化工设计中的自控方案
化工工艺设计中安全问题及其控制 王志军
化工工艺设计中安全问题及其控制王志军摘要：近年来，我国的化工行业得到了极大的发展。
化工工艺设计一直是人们关注的重点，化工工艺设计的好坏，决定了化工产品质量的优劣。
就目前我国化工工艺设计发展现状来说，其中还存在一定的安全问题，这些安全问题严重影响到化工工业的发展。
因此，要对注重对化工工艺中存在的安全问题进行分析，从而找出控制的方法，以保障化工产品的质量。
关键词：化工工艺设计；安全问题；控制方法1 化工工艺生产过程将化学原材料通过一系列的工艺转化为化学类产品，这一整个的生产加工过程，统称为化工工艺。
化工工艺流程一般包括：第一步，通过碾碎和提纯等步骤对化学原材料进行初步的简易处置；第二步，化学工艺过程中最为关键的一步是相关化学反应的设计，在这一步中需要研究达到化工目的的化学反应原理和化学反应所需要的条件，为化工工艺转换做好准备；第三步，对化学反应的成品进行二次精加工，以生产出工业成品，满足化工设计需求。
2 关于化工工艺设计2.1 化工工艺设计的内容化工工艺设计主要涉及三个方面：工艺流程、设备布置、和管道布置，设计人员需要通过工艺计算并绘制工艺流程图，而后由工艺计算和流程图提出设备条件交给设备专业绘制设备图纸的相关参数，并提供工艺控制方面的参数以作为自控专业仪表选型，工艺专业再根据工艺流程图完成初步的设备布置，最后由管道专业根据设备布置图配管完成最终的管道布置。
2.2 化工工艺设计的特点化工工艺的设备种类有很多，规格又有不同，这就对设备的选用提出了更多的要求，因此化工工艺的设计工作量很大，但是设计时间又有限制，这也是化工工艺设计的主要特点。
对于化工工艺来说，一般总体投资都很多，反应装置、设备系统又很复杂，在化工工艺中涉及的物料都比较特殊。
为了能够在短期内就占领市场，化工工艺设计一定要尽可能地提高工作效率，减小工艺设计的周期。
很多化工企业为了缩短建设周期，常常会出现边开发边设计的情况，这样一来工作人员往往忽视安全问题，对化工产品的使用埋下安全隐患[1]。
化工装置自控工程设计规定
化工装置自控工程设计规定化工装置自控工程设计规定前言随着工业化的不断发展和技术的不断进步，化工装置自控工程的设计规范和技术要求也在不断提高。
自控技术在化工领域中的应用已越来越广泛，它不仅可以提高化工生产效率，而且可以减少工作人员的劳动强度以及降低生产事故的发生率。
因此，制定合理的自控工程设计规范和技术要求具有重要的意义。
一、化工装置自控工程的基本原则当前，化工装置的自控工程应基于以下原则：1.安全性原则：化工装置自控工程的设计应以安全为前提，避免各种安全事故的发生。
要强调装置的安全性能要求，确保自控措施的可靠性和安全性。
2.经济性原则：自控工程的设计应以最佳的经济效益为原则，尽可能地降低生产成本并优化生产效率。
3.可靠性原则：自控工程的设计应以可靠性为原则，保证系统正常运行，并避免意外故障发生，确保生产过程的稳定性。
4.灵活性原则：化工装置自控工程应具有一定灵活性，面对不同的生产需求能够自由切换不同的控制策略，并能够对不同的参数进行灵活的调节，以保证整个生产系统的高效运转。
二、化工装置自控工程的设计要求在进行化工装置自控工程的设计过程中，需要考虑诸多方面因素，具体的设计方法和流程可以采取不同的方案进行。
但是，根据化工行业的实际情况，可以从以下几个方面来说明自控工程设计的具体要求：1.自控策略的选择：根据不同的过程要求，需要选择合适的自控策略。
在化工生产过程中，常用的自控策略包括比例控制、比例积分控制、比例微分控制，以及先进的模糊逻辑控制、神经网络控制等。
2.自控设备的选型：在选择自控设备时，需要考虑设备的适用性、可靠性、稳定性等因素。
