精馏塔和自动控制
典型化工单元的控制案例—精馏塔的控制(工业仪表自动化)

1、精馏塔温度控制为 什么常用灵敏板上的温度作 为被控变量?
2、精馏塔精馏段温度控 制为什么改变回流量而不改 变再沸器的加热量?
精馏塔是化工生产中重 要的分离设备,它利用混合 物中各组分挥发度的不同, 将混合物组分进行分离并达 到规定的纯度要求。
CONTENTS
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有些干扰是可控的,有些干扰 是不可控的。一般对可控的主要 干扰可采用定值控制系统加以克 服。然而对不可控的干扰,它们 最终将反映在塔顶馏出物与塔底 采出量的产品质量上。
思考题
1、精馏塔液相进Байду номын сангаас流量 增加对塔顶产品有什么影响?
2、精馏塔塔压增加对塔 顶产品和塔底产品有什么影 响?
CONTENTS
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塔压定值控制
进料流 量控制
回流量定 值控制
塔釜液 位控制
回流罐液 位控制
质量控制系统
03
塔压定值控制
A B
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在实际生产过程中,由 于不同的物料性质,精馏塔 的类型不同,生产产品纯度 的要求不同等情况,可根据 现场具体情况采用各种不同 的控制方法。。
精馏塔的自动控制

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2.保证平稳操作
第三节 精馏塔的自动控制
第三节 精馏塔的自动控制
为保证正常操作,需规定某些参数的极限值为约束条件。
第三节 精馏塔的自动控制
节能要求和经济性 在精馏操作中,质量指标、产品回收率和能量消耗均是要控制的目标。 其中质量指标是必要条件,在质量指标一定的前提下,应在控制过程中使产品产量尽量高一些,同时能量消耗尽可能低一些。
提馏段温控的主要特点与使用场合:
第三节 精馏塔的自动控制
2.精馏塔的精馏段温控
第三节 精馏塔的自动控制
以精馏段温度作为衡量产品质量的间接指标,而以改变回流量作为控制手段的方案,就称为精馏段温控。 图10-43 精馏段温控的控制方案示意图
采用了精馏段温度作为间接质量指标,因此它能较直接地反映精馏段的产品情况。当塔顶产品纯度要求比塔底严格时,一般宜采用精馏段温控方案。
为了保证塔的平稳操作,必须把进塔之前的主要可控干扰尽可能预先克服,同时尽可能缓和一些不可控的主要干扰。
为了维持塔的物料平衡,必须控制塔顶馏出液和釜底采出量,使其之和等于进料量,而且两个采出量变化要缓慢,以保证塔的平稳操作。
塔内的持液量应保持在规定的范围内。控制塔内压力稳定,对塔的平稳操作是十分必要的。
第三节 精馏塔的自动控制
一、工艺要求
1.保证质量指标
对于一个正常操作的精馏塔,一般应当使塔顶或塔底产品中的一个产品达到规定的纯度要求,另一个产品的成分亦应保持在规定的范围内。为此,应当取塔顶或塔底的产品质量作被控变量,这样的控制系统称为质量控制系统。 质量控制系统需要能测出产品成分的分析仪表。
第三节 精馏塔的自动控制
图10-44 ΔT-x曲线
温差与产品纯度之间并非单值关系。
精馏塔压力自控流程讲解

精馏塔压力自控流程讲解下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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浅析精馏塔自动控制系统设计与应用

2018年09月气,这两者都是腐蚀性介质,他们贯穿系统的整个部分。
所以设备的腐蚀问题一直是装置平稳运行的最大阻力。
反应器床层积炭、积硫,会造成超温、压降增大,降低硫转化率。
加氢反应器入口温度过低会影响到反应器催化剂的活性,导致尾气SO 2排放不达标。
因此设备也是排放达标与否的关键因素。
3针对降低SO 2排放制约因素的改进方法3.1优化原料由于上游酸性水汽提装置产生的酸性气含有较多的氨,所以就需要对酸性水汽提装置的操作进行优化、稳定操作,同时需要在溶剂再生装置内增加富胺液闪蒸罐以便可以提高富胺液的停留时间同时可以提高脱油工作的实际操作。
相关工作人员在进行上游当中的加氢设备操作非计划停工时要注意含氨的酸性气量要低于清洁酸性气量,同时还需要在保证净化后的水在合格的情况下降低酸性气中的氨含量,以便可以有效的降低制硫过程中氨所发生的副反应。
