过程控制工程第三版课件 教学课件 作者 戴连奎 于玲 田学民 王树青 等编著9_2 精馏塔设备控制.ppt

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1、精馏塔设备控制戴连奎浙江大学工业控制研究所2012/05/18问题讨论CVs(被控变量):P,LD,LB,TR/xD,TS/xBMVs(操作变量):D,B,L,QH,QC,DGDVs:F,xF,TF试设计你的多回路控制系统以满足工艺要求，并减少回路间的耦合。内容精馏塔工艺原理与控制问题精馏塔压力控制(A)物料平衡控制分离产品纯度控制(B)塔顶产品纯度单端控制(C)塔底产品纯度单端控制(D)两端产品纯度控制其它控制方案两元精馏过程典型工艺流程过程描述平衡条件控制目标CVs选择?精馏塔控制目标确保操作安全性与稳定性控制产品的纯度与成份增加产品产率与产量降低操作能

2、耦CVs与MVs的选择精馏塔控制问题塔顶压力控制问题CV:PMVs:QC,DG,V,LDVs:F,xFMV选择与控制方案?塔顶压力控制方案方案1.1：MV为塔顶不凝气流量方案1.2：MV为冷却剂流量或其它冷却手段方案比较与工业应用举例简化的精馏塔控制问题物料平衡控制问题（即双液位控制）CVs:LD,LBMVs:LorD,QVorBDVs:F,xFCVs与MVs如何配对?物料平衡控制系统的变量配对“就近”原则下的变量配对基本方案MVsDLBVA1CVsLD--LB--A2CVs--LDLB--A3CVsLD----LBA4CVs--LD--LB物料平衡控制方案

3、A1方案特点（1）两液位回路无耦合（2）蒸发量V的变化对控制系统的影响大物料平衡控制方案A2方案特点（1）两液位回路无闭环耦合（2）蒸发量V的变化对控制系统的影响小（3）不适合于小回流比系统物料平衡控制方案A2+控制方案特点分析物料平衡控制方案A3控制方案优缺点分析物料平衡控制方案A4两液位控制回路关联分析物料平衡控制下产品纯度影响因素分析对于双组分塔，影响塔顶（与塔底）产品纯度的因素：xF,D/F,L/D（或V/D）双组份两元精馏塔的物料平衡关系总物料平衡：轻组分物料平衡：物料平衡方程：塔顶塔底产品分离度及其影响因素分离度：回流比L/D对分离度的影响：

4、变量意义分析进料组成变化对产品不纯度的影响某双组份精馏塔，塔板数n=16，塔板效率E=0.816，轻重组份平均分离度α=2.0。操作参数：顶产品产率D/F=0.5;回流比L/D=2.5物理意义分析D/F与L/D变化对产品不纯度的影响物料平衡控制下产品纯度影响因素分析小结对于双组分塔，影响产品纯度的因素：xF,D/F,L/D（或V/D）当D/F、L/D不变时，xF增加，则塔顶产品的纯度提高，而塔底产品的纯度下降；当xF、L/D不变时，D/F增加，则塔顶产品的纯度下降，而塔底产品的纯度提高；当xF、D/F不变时，L/D（或V/D、V/F）增加，塔顶与塔底产品的纯

5、度均提高（以能耗换纯度）。产品纯度的在线检测方法直接检测方法(1)在线成份分析仪（色谱、光谱与质谱法）(2)基于过程测量信息的软测量仪间接测量手段(1)塔压稳定时的精馏段或提馏段灵敏板温度(2)经压力补偿的灵敏板温度(3)灵敏板温度与塔顶（或塔底）温度之温差精馏塔产品纯度控制问题(D)(B)(C)塔顶产品纯度控制问题CVs:LD,TR,LBMVs:L,D,QVorBDVs:F,xFCVs&MVs如何配对?塔顶产品纯度控制系统的变量配对方案MVsDLBVB1CVsLDTRLB--B2CVsTRLDLB--B3CVsLDTR--LBB4CVsTRLD--LB塔

6、顶产品纯度控制方案B1（1）L对TR的控制作用快且强（2）回流量快速变化对塔的操作影响大（3）当回流比很大时，难以控制LT22方案特点分析塔顶产品纯度控制方案B2方案特点分析：容易控制LT22（当回流比较大时）塔顶产品量D对TR的调节作用慢回路TC32与LC22之间存在强耦合塔顶产品纯度控制方案B2+方案特点分析：容易控制LT22（对于任意D/L）TC32与LC22的耦合较弱塔顶产品量D对TR的调节作用迅速与灵敏塔底产品纯度控制问题CVs:LD,TS,LBMVs:L,D,QVorBDVs:F,xFCVs&MVs如何配对?塔底产品纯度控制系统的变量配对方案MV

7、sDLBVC1CVsLD--LBTSC2CVsLD--TSLBC3CVs--LDLBTSC4CVs--LDTSLB塔底产品纯度控制方案C1控制方案特点分析蒸汽量QV对TS的调节灵敏为减少塔顶产物中可能含有的重组分，需要确保充分大的回流量（为什么？）。塔底产品纯度控制方案C2控制方案特点分析容易控制LD若B<

8、的物料平衡难以满足（为什么?）若进料轻组分比例增大，