsform, die in 5 gezeigt wird, konstant zu halten, wird beschrieben werden.

In dieser Ausführungsform wird eine Temperatursteuervorrichtung 61 für das zirkulierende Wasser zu dem Kühlturm 2 durch die Turmbodenflüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung 51 Proben-PI-gesteuert, wodurch die Aminkonzentration konstant gehalten wird. Der Anlauf dieser Steuerung wird mit Verweis auf die 6 und 7 zusätzlich zu 5 beschrieben.

Zuerst wird ein Fall, worin der Turmbodenflüssigkeitsspiegel in dem Absorptionsturm 3 hoch ist, angenommen. In diesem Fall ist die Konzentration der Aminlösung niedrig. Die Gründe hierfür sind erhöhter Wassergehalt in dem Eintrittsgas des Absorptionsturms 3, verringerter Wassergehalt in dem Austrittsgas des Absorptionsturms 3 und Wassereintritt in das Aminlösungssystem von außen (6).

Wie in 6 gezeigt, schickt die Turmbodenflüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung 51, wenn die Turmbodenflüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung 51, die die Flüssigkeitsspiegelinformation erhält, die von dem Flüssigkeitsspiegeldetektor 53 geschickt wird, diesen Zustand erfasst, ein Steuersignal an die Temperatursteuervorrichtung 61 für das zirkulierende Wasser zu dem Kühlturm 2, um den festgelegten Temperaturwert durch eine bestimmte Betreibungstemperaturmenge zu verringern. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur durch Steuerung eines Steuerventils 63 verringert, während Temperaturinformation, die von einem Temperaturdetektor 62 geschickt wird, erfasst wird. Daraufhin verringert sich die Temperatur des zurücklaufenden zirkulierenden Wassers des Kühlturms und die Temperatur des Eintrittsgases des Absorptionsturms 3 verringert sich, so dass die Menge an Wasser, die das Eintrittsgas begleitet, sich verringert. Auch verringert sich der Wassergehalt in der zirkulierenden Aminlösung und der Turmbodenflüssigkeitsspiegel in dem Absorptionsturm 3 senkt sich, so dass die Aminkonzentration sich vergrößert.

Dieser Zustand wird in dem letzten Teil des Schaubilds, das in 6 gezeigt wird, beurteilt. Wenn der Flüssigkeitsspiegel weiterhin hoch ist, wird der festgelegte Temperaturwert weiter durch eine bestimmte Betreibungstemperaturmenge verringert. Wenn der Flüssigkeitsspiegel normal ist, wird der Zustand aufrechterhalten. Daher wird der normale Betreibungszustand aufrechterhalten.

In diesem Fall wird wie oben in dieser Ausführungsform beschrieben die Steuerung, die durch Verringerung des festgelegten Temperaturwerts durch eine bestimmte Betreibungstemperaturmenge durchgeführt wird, durch die oben beschriebene Proben-PI-Steuerung bewirkt. Das Verfahren ist genau das gleiche wie das in Bezug auf 4 beschriebene Verfahren der Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist.

Das Verfahren gemäß der Ausführungsform, die in 5 gezeigt wird, ist auch ein Verfahren, das eine lange Totzeitspanne besitzt, für die ein Steuerungsergebnis (Veränderung der Temperaturfestlegung) nicht sofort bei dem gemessenen Wert erscheint. Daraufhin machten die Erfinder ernsthafte Untersuchungen, um das optimale Verfahren zu erhalten. Als Ergebnis erkannten wir, dass die Temperatur des zirkulierenden Wassers zu dem Kühlturm durch die Turmbodenflüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung 51 nur dann automatisch gesteuert werden kann, wenn Proben-PI-Steuerung durchgeführt wird.

Als nächstes wird ein Fall, worin der Turmbodenflüssigkeitsspiegel in dem Absorptionsturm 3 niedrig ist, angenommen. In diesem Fall ist die Konzentration der Aminlösung hoch. Die Gründe dafür sind verringerter Wassergehalt in dem Eintrittsgas des Absorptionsturms 3 und vergrößerter Wassergehalt in dem Austrittsgas des Absorptionsturms 3 (7).