由此一来,通过这类方法就可以将硫磺回收装置中的SO 2的排放浓度稳定在100mg/立方米左右[3]。
3.2改进工艺由于制硫工艺会受制在整体工艺操作弹性之内,所以为了可以消除这种限制就需要对工艺方式进行改进,以便可以降低SO 2的排放,从而提高硫磺回收装置在实际应用中的有效性。
对酸性气流量进行控制与稳定的过程中调整配风比的操作,将H 2S/SO 2之间的比值控制并稳定在2:1前后。
与此同时还可以增加贫胺液再生系统的循环量,以便可以减少由上游装置不稳定而产生的贫胺液对H 2S 吸收效果不佳的事情发生。
除此之外,还可以将液硫脱气废气的传统焚烧方式改为制硫焚烧方式,由于酸性气中含有的烃成分与氢气较多,所以焚烧过程中的温度就需要控制在1250℃左右,在实际焚烧的过程中,水蒸气会对焚烧炉内的温度造成一定的影响,所以采用制硫焚烧的方式可以有效的降低SO 2的质量浓度。
3.3更换设备制硫焚烧炉的内部结构在实际应用的过程中可以有效的解决炉径大以及内异径位置脱落的现象。
传统的刚玉质浇注料材质,由于其抗热振性能较差,较易出现剥落、脱落等情况。
精馏塔控制

V SθF,F ,Z F B ,X B L R D ,X D 图1 精馏塔的物料流程图精馏塔控制及设计摘要:精馏操作是化工生产过程中一个十分重要的环节,精馏的实质,就是利用混合物中各组分具有不同的挥发度,即在同一温度下各组分的蒸汽压不同这一性质,使液相中的轻组分转移到汽相中,而汽相中的重组分转移到液相中,从而实现分离的目的。
关键词 自动化控制 物料平衡和能量平衡 温度控制一、精馏塔介绍一般精馏装置由精馏塔塔身、冷凝器、回流罐以及再沸器等设备组成,如图(1)精馏塔的物料流程图中所示。
精馏塔的控制直接影响到工厂的产品质量、产量和能量的消耗.。
随着化工的迅速发展,精馏操作应用越来越广泛。
由于所分离的物料组分不断增多,对分离产品的纯度要求亦不断提高,这就对精馏的控制提出了更高的要求。
此外,对于精密精馏,由于所分离产品的纯度要求很高,若没有相应的自动控制与其配合,就难于达到预期的效果。
因此,精馏塔的自动控制极为重要,亦很受到人们的注意。
二、精馏塔的控制要求精馏塔的控制目标是,在保证产品质量合格的前提下,回收率最高和能耗最低,或使塔的总收益最大,或总成本最小,一般来讲应满足如下三方面要求。
(1)质量指标 塔顶和塔底产品之一应保证合乎规定的纯度,另一产品的成分亦应维持在规定范围;或者塔顶和塔底的产品均应保证一定的纯度。
就二元组分精馏塔来说,质量指标的要求就是 使塔顶产品中的轻组分含量和塔底产品中重组分的含量符合规定的要求。
而在多元组分精馏塔中,通常仅对产品质量影响较大的关键组分可以控制。
(2)物料平衡和能量平衡塔顶馏出液和塔底釜液的平均采出量之和应该等于平均进料量,而且这两个采出量的变动应该比较和缓,以利于上下工序的平稳操作,塔内及顶、底容器的蓄液量应介于规定的上下限之间。
精馏塔的输入、输出能量应平衡,使塔内操作压力维持稳定。
(3)约束条件为保证精馏塔的正常、安全操作,必须使某些操作参数在约束条件之内,常用的精馏塔限制条件为液泛限、漏液限、压力限及临界温差限等。
(工业过程控制)16.精馏塔控制

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原料的筛选与清洗
去除原料中的杂质和污染 物,确保原料的质量和纯 度。
原料的破碎与混合
将大块原料破碎成小块, 并与其他原料进行均匀混 合,以提高后续处理的效 率。
原料的干燥与除湿
去除原料中的水分或其他 挥发性组分,以满足精馏 塔处理的要求。
精馏塔的操作流程
原料的加热与汽化
01
将原料加热至汽化状态,以便在精馏塔中进行分离。
精馏塔控制
目录
• 精馏塔控制概述 • 精馏塔的工艺流程 • 精馏塔的控制策略 • 精馏塔的优化与改进 • 精馏塔的未来发展与展望
01
精馏塔控制概述
精馏塔的工作原理
精馏塔是一种用于分离液体混合 物的工业设备,其工作原理基于 物质间沸点的不同来实现分离。
原料液进入精馏塔后,在塔内加 热至沸腾,不同沸点的组分在蒸 汽和液体的相变过程中得以分离。
详细描述
为了减小压力波动,可以采用多级控 制、前馈控制和反馈控制等策略,以 及使用先进的控制算法如PID控制器 和神经网络控制器等。
液位控制
液位是精馏塔操作的另一个重要参数,液位的变化会 影响到产品的质量和产量。
输入 标题
详细描述
