《精馏塔的控制 》ppt课件

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1、第四部分精馏塔的控制4.1概述4.2精馏塔被控变量的选择4.3精馏塔的整体控制方案4.4精馏塔的新型控制方案4.1概述精馏是石油、化工等众多生产过程中广泛应用的一种传质过程，通过精馏过程，使混合物料中的各组分分离，分别达到规定的纯度。分离的机理是利用混合物中各组分的挥发度不同（沸点不同），使液相中的轻组分（低沸点）和汽相中的重组分（高沸点）相互转移，从而实现分离。精馏装置由精馏塔、再沸器、冷凝冷却器、回流罐及回流泵等组成。回流泵冷凝器气液分离器精馏塔进料再沸器釜液馏出液冷剂热剂B,xBD,xDF,zFLLBLDV精馏塔的特点精馏塔是一个多

2、输入多输出的多变量过程，内在机理较复杂，动态响应迟缓、变量之间相互关联，不同的塔工艺结构差别很大，而工艺对控制提出的要求又较高，所以确定精馏塔的控制方案是一个极为重要的课题。而且从能耗的角度，精馏塔是三传一反典型单元操作中能耗最大的设备。一、精馏塔的基本关系（1）物料平衡关系总物料平衡：F=D+B轻组分平衡：Fzf=DxD+BxB(4-1)(4-2)联立（4-1）、（4-2）可得：(4-3)（2）能量平衡关系在建立能量平衡关系时，首先要了解分离度的概念。所谓分离度s可用下式表示：可见，随着s的增大，xD也增大，xB而减小，说明塔系统的分离

3、效果增大。影响分离度s的因素很多，如平均相对挥发度、理论塔板数、塔板效率、进料组分、进料板位置，以及塔内上升蒸汽量V和进料F的比值等。(4-5)对于一个既定的塔来说：(4-6)式（4-6）的函数关系也可用一近似式表示：或可表示为：(4-8)(4-7)式中β为塔的特性因子(4-8)由上式可以看到，随着V/F的增加，s值提高，也就是xD增加，xB下降，分离效果提高了。由于V是由再沸器施加热量来提高的，所以该式实际是表示塔的能量对产品成分的影响，故称为能量平衡关系式。由上分析可见，V/F的增加，塔的分离效果提高，能耗也将增加。对于一个既定的塔，

4、进料组分一定，只要D/F和V/F一定，这个塔的分离结果，即xD和xB将被完全确定。也就是说，由一个塔的物料平衡关系与能量平衡关系两个方程式，可以确定塔顶与塔底组分待定因素。上述结论与一般工艺书中所说保持回流比一定，就确定了分离结果是一致的。二、精馏塔的控制要求精馏塔的控制目标是，在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益（利润）最大或总成本最小。具体对一个精馏塔来说，需从四个方面考虑，设置必要的控制系统。（1）产品质量控制；（2）物料平衡控制；（3）能量平衡控制；（4）约束条件控制（液泛限、漏液限、压力限、临界温差限等）。防止液泛和漏液，可

5、以用塔压降或压差来监视气相速度。三、精馏塔的主要干扰因素精馏塔的主要干扰因素为进料状态，即进料流量F、进料组分zf、进料温度Tf或热焓FE。此外，冷剂与热剂的压力和温度及环境温度等因素，也会影响精馏塔的平衡操作。所以，在精馏塔的整体方案确定时，如果工艺允许，能把精馏塔进料量、进料温度或热焓加以定值控制，对精馏塔的操作平稳是极为有利的。4.2精馏塔被控变量的选择通常，精馏塔的质量指标选取有两类：直接的产品成分信号和间接的温度信号。一、采用产品成分作为直接质量指标成分分析仪表的制约因素：①分析仪表的可靠性差；②分析测量过程滞后大，反应缓慢；③

6、成分分析针对不同的产品组分，品种上较难一一满足。二、采用温度作为间接质量指标温度作为间接质量指标，是精馏塔质量控制中应用最早也是目前最常见的一种。对于一个二元组分精馏塔来说，在一定的压力下，沸点和产品的成分有单值的对应关系，因此，只要塔压恒定，塔板的温度就反应了成分。对于多元精馏过程来说，情况较复杂。然而在炼油和石化生产中，许多产品都是由一系列的碳氢化合物的同系物所组成，此时，在一定的压力下，温度与成分之间也有近似的对应关系，即压力一定时，保持一定的温度，成分的误差可忽略不计。在其余情况下，温度参数也有可能在一定程度上反映成分的变化。（1

7、）温度点的位置若希望保持塔顶产品质量符合要求时，即顶部馏出液为主要产品，应把间接反映质量的温度检测点放在塔顶，构成所谓的精馏段温控系统；同样，为了保证塔底产品符合质量要求，温度检测点则应放在塔底，实施提馏段温控系统。具有粗馏作用的切割塔，此时温度检测点的位置应视要求产品的纯度的严格程度而定。中温控制：把温度检测点放在进料板附近的塔板上。目的是及时发现操作线的移动情况，兼顾塔顶和塔底组分变化。TCLCFCLCFCFBDVQL精馏段温度控制提馏段温度控制TCLCLCFCFCFBDVQL切割塔的温度控制TCLCFCLCFCFBDVQL（2）灵敏

8、板问题采用塔顶（或塔底）温度作为间接质量指标时，实际上把温度检测放置在塔顶（或塔底）是极为少数的。而是把温度检测点放在进料板与塔顶（底）之间的灵敏板上。所谓灵敏板，是当塔受到干扰或控制作用时，