Die Nutzung der Temperatur als indirekter Qualitätsindikator setzt voraus, dass der Druck in der Destillationskolonne konstant bleibt. Obwohl Destillationskolonnen in der Regel mit Druckkontrollsystemen ausgestattet sind, sind leichte Druckschwankungen unvermeidlich. Diese sind bei Destillationskolonnen mit geringen Reinheitsanforderungen vernachlässigbar, aber bei der Präzisionsdestillation und anderen Anwendungen mit hohen Kontrollanforderungen können selbst kleine Druckänderungen das Verhältnis zwischen Temperatur und Zusammensetzung beeinflussen und es schwierig machen, die Anforderungen an die Prozessqualität zu erfüllen. Daher müssen Druckschwankungen ausgeglichen werden, üblicherweise durch Differenztemperaturregelung und doppelte Differenztemperaturregelung.
① Differenztemperaturregelung: Bei der Präzisionsdestillation kann die Differenztemperaturregelung die Produktqualität verbessern. Bei der Destillation ist die Temperatur eines Bodens eine Funktion der Zusammensetzung und des Drucks; Faktoren, die Temperaturänderungen beeinflussen, können entweder die Zusammensetzung oder der Druck sein. Im allgemeinen Kolonnenbetrieb, egal ob es sich um eine Atmosphären-, Vakuum- oder Druckkolonne handelt, schwankt der Druck in einem sehr kleinen Bereich, sodass ein direkter Zusammenhang zwischen Temperatur und Zusammensetzung besteht. Bei der Präzisionsdestillation ist jedoch eine hohe Produktreinheit erforderlich und die Siedepunkte der Produkte am Kopf und am Boden der Kolonne unterscheiden sich nicht wesentlich. In diesem Fall ist die durch Druckänderungen verursachte Temperaturänderung viel größer als die durch Zusammensetzungsänderungen verursachte Temperaturänderung. Daher haben bereits kleine Druckschwankungen erhebliche Auswirkungen und können nicht ignoriert werden. Beispielsweise führt bei der Trennung von Benzol, Toluol und Xylol eine Änderung des Atmosphärendrucks um 6,67 kPa zu einer Änderung des Siedepunkts von Benzol um 2 Grad, was die Qualitätsspezifikationen überschreitet. Solche Druckänderungen sind durchaus möglich und stören den Zusammenhang zwischen Temperatur und Zusammensetzung. Daher führt die Verwendung der Temperatur als Regelgröße bei der Präzisionsdestillation oft nicht zu optimalen Regelergebnissen; Daher sollten die Auswirkungen kleiner Druckschwankungen kompensiert oder eliminiert werden.
Bei Schwankungen des Säulendrucks ändert sich zwar die Temperatur auf jeder Platte in gewissem Maße, der Temperaturunterschied zwischen zwei Platten ändert sich jedoch nur sehr wenig. Wenn sich beispielsweise der Druck von 1,176 MPa auf 1,190 MPa ändert, bleibt der Temperaturunterschied zwischen Platte 52 und Platte 65 etwa 2,8 Grad. Dadurch bleibt die Korrelation zwischen Temperaturunterschied und Zusammensetzung erhalten. Daher kann der Temperaturunterschied als Regelgröße verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Reinheit des Endprodukts den Anforderungen entspricht.
Bei der Auswahl von Temperaturdifferenzsignalen sollten die Erfassungspunkte wie folgt gewählt werden. Wenn beispielsweise das Kopfdestillat das Hauptprodukt ist, sollte ein Detektionspunkt oben in der Kolonne (oder etwas darunter) platziert werden, wo die Temperaturänderungen geringer sind, und der andere Detektionspunkt sollte in der Nähe der empfindlichen Platte platziert werden, wo Zusammensetzungs- und Temperaturänderungen größer und empfindlicher sind. Als Regelgröße wird dann die Temperaturdifferenz zwischen diesen beiden Messpunkten herangezogen. Solange der Einfluss von Druckänderungen auf die Temperatur an diesen beiden Punkten gleich (oder sehr ähnlich) ist, heben sich die Einflüsse von Druckschwankungen nahezu auf.
In der petrochemischen Produktion wurde die Temperaturdifferenzregelung erfolgreich auf Präzisionsdestillationssysteme wie Benzol-Toluol und Ethylen-Ethan angewendet. Um eine gute Regelwirkung zu erzielen, muss der Temperaturdifferenz-Sollwert angemessen und nicht zu groß sein und die Betriebsbedingungen müssen stabil sein.
② Duale Temperaturdifferenzregelung: Obwohl die Temperaturdifferenzregelung den Einfluss von Druckschwankungen innerhalb der Kolonne auf die Qualität der Kopf- oder Sumpfprodukte ausgleichen kann, weist sie auch einen Nachteil auf: Änderungen in der Feed-Durchflussrate führen zu Änderungen in der ansteigenden Dampfdurchflussrate und damit zu Änderungen im Druckabfall zwischen den Böden. Wenn die Zufuhrdurchflussrate zunimmt, erhöht sich der Druckabfall zwischen den Böden, was wiederum die Temperaturdifferenz erhöht. Die Beziehung zwischen der Temperaturdifferenz und der Zusammensetzung ändert sich, daher ist die Steuerung der Temperaturdifferenz derzeit nicht geeignet.
