典型化工单元的控制方案

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1、第十一章典型化工单元的控制方案概述传热设备的自动控制方案流体输送设备的控制方案讲授内容精馏塔的自动控制8/6/20211第十一章典型化工单元控制方案单元操作包括流体输送、分离（离心、过滤、沉降）、换热、干燥、结晶、蒸发、精馏、吸收、萃取等。--《化工原理》所涉及的内容，主要讲述其原理及操作。单元过程包括缩合、加氢、卤化、歧化、聚合、裂解等。--《工艺学》所涉及的内容，主要讲述原理及过程。化工单元单元操作——物理过程单元过程——化学反应过程概述有关单元设备的结构、原理及特性，在《化工原理》等课程中学习。

2、这里我们从化工生产自动化的角度来分析化工单元中具有代表性的单元设备的控制方案，主要目的是为了我们日后从事化工生产装置的设计、化工生产的管理及自控系统的设计奠定基础。8/6/20212第十一章典型化工单元控制方案液体和气体称为流体，其中液体一般用泵输送，气体用风机(鼓风机、压缩机)输送。固体一般用皮带传送，但也有对其实行流态化的，然后借助风力进行输送。一、离心泵控制方案管路特性曲线泵的流量特性曲线n1n2M1M2转速n1>n2QH转速n一定时，泵的流量特性曲线与管路特性曲线的交点M即为泵的实际工作点，此

3、时泵所提供的压头H正好用来克服管路阻力，其对应的流量即为泵的实际流量。第一节流体输送设备的控制方案8/6/20213第十一章典型化工单元控制方案1、控制泵的出口阀门开度(改变管路特性)一般不控制泵的进口，主要是离心泵的吸入高度有限。第一节流体输送设备的控制方案8/6/20214第十一章典型化工单元控制方案2、控制泵的转速由于调速机结构复杂，工业生产中一般不用，实验室常用。但在工业生产中以蒸汽为动力的透平式离心泵就是控制转速的。控制蒸汽大小即可达到控制转速的目的。适用于输送粘度大的介质（如焦油、重油等）

4、及易燃、易爆介质。第一节流体输送设备的控制方案8/6/20215第十一章典型化工单元控制方案3、控制泵的出口旁路该控制方法机械效率低，离心泵不采用。第一节流体输送设备的控制方案8/6/20216第十一章典型化工单元控制方案二、位移式泵（容积式泵）的控制方案往复泵（运动部件：活塞）位移式泵计量泵（运动部件：柱塞）齿轮泵（运动部件：齿轮）这类泵的运动部件每往复一次或每转一周，所需介质的量是一定的，因而对这类泵既不允许控制进口，也不允许控制出口。主要原因是：若出口量减少，出口压力立即达到最大值，从而导致泵壳

5、及运动部件损坏；若进口量减少，会造成较大的负压，同样也会使运动部件损坏。第一节流体输送设备的控制方案8/6/20217第十一章典型化工单元控制方案1、控制泵的出口旁路第一节流体输送设备的控制方案8/6/20218第十一章典型化工单元控制方案2、控制泵的转速与离心泵一样。3、改变泵的冲程主要针对往复泵和计量泵。三、压气机的控制方案这里不作详细介绍，它与泵的控制相似。但一般采用控制旁路的方案，以防“喘振”现象的发生而对风机造成损害。第一节流体输送设备的控制方案8/6/20219第十一章典型化工单元控制方案

6、一、冷热介质无相变1、控制载热体的流量采用该控制方案时，载热体必须是可控的才行。第二节传热设备的自动控制方案8/6/202110第十一章典型化工单元控制方案2、控制载热体旁路流量采用该法时，载热体为工艺主要介质，其总量是不可控的。但应注意的是不能直接将控制阀置于旁路而采用控制载热体流经旁路的量。主要是因为若换热器内部阻力小，则控制阀前后的压差就小，阻力比S就小，一方面导致控制阀的流量特性发生突变，另一方面导致控制阀口径DN要大[C=10Q（ρ/ΔP）0.5，ΔP小，C大，DN大]。第二节传热设备的自动

7、控制方案8/6/202111第十一章典型化工单元控制方案3、控制被加热流体的流量该方法同方案1。4、控制被加热流体旁路流量该方法同方案2。二、冷热介质发生相变的控制方案1、控制蒸汽流量（载热体冷凝）第二节传热设备的自动控制方案8/6/202112第十一章典型化工单元控制方案2、控制冷凝液的排放量（载热体冷凝）该方法实质是控制换热器的有效传热面积。适用于为防过热引起化学变化的热敏性介质的加热系统，且应用该方案时要求传热面积有足够的裕量。3、冷剂的控制该方案与控制热剂相似。控制冷剂进入量（控制进口），实质

8、是改变传热面积；控制汽化压力（控制出口），实质是改变汽化压力，压力改变温度就改变。第二节传热设备的自动控制方案8/6/202113第十一章典型化工单元控制方案1、精馏塔的作用精馏塔在分离过程中应用较多，主要是用它来分离液体混合物。精馏过程中同时进行着热、质传递过程，而传递的场所就是精馏塔，因而精馏塔是精馏过程中一个比较复杂的关键性的设备。2、精馏操作的原理利用混合液中各组分的挥发度不同，进行多次部分汽化与部分冷凝，从而使各组分得到分离。第三节精馏塔的自动