根据设备的特性以及控制要求，选择合适的传感器、执行机构、控制器、数据采集系统等。
3.自控参数的设定：自控参数的设定直接影响到自控系统的稳定性和精度。
需要根据实际的生产要求和反馈信息，对自控参数进行合理的设定。
4.自控系统的连锁保护：为了保证生产过程的安全性和自控系统的可靠性，需要设计自控系统的连锁保护功能。
化工装置自控工程规定HGT 20636~20639
化工装置自控工程规定HGT 20636~20639中国石油和化工勘察设计协会自控设计专业委员会全国化工、中国石化集团公司自控设计技术中心站《化工装置自控工程设计规定》《化工装置自控工程设计规定》（HG/T 20636～20639）是根据原化学工业部建设协调司(1996)化建标发90号文“1996年设计基础工作计划”的任务，由全国化工自动控制设计技术中心站（原化学工业部自动控制设计技术中心站，下同）组织，为推行国际通用设计体制和方法(简称“新体制”)，总结国内外自控工程设计经验，与国际接轨而编写的。
所谓“新体制”,即是国际通用设计体制。
国际通用设计体制是二十一世纪科学技术和经济发展的产物，已成为当今世界范围内通用的国际工程公司模式。
按国际通用设计体制，有利于工程公司的工程建设项目总承包，对项目实施“三大控制”（进度控制、质量控制和费用控制），也是工程公司参与国际合作和国际竞争进入国际市场的必备条件。
国际上通常把全部设计过程划分为由专利商承担的工艺设计（基础设计）和由工程公司承担的工程设计两大设计阶段；工程设计则再划分为基础工程设计和详细工程设计两个阶段。
在我国现行设计体制的程序中，工程公司在开始基础工程设计工作前，需要将专利商的工艺设计（基础设计）形成向有关部门和用户报告、供审批的初步设计，因此在本规定的工程公司工程设计有关工作内容中，保留有初步设计的名词。
在工程设计两个阶段期间，专业的设计文件将划分成各个版次，在内容上由浅入深地发表。
对于系统专业/管道专业，一般需要完成七版设计。
这七个版次列出如下。
基础工程设计阶段编制四版：1．初版（简称“A”版）；2．内部审查版（简称“B”版）；3．用户审查版（简称“C”版）；4．确认版（简称“D”版）。
详细工程设计阶段编制三版：1．详1版（或称研究版，简称“E”版）；2．详2版（或称设计版，简称“F”版）；3．施工版（简称“G”版）。
需要说明的是，根据经验总结，化工行业规定：对大型、新建的化工、石油化工等装置，在工程设计阶段，“管道仪表流程图”（P&ID）发表七版，“设备布置图”发表七版，“管道布置图”发表四版。
化工仪表自控工程设计方案
化工仪表自控工程设计方案一、项目背景化工工程是一种涉及化学反应、化学分离、化学合成、化学转化和化学加工等一系列过程的工程。
而化工仪表自动控制工程是保证化工生产过程中各种参数和设备能够准确、稳定地运行的关键环节。
本项目旨在设计一套完善的化工仪表自动控制系统，以提高化工生产的质量、效率和安全性。
二、系统功能需求1. 实时监测化工生产过程中的温度、压力、流量、液位等参数。
2. 对生产过程中的各种参数进行控制，使其保持在设定范围内。
3. 对各种设备的开关、调节进行远程控制。
4. 数据采集和存储，方便生产过程的记录和分析。
三、系统硬件设计1. 传感器选择：根据生产过程中需要监测的参数，选择合适的温度传感器、压力传感器、流量传感器和液位传感器等。
2. 控制器选择：根据生产过程对控制精度和速度的要求，选择合适的PLC（可编程逻辑控制器）或DCS（分散式控制系统）。
3. 执行机构选择：根据生产设备的需要，选择合适的电磁阀、执行器、电机等。
四、系统软件设计1. 数据采集软件：设计合适的数据采集软件，能够实现对各种传感器采集的数据进行实时监测和存储。
