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1、目录1精馏塔控制系统介绍11.1精馏塔原理11.2控制要求及干扰因素12设计任务及要求23均匀控制系统23.1均匀控制概念23.2均匀控制系统特点44设计方案选择54.1方案一简单均匀控制54.2方案二串级均匀控制55系统各器件选型75.1检测转换元件的选择、性能参数75.2调节阀气开气关式选择96.系统仿真与分析117.小结与体会12参考文献1313精馏塔的均匀控制系统设计1精馏塔控制系统介绍1.1精馏塔原理精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与
2、间歇精馏塔。蒸汽由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸汽中转移，蒸汽中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸汽愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸汽进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸汽返回塔中，另一部分液体则作为釜残液取出。蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同（相对
3、挥发度）的特性，实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。1.2控制要求及干扰因素为了保证精馏生产工序安全、高效持续进行,改造生产工艺提出如下控制要求:(1)保证产品质量。以塔顶产品的纯度作为质量参数进行控制,构建质量控制系统。(2)保证平稳生产。首先要使精馏塔的进料参数保持稳定;其次为了维持塔的物料平衡,要控制塔顶和塔底产品采出量,使其和等于进料量;13再次塔内的储液量应保持在限定的范围内;最后要控制塔内压力稳定。(3)满足约束条件。系统必须满足一些参数的极限值所限定的约束条件,如
4、塔内气体流速的上下限、塔内压力极限值等。(4)节能要求及经济性。主要是再沸器的加热量和冷凝器的冷却能量消耗。影响产品质量指标和平稳生产的主要干扰因素有:①进料流量(F)的波动;②进料成分(ZF)的变化;③进料温度(TF)和进料热焓值(QF)的变化;④再沸器加热剂输入热量的变化;⑤冷却剂在冷凝器内吸收热量的变化;⑥环境温度的变化。2设计任务及要求精馏塔控制系统主要分为三部分控制：（1）塔釜温度控制精馏塔塔釜温度是产品成分的间接质量指标,要求温度检测点在系统受到干扰时温度变化灵敏,因此塔内测温点设置在灵敏板上,通过控制再沸器蒸汽
5、流量来实现温度的稳定。本部分可采用前馈-串级控制系统,可降低对调节阀的要求。（2）塔顶回流量控制为保证精馏塔物料平衡,使其平稳运行,要控制塔顶和塔底采出量,对塔顶采出用回流量来控制,构成回流罐液位-回流量串级控制系统。（3）塔釜采出量控制第一精馏塔和第二精馏塔是物料连续的过程,第一塔的出料为第二塔的进料,工艺要求第一塔的液位稳定在一定的范围内,第二塔的进料量必须平稳,如果设置2个单回路控制系统进行控制,2个控制系统将会发生矛盾,解决这个矛盾的有效办法就是采用均匀控制系统。本次设计任务是针对塔釜采出量设计均匀控制3均匀控制系统
6、3.1均匀控制概念均匀控制是指一种控制方案所起的作用而言，因为就方案的结构看，有时像一个简单液位（或压力）定值控制系统，有时又像一个液位与流量（或压力与流量）的串级控制系统。所以要识别一些方案是否起均匀控制作用，或者在怎样的情况下应该设计均匀控制方案，从本质上去认识他们是非常重要的。13石油化工生产过程是一个连续生产过程，随着生产的进一步强化，使得前后生产过程的关系更加紧密了，往往出现前一设备的出料直接作为后一设备的进料，而后者的出料又连续输送给其他设备作进料。现以连续精馏的多塔分离过程为例，如图1所示前后精馏塔供求关系。图
7、1前后精馏塔的供求关系显然作为单个精馏塔，都希望自身操作平衡。对于甲塔来说，塔釜液位往往是一个重要参数，因为它与塔釜的传热和汽化有较大关系（釜内有溢流用的隔板者除外），影响分离效果，为此装有液位控制系统。当液位由于某种干扰而变化时，液位控制器就通过改变出料量来维持液位稳定。而甲塔出料的波动对乙塔来说是一个进料扰动，使乙塔的平衡操作受到破坏，这种影响一直会继续下去，以至整个多塔系统的操作不能稳定。对乙塔来说，他从自身的平衡操作要求出发，希望进料稳定，会提出设置进料流量控制系统。显然，这是与甲塔的液位控制系统的工作是相互矛盾的，
8、以致两个系统都无法正常工作。为解决这一矛盾，以往靠增加缓冲罐的办法来解决。通过缓冲物料累积量的变化，以达到两塔操作平稳。但这要增加设备投资和扩大装置占地面积，并且有些化工中间产品经缓冲罐后有可能产生其他化学反应，因此也不是一种理想的办法。现在从控制方案上去寻找出路，这要着眼于物料平衡控制，