Wie in 7 gezeigt, schickt die Turmbodenflüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung 51, wenn die Turmbodenflüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung 51, die die Flüssigkeitsspiegelinformation erhält, die von dem Flüssigkeitsspiegeldetektor 53 geschickt wird, diesen Zustand erfasst, ein Steuersignal an die Temperatursteuervorrichtung 61 für das zirkulierende Wasser des Kühlturms 2, um den festgelegten Temperaturwert durch eine bestimmte Betreibungstemperaturmenge zu vergrößern. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur durch Steuerung des Steuerventils 55 vergrößert, während Temperaturinformation, die von dem Temperaturdetektor 54 geschickt wird, erfasst wird. Daraufhin vergrößert sich die Temperatur des zurücklaufenden zirkulierenden Wassers des Absorptionsturms und die Temperatur des Eintrittsgases des Absorptionsturms 3 vergrößert sich, so dass die Menge an Wasser, das das Eintrittsgas begleitet, sich vergrößert. Auch vergrößert sich der Wassergehalt in der zirkulierenden Aminlösung und der Turmbodenflüssigkeitsspiegel in dem Absorptionsturm 3 steigt, so dass die Aminkonzentration sich verringert.

Dieser Zustand wird in dem letzten Teil des Schaubilds, das in 7 gezeigt wird, beurteilt. Wenn der Flüssigkeitsspiegel weiterhin niedrig ist, wird der festgelegte Temperaturwert durch eine bestimmte Betreibungstemperaturmenge weiter vergrößert. Wenn der Flüssigkeitsspiegel normal ist, wird der Zustand aufrechterhalten. Daher wird der normale Betreibungszustand aufrechterhalten.

Auch in diesem Fall wird wie oben in dieser Ausführungsform beschrieben die Steuerung, die durch Erhöhen des festgelegten Temperaturwerts durch eine bestimmte Betreibungstemperaturmenge durchgeführt wird, durch die oben beschriebene Proben-PI-Steuerung bewirkt. Das Prinzip dieser Steuerung ist dem Prinzip, das schon mit Verweis auf 4 beschrieben wurde, ähnlich.

Das Verfahren zur Steuerung von Absorptionsmittel bei einer Decarboxylierungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung und das System, dieses Verfahren durchzuführen, sind nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.

In der Ausführungsform, die in Bezug auf 1 beschrieben wird, wird die Temperatursteuervorrichtung des zirkulierenden Wassers zu dem Waschabschnitt des Absorptionsturms 3 durch die Turmbodenflüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung 51 Proben-PI-gesteuert, um die Aminkonzentration konstant zu halten. Auch wird in der Ausführungsform, die mit Verweis auf 5 beschrieben wird, die Temperatursteuervorrichtung für das zirkulierende Wasser zu dem Kühlturm 2, durch die Turmbodenflüssigkeitsspiegelsteuervorrichtung 51 Proben-PI-gesteuert, um die Aminkonzentration konstant zu halten. Das Proben-PI-Steuerungssystem, das in diesen Ausführungsformen verwendet wird, kann auch so konfiguriert werden, dass es für beide Ausführungsformen verwendet werden kann. Für diesen Fall besitzt das Steuerungssystem den Vorteil, dass das Steuerungssystem durch Umschalten auf eines der beiden Steuerungssysteme entsprechend des Betreibungszwecks des Systems zur Steuerung des Absorptionsmittels betrieben werden kann. Des weiteren wird zusätzlich zu den einfachen Steuerungssystemen, wie in 1 und 5 dargestellt, die Absorptionsturmsteuerung, die beide Steuerungssysteme so kombiniert, dass, wenn eine Steuerung eingeschränkt ist, die Steuerung auf das andere Steuerungssystem umgeschaltet wird, auch durch den Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst.

Als die Art der Flüssigkeitsspiegelerfassungsmittel, wie des Flüssigkeitsspiegeldetektors 53, der in den oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, können solche des Differentialdrucktyps, des Auftriebstyps, des Wellenwiderstandstyps, des Ultraschalltyps und andere Typen, die einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet wohl bekannt sind, verwendet werden.

Auch können als das steuernde Ventil, wie das Steuerungsventil 55 zur Steuerung der Flussgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit dem Steuerungssignal, ein Ballventil, ein Kugelventil, ein Ventil des Venturityps, ein Schließzeitventil und andere Ventile, die dem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet wohl bekannt sind, verwendet werden.

Des weiteren können als die Art des Flussgeschwindigkeiterfassungsmittels für die Flussgeschwindigkeitssteuerungsmittel, wie die Flusssteuervorrichtung 56 Vorrichtungen des Staurandtyps, des Widerstandstyps, des Fluid-Vibrating-Typs, des Float-Typs, des Schaufelradtyps, des elektromagnetischen Typs, des Ultraschalltyps und andere Typen, die dem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet wohl bekannt sind, verwendet werden.