2. 控制系统软件：根据生产过程的控制需求，设计合适的控制算法和控制逻辑，并实现在控制器中。
3. 远程监控软件：实现对生产过程的远程监控和远程控制，方便操作人员对生产过程的监控和调整。
五、系统集成调试1. 对各种传感器、控制器、执行机构进行整体集成，确保各个部件能够正常工作。
2. 对控制系统的软件进行调试，确保各种控制逻辑和控制算法能够正确地应用于生产过程。
3. 对远程监控软件进行调试，确保其能够实现对生产过程的远程监控和远程控制。
六、系统运行维护1. 对系统进行定期的检查和维护，确保各个部件能够正常工作。
2. 对系统进行定期的升级和优化，以适应生产过程的变化和提高系统的性能。
3. 对系统进行应急预案的设计和实施，以应对突发的故障和事故。
七、系统安全考虑1. 对系统进行安全性能的评估和设计，确保系统在各种情况下能够保持安全稳定。
化工自控设计规定
化工自控设计规定化工自控设计规定化工自控设计是指通过自动化技术和控制系统来实现化工生产过程的监测和调节，以提高生产效率和产品质量。
为了确保自控系统的安全可靠运行，需要制定一系列的设计规定。
1. 设备选型：在进行自控系统设计前，需要根据生产工艺的特点和要求，选择适合的仪器设备。
设备选型应符合相应的国家标准和行业规范，并具备可靠性、稳定性和耐久性。
2. 仪表安装：仪表安装需要符合相关的标准和规范，保证仪表能够正常工作和准确测量。
仪表应安装在易于观察和操作的位置，并能够方便进行维护和校准。
3. 控制方案：根据生产过程的特点和要求，制定合理的控制方案。
控制方案应包括控制的目标、控制参数和控制方式等，同时需要考虑系统的响应速度、稳定性和鲁棒性。
4. 数据采集和处理：自控系统需要能够实时采集和处理生产过程中的各种数据。
数据采集应具备高精度和高可靠性，并能够对采集到的数据进行分析和处理，以提供可靠的控制决策。
5. 报警和保护：自控系统需要具备完善的报警和保护功能，能够及时发现和处理生产过程中的异常情况。
系统应设有相应的报警器和保护装置，以确保人员和设备的安全。
6. 操作界面：自控系统需要具备友好的操作界面，方便操作人员进行监控和控制。
操作界面应具备清晰的显示效果和便捷的操作方式，同时还需要进行相应的操作权限管理，确保操作的安全性。
7. 维护和检修：自控系统需要定期进行维护和检修，以保证系统的正常运行。
维护和检修工作应符合相关的标准和规范，并制定相应的计划和程序进行执行。
以上就是化工自控设计的一些基本规定。
在实际应用中，还需要根据具体情况进行相应的调整和改进，以适应不同的生产要求和技术发展的需求。
最终目标是实现化工生产过程的智能化和自动化，提高生产效率和产品质量。
化工装置自控工程设计规定
化工装置自控工程设计规定化工装置自控工程设计规定是指在化工生产中，对于自动化控制系统的设计提出的一些规范，帮助工程师在设计中更好的运用自动化控制技术，更有效地保障生产的稳定性和安全性。
本文将对化工装置自控工程设计规定进行阐述。
一、系统安全性设计规定在化工装置中，自动化控制系统的安全性是至关重要的，因此，系统安全性设计规定要求设计人员必须遵守一些基本原则，例如：系统应该搭建在安全可靠的硬件平台上，设计中要考虑到系统的可靠性和容错能力，同时，还要确保系统的信息安全性，防止恶意攻击的发生。
在整个设计过程中，也需要考虑到生产环境的特殊性，避免对生产带来负面影响。
二、功能优化性设计规定为了确保化工装置的自动化控制系统能够更好地满足生产要求，功能优化性设计规定要求设计人员根据具体的生产情况，灵活设计控制系统的功能布局，同时还需要考虑到将来生产过程的变化和系统的更新换代问题，确保整个系统的可持续性发展。