通过调节精馏塔的进料流量和塔顶、塔底的排放量, 可以控制精馏塔的液位,使其保持在适宜的范围内。
精馏塔控制的挑战
精馏塔是一个多变量、强耦合、 非线性的复杂系统,控制难度
较大。
操作条件如进料流量、温度、 压力等的变化以及物料的特 性差异都可能影响精馏效果。
此外,精馏塔的动态特性和外 部干扰因素也可能对控制效果 产生影响,如蒸汽压力波动、
进料组成变化等。
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精馏塔的工艺流程
原料的预处理
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精馏塔的自动控制 ppt课件

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第三节 精馏塔的自动控制
二、精馏塔的干扰因素
化学工业出版社
图10-41 精馏塔的物 料流程图
1.进料流量F的波动(*) 2.进料成分ZF的变化(*) 3.进料温度TF的变化 4.再沸器加热剂(如蒸汽)加入热量 的变化
5.冷却剂在冷凝器内除去热量的变化
6.环境温度的变化
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第三节 精馏塔的自动控制
精馏塔的自动控制
第三节 精馏塔的自动控制
一、工艺要求
化学工业出版社
1.保证质量指标
对于一个正常操作的精馏塔,一般应当使塔顶或 塔底产品中的一个产品达到规定的纯度要求,另一个 产品的成分亦应保持在规定的范围内。为此,应当取 塔顶或塔底的产品质量作被控变量,这样的控制系统 称为质量控制系统。
质量控制系统需要能测出产品成分的分析仪表。
(2)当干扰首先进入提馏段时(液相进料), 用提馏段温控就比较及时,动态过程也比较快。
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第三节 精馏塔的自动控制
化学工业出版社
2.精馏塔的精馏段温控
以精馏段温度作为衡量产品质量的间接指标,而以改变 回流量作为控制手段的方案,就称为精馏段温控。
图10-43 精馏段温控的控制方案示意图
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第三节 精馏塔的自动控制
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化学工业出版社
三、精馏塔的控制方案
1.精馏塔的提馏段温控
以提馏段温度作为衡量产品质量的间接指标,而以改变再 沸器加热量作为控制手段的方案,就称为提馏段温控。
图10-42 提馏段温控的控制方案示意图
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第三节 精馏塔的自动控制
化学工业出版社
提馏段温控的主要特点与使用场合:
(1)采用了提馏段温度作为间接质量指标,因 此它能较直接地反映提馏段产品情况。将提馏段 温度恒定后,就能较好地保证塔底产品的质量达 到规定值。
精馏塔操作及自动控制系统的改进

中国氯碱China Chlor-Alkali第1期2019年1月No.1Jan.熏2019精馏塔操作及自动控制系统的改进丁铁福,徐宏(浙江衢化氟化学有限公司,浙江衢州324004)摘要:介绍了蒸汽压力波动对精馏塔操作的不利影响,阐述了各种波动针对性的实际操作方法,并对蒸汽进料量进行了自动控制系统及操作方法改进,使精馏塔操作更简单合理。
关键词:精馏塔;操作;蒸汽压力;灵敏板;温度;串接;自动中图分类号:TQ051.8+1文献标识码:B文章编号:1009-1785(2019)01-0031-02Improvement of distillation tower operation and automatic controlsystemDING Tie-fu ,XU Hong(Zhejiang Quhua Fluor-Chemistry Co.,Ltd.,Quzhou 324004,China )Abstract :This paper introduces the adverse effect of steam pressure fluctuation on distillation toweroperation ,and expounds various practical operation methods