Beispiel 1

Ein Steuertest des Absorptionsmittels bei einer Decarboxylierungsanlage, wurde durch Durchführen der Proben-PI-Steuerung unter den folgenden Bedingungen unter Verwendung eines Systems gemäß der Ausführungsform, die in 1 gezeigt wird, durchgeführt.

Bedingungen:

Menge des Behandlungsgases: 46 000 Nm3/H

Rückgewonnene Menge an CO2: 160 Tonnen/Tag

Absorptionsmittel: KS-1 Lösung (Aminlösung)

Ergebnis: Der automatische Steuerungsbetrieb eines beständigen Flüssigkeitsspiegels in dem Absorptionsturm wurde gemäß Darstellung in 8 durchgeführt.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Steuerung der Absorptionsmittelkonzentration bei einer Decarboxylierungsanlage, die mit einem Absorptionsturm (3), der eine Aminverbindung als Absorptionsmittel umfasst, wobei der Absorptionsturm einen Aminrückgewinnungswaschabschnitt (5) aufweist, und einem Regenerationsturm (9) ausgestattet ist, wobei eine Temperatursteuervorrichtung (52) für zum Waschabschnitt (5) des Absorptionsturms (3) zirkulierendes Wasser durch eine Steuervorrichtung (51) des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms (3) Proben-PI-gesteuert wird, um die Temperatur des zum Waschabschnitt (5) zirkulierenden Wassers zu steuern, wodurch die Konzentration von Amin in dem Absorptionsmittel geregelt wird.
  2. Verfahren zur Steuerung der Absorptionsmittelkonzentration bei einer Decarboxylierungsanlage, die mit einem Kühlturm (2) und stromabwärts des Kühlturms (2) mit einem Absorptionsturm (3), der eine Aminverbindung als Absorptionsmittel umfasst, wobei der Absorptionsturm einen Aminrückgewinnungswaschabschnitt (5) aufweist, und einem Regenerationsturm (9) ausgestattet ist, wobei eine Temperatursteuervorrichtung (61) für zu dem Kühlturm (2) für den genannten Absorptionsturm (3) zirkulierendes Wasser durch eine Steuervorrichtung (51) des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms (3) Proben-PI-gesteuert wird, um die Temperatur des zu dem Kühlturm (2) zirkulierenden Wassers zu steuern, wodurch die Konzentration von Amin in dem Absorptionsmittel geregelt wird.
  3. System zur Steuerung der Absorptionsmittelkonzentration bei einer Decarboxylierungsanlage, die mit einem Absorptionsturm (3), der eine Aminverbindung als Absorptionsmittel umfasst, wobei der Absorptionsturm einen Aminrückgewinnungswaschabschnitt (5) aufweist, und einem Regenerationsturm (9) ausgestattet ist, wobei das System eine Steuervorrichtung (51) des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms (3) und eine Temperatursteuervorrichtung (52) für zum Waschabschnitt (5) des Absorptionsturms (3) zirkulierendes Wasser, die durch die Steuervorrichtung (51) des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms (3) Proben-PI-gesteuert wird, umfasst.
  4. System zur Steuerung der Absorptionsmittelkonzentration bei einer Decarboxylierungsanlage, die mit einem Kühlturm (2) und stromabwärts des Kühlturms (2) mit einem Absorptionsturm (3), der eine Aminverbindung als Absorptionsmittel umfasst, wobei der Absorptionsturm einen Aminrückgewinnungswaschabschnitt (5) aufweist, und einem Regenerationsturm (9) ausgestattet ist, wobei das System eine Steuervorrichtung (51) des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms (3) und eine Temperatursteuervorrichtung (61) für zu dem Kühlturm (2) für den Absorptionsturm (3) zirkulierendes Wasser, die durch die Steuervorrichtung (51) des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms (3) Proben-PI-gesteuert wird, umfasst.
  5. System zur Steuerung der Absorptionsmittelkonzentration bei einer Decarboxylierungsanlage nach Anspruch 3 oder 4, wobei das System eine Steuervorrichtung (51) des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms (3), eine Temperatursteuervorrichtung (52) für zum Waschabschnitt (5) des Absorptionsturms (3) zirkulierendes Wasser, die durch die Steuervorrichtung (51) des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms (3) Proben-PI-gesteuert wird, und eine Temperatursteuervorrichtung (61) für zu einem Kühlturm (2) für den Absorptionsturm (3) zirkulierendes Wasser, die durch die Steuervorrichtung (51) des Flüssigkeitsspiegels des Bodens des Absorptionsturms (3) Proben-PI-gesteuert wird, umfasst.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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