三、标准化设计规定在化工装置的自动化控制系统设计中，必须遵守一些标准和规范，例如：系统的设计要符合国家、行业和企业的相关标准要求，同时，还需要考虑到系统的可维护性和可扩展性，以便在日后的使用和管理中更为方便。
四、控制策略设计规定控制策略是化工装置自动化控制系统中最重要的部分之一，设计人员需要根据生产要求和实际控制需求，灵活选择控制策略，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等，并且在系统中进行相应的参数配置和优化调节，以确保系统的稳定性和精准性。
五、人机界面设计规定人机界面是化工装置自动化控制系统的一个重要组成部分，也是人机交互的重要手段。
在设计过程中，需要考虑到人机界面的使用效率和易操作性，以及系统的易于维护性和扩展性。
此外，还需要考虑到数据的可视化和报警的处理方式，确保操作员能够更好地控制和管理整个系统。
六、通讯互联设计规定在现代化信息化的条件下，自动化控制系统通讯互联成为化工装置中必不可少的组成部分。
因此，在系统设计中，需要充分考虑到通讯互联的技术标准和协议，确保系统的各个部分能够互联互通，并且设计出网络架构和交换协议，以实现系统的更高效和更安全的运作。
化工装置自控工程设计规定
化工装置自控工程设计规定1. 引言自控工程是化工装置设计中的重要环节，对于保证装置的安全运行、提高生产效率具有至关重要的作用。
本文档旨在规定化工装置自控工程设计的要求和流程，以便确保装置的自动控制系统能够达到设计目标、满足工艺要求。
2. 设计人员要求化工装置的自控工程设计应由具有相关专业知识和经验的工程师负责。
设计人员应具备以下要求：•具备扎实的自动控制理论和化工工艺知识；•熟悉国内外关于自控工程设计的相关法规和标准；•具备较强的沟通和协调能力，能够与其他工程师和相关人员进行良好的合作；•具备一定的创新能力，能够根据实际情况进行灵活的设计。
3. 设计流程化工装置自控工程设计的流程应包括以下几个阶段：3.1. 初步设计阶段在初步设计阶段，设计人员应与工艺设计人员进行充分沟通，了解装置的工艺流程和控制要求。
然后，根据工艺要求和实际情况，确定最佳的自动控制策略和控制方案。
初步设计阶段的工作包括但不限于以下几个方面：•确定自动控制系统的功能和性能指标；•选择合适的仪表和控制设备；•绘制控制系统的框图，并明确各个控制回路之间的关系；•确定控制系统的硬件配置和布置方案。
3.2. 详细设计阶段在详细设计阶段，设计人员需要进一步细化控制系统的设计。
具体工作内容包括但不限于以下几个方面：•编制控制系统的详细设计方案，包括控制策略、参数调整方法等；•进行控制回路的模拟仿真和性能评估，优化控制系统的设计；•设计控制系统的人机界面，方便操作人员进行系统监控和控制；•制定控制系统的调试和测试方案。
3.3. 安装与调试阶段在安装与调试阶段，设计人员需要与安装人员和调试人员密切配合，确保控制系统的顺利安装和调试。
具体工作内容包括但不限于以下几个方面：•监督控制系统设备的安装和布线工作；•进行控制系统的功能测试和性能调试；•配合工艺人员进行系统整体调试和优化。
3.4. 运行与维护阶段在装置投入运营后，设计人员仍需负责控制系统的运行和维护工作。
化工企业中自控仪表的设计与选型分析
化工企业中自控仪表的设计与选型分析摘要本文主要介绍了关于化工企业自控空仪表的设计工作与选型工作应如何进行，并对压力表、温度仪表等多种自控仪表的选型工作进行了阐述。
关键词化工企业；自控仪表；设计；选型1 化工企业中自动化仪表设计技术1.1 温度补偿设计技术化工自控仪表在实际应用过程中可能受到外界温度变化的影响，尤其以夏季与冬季最为明显。
不仅如此，有时温度的变化存在不稳定性与不规则性，导致自控仪表数据的可靠性与运行的稳定性也受到不良影响[1]。
