精馏塔自动控制系统设计研究论文

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1、精馏塔自动控制系统设计研究毕业论文目录第一章精馏塔概述51.1精馏塔控制的研究背景及意义51.2精馏塔控制系统的目的5第二章生产工艺82.1工艺流程的说明82.2精馏塔的控制要求及主要干扰112.3精馏塔的装置的工艺流程14第三章自动装置的确定153.1PLC、DCS、FCS的发展153.2PLC、DCS、FCS的特点163.3PLC、DCS、FCS的差异17第四章精馏塔控制方案设计204.1控制方案和回路的设计204.2精馏塔控制要求244.3精馏塔工艺因数影响及系统维护25第五章检测仪表、执行机构和辅助仪

2、表的选型275.1如何选择检测仪表和调节阀275.2变送器和流量仪表的选型275.3物位测量仪表的选择30附录33参考文献34致谢3532第一章精馏塔概述1.1精馏塔控制的研究背景及意义精馏操作是炼油、化工生产过程中的一个十分重要的环节。精馏塔的控制直接影响到产品质量、产量和能量的消耗，因此精馏塔的自动控制长期以来一直受到人们的高度重视。精馏塔是一个多输入和多输出的对象，它由很多级塔板组成，内在机理复杂，对控制作用响应缓慢，参数间相互关联严重，而控制要求又大多较高。这些都给自动控制的实施带来一定困难。同时各塔

3、工艺结构特点又千差万别，这就更需要深入分析工艺特性，进行自动控制方案的设计和研究。精馏过程是一个复杂的传质传热过程，表现为：“过程变量多，被控变量多，可操纵的变量也多；过程动态和机理复杂”。作为化工生产中应用最广的分离过程，精馏也是耗能较大的一种化工单元操作。但在实际生产中，为了保证产品合格，精馏装置操作往往偏于保守，操作方法以及操作参数设置往往欠合理，过分离普遍存在。精馏过程消耗的能量绝大部分并非用于组分分离，而是被冷却水或分离组分带走。因此，精馏过程的节能潜力很大，收效也极为明显。1.2精馏塔控制系统的目

4、的聚氯乙烯材料工业以及羰基合成工业技术的发展而迅速发展起来的。近年，随着下游市场需求的快速增长及羰基醇新建装置的增多，我国异丁醇的生产能力不断增加。在国际丁/辛醇市场火爆的情况下，国内羰基醇生产装置通过优化，或调节装置正异构比的方法，均力争多产正丁醛，而异丁醇生产原料异丁醛的产量较少，同时国内新戊二醇的生产又占用了一定比例的异丁醛原料，因此异丁醇原料处于严重供不应求状态。随着我国化工行业的快速发展，国内原料供应难以自给自足的矛盾日益明显。可见，丁醇塔控制系统的处理能力和安全稳定性对石油化工的有着重大而深远的意

5、义。32随着现代化工的飞速发展，生产规模的不断扩大，工艺过程越趋复杂，对工艺流程前后工序相互关联紧密，充分利用能源等提出的要求，精馏塔在工业过程控制领域发挥了越来越重要的作用，广泛应用于各种行业的生产过程中。生产设备自动化程度的提高，有利于降低工厂成本、促进生产线的柔性化和集成化，有利于提高产品的产量、质量以及产品的竞争力。从某种意义上说，高效的精馏塔控制技术为我们创造了不可忽视的经济效益和社会效益。串级控制是改善调节质量极为有效的方法，在过程控制中得到了广泛的应用。对精馏塔精馏段温度串级控制系统引起出口温度

6、的因素很多：被加热流量的和温度的扰动，压力的波动、热质的变化，回流量的扰动等，而对这些扰动单回路控制系统并不能把所有的干扰都包含进去，不能是出口温度稳定在要求的值上，为解决上述滞后时间和控制要求之间的矛盾，保持出口流量温度的恒定，可以通过温度串级控制系统来实现。石油化工生产常需将液体混合物分离以达到提纯或回收有用组分的目的。分离互溶液体混合物有许多种方法精馏是在炼油、化工等众多生产过程中广泛应用的一个传质过程。精馏过程通过反复的汽化与冷凝使混合物料中的各组分分离分别达到规定的纯度。精馏塔的控制直接影响到产品

7、质量、产量和能量消耗因此精馏塔的自动控制问题长期以来一直受到人们的高度重视1.精馏过程是由精馏装置来实现的精馏装置一般是由精馏塔、再沸器、重沸器、冷凝冷却器、回流罐及回流泵等组成实际生产过程中精馏操作可分为间歇精馏和连续精馏两种。石油化工等大型生产过程主要采用的连续精馏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间歇精馏塔。蒸溜的原理是蒸气由塔底进入。蒸发出的气相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)组分不断地向气相中转

8、移气相中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移气相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从而达到组分分离的目的。由塔顶上升的气相进入冷凝器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加热蒸发成气相返回塔中另一部分液体作为釜残液取出。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的特