of fluctuation.The automatic control system and operation method of steam feed are improved.The operation of distillation tower become more and more simple and reasonable.Key words :distillation column ;operation ;steam pressure ;sensitive plate ;temperature ;serialconnection ;automatic在含氯产品生产过程中,各种产品需要通过精馏操作进行分离,但由于公用系统不稳定的原因,含氯产品生产装置经常受外界蒸汽压力、流量、温度等因素波动的影响,为了确保装置稳定高负荷运行,避免产品质量不稳定,降低能耗及物料损耗,对精馏塔运行的各种参数在蒸汽波动时进行了分析与对比,并结合实际提出了控制系统改进方案,使精馏塔的操作不断完善,操作更为简便、稳定。
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精馏塔与自动控制
摘要:在化工领域里,精馏塔是一种常见的用来分离提纯相关组分的设备,而计算机技术的应用使得精馏塔的控制实现自动化,促进了工艺的优化。
随着科技的不断进步以及质量体系促使的工艺技术日益严格精细化,传统的操作方式已经变得越来越无法满足现今行业要求的高效率与高质量。
为解决上述缺陷,实现精细有效化的对体系温度的掌控,采用计算机来实现的自动化温度控制系统,经过相应的改装调试后运用到精馏分离的过程中。
一、精馏塔( Rectification Tower)
精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置。
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。
1. 简介( Introduction )
a、精馏原理(Principle of Rectify)
蒸馏的基本原理是将液体混合物多次部分气化和部分冷凝,利用其中各组份挥发度不同(相对挥发度,a)的特性,实现分离目的的单元操作。
蒸馏按照其操作方法可分为:简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。
b、过程简述(Introduction of procedure)
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。
c、存在问题(Problems existen)
然而,纵观化工工艺过程,整个冷凝体系的温度控制很难实现精细化。
这会造成部分物质以及杂质表现出来的物化性质难以区分。
即需
要体系中不可避免的混入了其他杂质的,无疑整个精馏分离过程
的目的大打折扣。
针对这种情况,实际生产中往往采取提升系统温度的办法来解决,但另一方面温度越高时则一些有用物质会呈现难以完全冷凝回流的状况,进而分离效果的产量下降。
2■解决方法(Solution)
根据精馏原理以及对过程的分析,温度控制的精细程度决定了精馏效果的好坏。
在实际生产的实施过程,可变因子以及影响因子都客观存在。
而且需要操作控制的变量亦多,各种变量的相互组合都可能导致偏离所需要目标的结果,因此精细准确的自动化系统条件控制无论是在工艺效率实现还是整个的质量体系都扮演相当重要的角色。
、自动控制(Automatic Control)
1■概念(Concep)
指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置,使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
自动控制是相对人工控制而言的。
2应用(Application)
反馈调节是自动控制的核心,例如温度自动控制就是将温度作为输出量,用来调节加热与散热,从而达到温度恒定的目的。
将自动控制用于精馏塔的温度调节,可以大大提高精馏的效率及质量。
精馏塔顶部的冷凝体系温度由温控制系统监测,体系里安装有灵敏的温度传感器,随着精馏塔顶端组分的变化而改变。
系统设定一定的监测温度线,如果体系温度出现异常超过限制,则自动监测控温系统中会自动调整,重新设置温度以及改变适宜的组分回流比来快速解决如果精馏塔端蒸汽体系的温度超过控制范围,即体系里未凝洁物质比率上升,这时总系统快捷改变温度、并减低回流比。
