第六章精镏塔的控制

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1、第六章精馏塔的控制7/26/20211高级控制工程6.1精馏塔控制的目的和独立变量1.目的要求：质量指标：塔顶或塔底产品之一应达到规定的纯度。另一产品组成也应在要求范围之内。多元精馏的关键组份含量来描述质量指标。物料能量平衡：塔顶、底产品平均采出量之和应等于平均进料量。负荷变化力求平稳缓慢，影响物料平衡的因素应控制稳定。约束条件：塔的正常操作必须满足一定约束条件，如最大处理量下产品质量好，产量高，能耗小。确定目标函数使收效最大，能耗最小。∴对塔最大气速操作压力，加热温差、冷却温差等都有限制。2.独立变量：精馏过程的变量数Nv多于描述该过程的方程数Ne，两者之差为独立变量个数：Nt＝Nv－

2、Ne7/26/20212高级控制工程6.2精馏塔的静态特性总与轻组分的物料平衡方程：能耗与分离度S的关系：结论：对于给定的进料，若D/F和V/F保持一定，则该塔的分离结果xD,xB就完全确定。7/26/20213高级控制工程6.3受控变量的选择最直接影响的变量是成份。在线分析仪表：成本高，分析滞后较大反应缓慢。在二元精馏中，由于τ~x2（温度－组份）对应关系。多选温度作为间接指标来反映产品质量。以灵敏板温度作受控变量时P一定，沸点于成份间有单值关系。只要给压力恒定，控制好温度也就保证了产品质量。温差控制在精密蒸馏时，要求产品纯度很高，组份之间的相对挥发度差异很小，组份变化引起的温度变化有

3、时比压力变化引起的温度变化还小，∴对塔压控制要求很严格。7/26/20214高级控制工程6.4精馏塔操作的主要影响因素塔压波动P进料量波动F进料组成波动Fx进料温度或状态Fz再沸器加热量Qs冷凝器冷却量Qc塔顶采出量波动D塔底采出量波动B7/26/20215高级控制工程1.塔压波动的影响①精馏操作一定要保持P恒定。因P与汽液平衡关系密切。塔压稳定能保证分离的经济性和高纯度。P波动汽液平衡破坏，塔操作不良，进而影响物料平衡。P↑入不敷出。P↓物料积累。②用温度作间接被控变量，压力必须稳定。P恒定，t－x图才能具有单值关系。才能以T代替成份控制。7/26/20216高级控制工程2.进料波动的

4、影响设P、Qs、LR不变，分几种情况讨论：a：液相进料进料F↑→提馏段L2↑→T2↓→塔底产品xB↑→B↑→塔内上升蒸汽v1v2轻组份↑同时，总上升蒸汽量↓→T1↓→xD↑所以，液相进料，F↑时整个塔T↓由于提馏段最先感受进料的波动，测温元件应放在提留段，液相进料带入热量少，塔操作需较多的Qs通常以控制加热量为调节系数，构成系统调节通道短，滞后小，动态性能好。7/26/20217高级控制工程b.全部气相进料F↑→V1↑→D↑→R↓（R=L/P)→T1↑→yD↑（塔顶重组份）L1、L2中重组份↑→T2↑→B中yB↑∵气相进料F↑先影响T1然后导致整个塔的T↑→yD↑yB↑∴气相采用精馏温度

5、控制，测温元件再精馏段调节手段为改变回流量。c.汽液二相混合进料F（汽相）↑→V1↑→T1↑→yD↑→XD↓（液相）→L2↑→T2↓→yB↓→XB↑∴F↑会使全塔T1↑（xD↓，yD↑），T2↓（xB↑,yB↓)对全塔带来了相反：严重影响视汽液比等因素定方案。7/26/20218高级控制工程3.进料组成波动Qs、L恒定时，Fx↑（进料中轻组份）→T1T2↓→xD↑xB↑→全塔T↓塔底产品轻视组份含量都会增加。当Fy↑过程相反。Fy↑→T1T2↑→xD↓xB↓*当进料中混有比轻组份更轻的介质时，杂质的微小变化会显著影响塔顶温度，进而影响T－x关系，会使温度点设在塔顶的温控系统失调。轻杂质↑

6、塔顶T↓→L↓→R↓→yD↑进料温度波动的影响Ft↓→xB↑这远大于再沸器的影响。7/26/20219高级控制工程5.塔的气速和热量波动塔的蒸汽速度关系到经济性于效率，空塔速度大，传质效率高。实际板数↓组份分离随气速而得到改善。最佳气速：液泛速度80％影响气速因素是再沸器加热量。6.回流及冷剂量的波动L↓→T顶↑→塔顶yD↑正常操作除把回流作为调节手段外，一般令回流稳定。P冷↓→F冷↓→蒸汽冷凝量↓，若D恒定，则R＝L/D↓，若冷凝器兼有过冷作用，则冷剂Qc↓→TR↑→yD↑所以Qc要定值控制。7/26/202110高级控制工程6.5精馏塔基本控制方案精馏塔必须设置对产品质量XD或XB的

7、反馈控制。由于质量分析在线仪表的局限性。在多数情况下，仍采用灵敏板温度间按质量控制。7/26/202111高级控制工程一.精馏塔的温度控制1.提馏段温度控制测温元件与控制手段均在提馏段。对克服首先进入提馏段的干扰有利，提馏段温控时，塔顶采用定回流，回流的流量要足够大。最大进料时，该回流量也能保证塔顶产品的纯度。7/26/202112高级控制工程应用场合：a.塔底产品纯度比塔顶要求高，或主要产品冲塔底采出，或塔顶为主要产品。但希望获得