故而，为了保证企业自控仪表设计水平，设计人员必须将温度变化纳入考虑范围当中。
建议设计人员选用温度补偿技术完成设计。
根据温度敏感程度的差异，将该技术划分为并联式温度补偿技术以及反馈式温度补偿技术。
若自控仪表对温度的敏感系数相对复杂，建议使用反馈式温度补偿技术。
该技术能够最大程度减少温度对自控仪表工作的影响。
若自控仪表温度敏感系数较为单一，则应使用并联式温度补偿技术。
1.2 自动化仪表热设计技术自控仪表在实际运行过程中，需要耗损大量热能。
且伴随运行时间的推移，自控仪表当中的部分构件温度也将不断提高。
通过热设计技术，设计人员可对自控仪表设备的温度形成有效控制。
利用散热、制冷等技术，将自控仪表内部零件温度控制在合理范围当中，以此确保自控仪表运行的稳定性与可靠性。
此外，根据化工企业实际需求，可将温度传感设备安设于自控仪表当中的通讯卡之中，形成自控仪表温度在线检测。
若自动化仪表温度较高，则传感设备向工作人员发送预警信号，并开启对应的散热设备，或是直接中断电源，确保仪表的安全性。
2 化工企业自控仪表的选型工作2.1 压力仪表压力仪表的选择可分为就地指示压力表以及远传压力变送设备。
针对就地指示压力表，设计人员可根据现场环境以及测量介质性质进行选用，具体如下[2]：其一，若现场环境相对较为恶劣，如测量介质腐蚀性相对较强、现场有粉尘或是现场空气含水量大等，建议设计人员选用密闭式全塑压力表。
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当热流体的进出口温差较大时，应选择热流体流量F2为操纵变量 当热流体的流量足够大，改变F2控制T11已不灵敏，应选择冷流体流 量F1为操纵变量。
5.5精馏塔的自动控制
目的：利用混合物中各组分不同的挥发度进行组分分离。 特点：变量多且有关联情况，对象通道多，反应缓慢， 内在机理复杂且控制要求较高。 一、控制要求 1、质量指标 保证塔顶或塔底的产品纯度。 2、平稳操作 （1）平均进料量=平均出料量 （2）塔压P应恒定
3、约束条件 气体流速、塔的最高压力以及再沸器的加热温差限 制。
二、精馏塔的干扰因素 1、进料流量F的波动 （1）进料全部为液相 （2）进料全为气相 （3）进料为气相液相混合物 2、进料组分ZF变化 为不可控的干扰。 3、进料温度TF及热焓 QF变化 4、蒸汽加入热量的变化 5、回流量及冷剂量
蒸汽 F ZF TF QF 精 馏 塔
被冷却介质 气氨 被冷却介质
气氨
TC TC
液氨
LS 选择性控制
LC 液氨 TC
LC
(LS)控制:负载敏感
例：
加热器，两侧无相变，冷、热流体都可为操纵变量， 应如何选择？
热流体 F2 T20 冷流体 T21 F1 T10
由热量平衡算式
F2C2（ T20- T21）= F1C1（ T11- T10）
C T11 T11 2 (T20 T21) F2 T10 F1C1 K 放大倍数
载热体放出（吸收）的热量=介质吸收（放出）的热量 Q=G1C1（ T1- T2）= G2C2（ t2- t1） 将Q=KF·△tm代入上式
t2
KFtm t1 G2C2
两侧流体平均温差△tm =[（ T1- T2 ）+（ t2- t1 ）]／2
一般是通过改变平均温差△tm来控制换热器出口温度。
由泵的特性知，Q与管路阻力无关， 只与转速有关，故不能在出口处直 接安装调节阀调节阻力，否则会造 成泵损的后果。 控制方案：由公式：Q=60nFs 得出 1、改变原动机转速 2、改变冲程 3、控制泵的出口旁路
H
n1＞n2
n2 n1
Q
FC
FC
原动机 原动机
蒸汽
蒸汽
三、压气机的控制方案