反之亦然,自动控制系统会调节体系始终保证在恒定适宜的条件下进行精馏过程。
这样,冷凝器控制的操作完全由自动化的程序实现精细准确的监控,避免人工来改变体系温度以及回流比,最终实现产品质量的最优化。
三、精馏塔与自动控制( Rectification Tower and Automatic Control)
1.自动化控制下的气液平衡
精馏工序的操作本质是三个化学平衡的体现,分别为物料、相态以及热平衡,它们紧密牵连。
如蒸汽压力改变时,会很快改变塔底的实际蒸发量,直接导致体系内热非平衡,气液相态亦随之不均衡。
故
生产过程的关键在于热量与蒸汽量的平衡状态。
在其他不变的条件下流速与蒸发量以及精馏塔的塔差成正比,依此可通过改变精馏塔两端的压力实现对蒸发量的控制。
自动系统过程中采取进料量和塔釜压力相串级的方式,塔底压力电子信号会传递至流量调节阀系统,调节阀会自动化调整流量。
进料量的实时最适变化可以达到塔釜压力的相对稳定,避免了整个过程的最终分离效果受到的进料量波动影响。
2. 精馏塔的温度控制
(1)精馏段温控灵敏板取在精馏段的某层塔板处,称为精馏段温控。
适用于对塔顶产品质量要求高或是气相进料的场合。
调节手段是根据灵敏板温度,适当调节回流比。
例如,灵敏板温度升高时,则反映塔顶产品组成Zn 下降,故此时发出信号适当增大回流比,使XD 上升至合格值时,灵敏板温度降至规定值。
(2)提馏段温控灵敏板取在提馏段的某层塔板处,称为提馏段温控。
适用于对塔底产品要求高的场合或是液相进料时,其采用的调节手段是根据灵敏板温度,适当调节再沸器加热量。
例如,当灵敏板温度下降时,则反映釜底液相组成Xw 变大,釜底产品不合格,故发出信号适当增大再沸器的加热量,使釜温上升,以便保持工作的规定值。
3)温差控制当原料液中各组成的沸点相近,而对产品的纯度要求又较高时不宜采用一般的温控方法,而应采用温差控制方法。
温差控制是根据两板的温度变化总是比单一板上的温度变化范围要相对大得多的原理来设计的,采用此法易于保证产品纯度,又利于仪表的选择和使用。
3. 应用实例
PVC 工业化的生产过程中精馏工序是通过高低沸塔来实现的,其中最关键的技术在于精馏塔顶部冷凝器体系温度的精细化控制,这也是
整个PVC 工业化生产的瓶颈部分。
随着技术的发展,将自动化控制系统装配于PVC 精馏工序的冷凝工段,以实际数据来看比之常规手段有明显优势。
a、VC 低沸塔体系
VC 低沸体系是用来分离沸点低于VC 的乙炔等组分。
实际情况中往往因为两者在一些性质方面表现的较相同,且液相的乙炔组分能够与氯乙烯液相体系相混溶,这样实际的低沸分析目的不能高效实现。
根据实际情况,采取在冷凝器系统装配上计算机自动化控制系统。
它能够实现对精馏塔顶端物系温度的实时监测,且根据实际情况实现自动调整,达到精确控制冷凝体系温度的目的,避免过高或者过低等异常情况。
自动化控温后进而可实现精馏塔顶端回流比和回流量的最
优化
b、VC 高沸塔体系
低沸塔的馏分VC 液再通过高沸塔体系的精馏过程分离出高沸点物,高纯度气相态的VC 从精馏塔顶通过经冷凝系统,转换为成品馏出。
实际生产过程中,传统的冷凝系统控制时常达不到温度的精细化控制,最终影响到产品的质量。
而一旦也在高沸塔冷凝系统装配计算机自
动温度系统,计算机实时监测塔顶及冷凝体系温度,自动的控制回流量和回流比数值,实现整个过程的操作效率最大化。
四、新趋势
超重力精馏塔
近年来出现的超重力精馏技术,利用高速旋转产生的数百至千倍重力的超重力场代替常规的重力场,极大地强化气液传质过程,将传质单元高度降低 1 个数量级。
从而使巨大的塔设备变为高度不到 2 米的超重力精馏机,达到增加效率、缩小体积的目的。
超重力精馏改变了传统的塔设备精馏模式,只要在室内厂房里就可以实现连续精馏过程。
对社会的发展而言可节省钢材资源,延长地球资源的使用年限;
对企业的发展而言,可以节约场地与空间资源,减少污染排放,提高产品质量,改善经营管理模式,降低生产劳动强度,增加生产的安全性。
超重力精馏塔与自动控制结合,可以在重力场与温度两个方面同
时提高精馏塔的精馏效率,大大促进产业发展。
五、结语
在化工生产的精馏工艺中,自动化系统的导入,一方面实现了操作的简单,快捷化,节省的人力成本;另一方计算机的分析以及传感的灵敏性保证系统对于体系参数的实时精确控制,做到实时控制,快速自动调整,亦是工艺的最优化体现,是实现产品经济最大化的保证。