往复式 离心式 控制方案： 1、直接节流（即直接在进口或出口处安装调节阀） 出口节流：类似于离心泵 （出口风压较小时采用） 进口节流：吸入阻力↑ （出口风压较大时采用） 进口压力↓ 输出压力↓ 2、旁路控制 3、改变转速n 真空泵 鼓风机 压缩机
自控功能代号： I——指示 J——记录 L——联锁
例如：
FIC 101
C——控制 X——信号 A——报警
Q——累积 T——调节 R——人工遥控
表示将位号为101的流量信号引入计算机自控系统，显示并控制该值。 表示在设备附近就地加装仪表显示温度101，而不引入计算机自控系统。
TI 101
5.2 化工流程自控控制的一些基本概念
5.4 传热设备的自动控制
种类： 换热器、再沸器、冷凝器、加热器
载热 体 G1 T1
传热的目的： 1、使工艺介质达到规定的温度 2、在工艺过程中加入或除去一定的热量 3、用以改变物料的相态 TC 4、回收热量 一、两侧均无相变化的换热器控制方案 1、控制载热体流量 热量平衡算式
t2
G2 t1 T2
①、提高关键工艺参数的操作精度，从而提高产品质量或收率； ②、保证化工流程安全、稳定的运行； ③、对间歇过程，还可减少批间差异，保证产品质量的稳定性和重复性； ④、降低工人的劳动强度，减少人为因素对化工生产过程的影响；
化工流程中经常需要控制的部分工艺变量（参数）：
温度 液位 压力 流量
搅拌转速
PH值 浊度、粘度、各种组份浓度
适用于塔顶采用空气冷却器及回流量需要精确控制的场合。
5.6 化学反应器的自动控制
釜式反应器的温度自动控制 釜温与夹套温度串级 冷剂压力稳定，温度波动 釜温与冷剂流量串级 冷剂压力（流量）波动
冷剂 或热剂 TC T 1C TC TFC 2C
回流
冷却剂
q回
塔顶产品
q蒸
三、控制方案 1、提馏段温控 （1）塔底出料成分要求较高 （2）进料全为液相 （3）操作回流比较大 主控系统： 被控变量为提馏段温度， 操纵变量为再沸器加热量。 辅助控制： 2、精馏段温控 主控系统： 控制精馏段温度， 操纵变量为回流量。 辅助控制：
PC
LC
FC FC TC
计算机自动控制系统
计算机控制装置 动作机构（自控阀门）
化工流程自控仪表的一些图形符号：
序号 1 2 3 名称 变送器 就地安装仪表 机组盘装仪表 符号 序号 4 5 6 名称 控制室仪 表 孔板流量 计 转子流量 计 符号
自控参量代号： T——温度 L——物位 A——分析 F——流量 C——浓度 V——黏度 P——压力或真空度 pH——氢离子浓度 M——搅拌转速
自动控制术语
1、被控对象（被控过程、被控设备）
定义：需要实现自动控制的生产流程（过程）或设备。例子中，被控对象就 是换热器。
2、被控变量（被控参数）
定义：被控对象中需要保持规定数值的物理量。例子中，热流股的温度。
3、控制变量（操纵变量）
定义：受执行装置（自控阀门）操纵，用来使被控变量保持在设定值 的某个物理量。例子中，加热蒸汽的流量。
塔板
不同压力的情况如图 52和65块板上温度虽然变化，但温差维 持在2.8度左右。此时温差的变化只受组 分的纯度影响，消除了压力的微小波动 影响。 2、检测点的选取 一个放在塔顶（或塔底）附近塔板上 一个放在灵敏板附近 3、存在问题
52 65 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ℃ 苯-甲苯-二甲苯分离
两者之差△T 作为被控变量
4、干扰变量（扰动变量）
定义：除控制变量以外，作用于被控对象，并可能引起被控变量发生变化 的一些物理量。例子中，加热蒸汽的压力（温度）、冷流股的流量及温度。
5、设定值与控制精度
设定值－－－被控变量的工艺规定值。 控制精度－－－设定值允许的波动范围。 例子中，热流股的温度要求控制在80±1℃。 80℃就是被控变量的设定值， ±1℃就是对热流股温度的控制精度要求。
（3）不能克服进料组分变化和负荷变化引起的塔板压降变化。 3、温差差值（双温差）控制 温差除受组分纯度影响外，还受负荷变化引起的压降变化影响， 而后者的影响同时作用于精馏和提镏段，故将两温差相减即可补 偿此影响。 4、新型控制 （1）内回流控制
定义：精馏段上一层塔板向下一层板流动的液体流量 控制要求：内回流恒定，进料变化时内回流应随之变化，且蒸汽量应随之变化。 相关因素 外回流LR的流量，内回流=LR+△L， 当塔顶蒸汽温度与外回流温度相同时，内回流=LR
Q3 Q1 Q2
Q
2、控制泵的转速n n1＞n2 转速n↑ →压头H ↑ → 流量Q ↑ 优点：不需控制阀，不存在阀的 压头，机械效率高。 缺点：实施复杂 3、控制泵的出口旁路 优点：阀口可较小，调节方便。 缺点：旁路部分耗能于控制阀， 故机械效率低。
H
n1 n2
C1 C2
Q2 Q1 Q FC
二、往复泵的控制方案
第五部分
化工设计中的自控流程
2016年05月· 武汉
目录
5.1 化工流程的自动控制 5.2 化工流程自控控制的一些基本概念 5.3 流体输送设备的控制方案 5.4 传热设备的自动控制 5.5 精馏塔的自动控制 5.6 化学反应器的自动控制
5.1化工流程的自动控制(PFD设计)
仪表和计算机自动控制系统在化工过程中发挥着重要作用。 强化化工流程的自动控制，是化工生产过程的发展趋势和方向。 化工流程自动化控制的优点：
TC
载热体
TC
被加热 流体
蒸汽
控制阀门较大
凝液
2、控制加热器的有效换热面积
蒸汽
控制缓慢
改善途径：
可选用较小的控制阀门
蒸汽
温度---液位串级控制 温度---流量串级控制
FC
T化的冷却器自动控制 常用的冷却剂： 液氨、乙烯、丙烯 控制方案： 1、控制冷却剂的流量 2、温度与液位串级控制
人工控制
对一个化工流程进行控制
仪表和计算机控制（自动控制）
自动控制是在人工控制的基础上发展而来的，由检测仪表、 计算机装置、自控阀门组成的自动控制系统分别代替人的眼睛观 察、大脑判断决策、手动操作。
计算机自动控制系统示意图
化工过程（或化工设备） （物理量） 一次仪表 执行机构 （自控阀门） 二次仪表 （变送器） 4～20mA 0～5V 计算机控制装置 仪表（一次和二次仪表） 计算机主机（硬件、软件） A/D、D/A（模入、模出） 控制软件（平台软件及二次开 发的控制应用软件）
TC
LC
例
采用提馏段温控
进料波动且不可控
进料 FC TC 精 馏 塔
如蒸汽压力波动 可采用前馈—串级控制方案 保持塔底温度恒定 特点： 塔顶或塔底温度控制，简单易行， 但产品纯度较高时，各塔板间温差 很小，故测温元件的灵敏度要求较 蒸汽 高，且不能克服压力，杂质的干扰。 温差控制
1、目的： 克服压力波动引起的温度变化。当压力波动 引起各板上温度方向一致时，两板间温差变化不大
载热体 载热体
如果载热体压力不稳定可用串级控制 2、控制载热体旁路流量 当载热体流量不允许变动时 注意 不用三通阀进行合流或分流控制， 用阀控制旁路和载热体都是不合理的。
TC
TC
FC 旁路 G2 t2 t1
3、控制被加热流体自身流量 4、控制被加热流体自身流量的旁路 当加热流体流量不允许变动时 二、载热体进行冷凝的加热器自动控制 1、控制蒸汽流量 蒸汽压力恒定： 蒸汽压力变化： 反应快 简单控制 串级控制
一、离心泵
目的：将排出流量稳定在一定值上。 控制方案： 1、控制泵的出口阀门开度 阀门开度↑→ 管路阻力↓→ 流量↑ →压头↓ 泵的流量特性曲线：A 管路特性曲线：1、 2、3 注意：不能将控制阀装在泵的吸入管线上 特点： 简单可行，应用广泛。但小流量时效率低， 故要求排出量>=30%正常值。