精馏塔控制系统

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精馏塔温度控制系统设计

精馏塔温度控制系统设计

精馏塔温度控制系统设计精馏塔是一种常见的化工设备,用于分离液体混合物中的成分。

精馏塔温度控制系统的设计是确保精馏塔能够稳定运行,提高产品质量和产量的关键。

下面将详细介绍精馏塔温度控制系统的设计原理和步骤。

精馏塔温度控制系统的设计原理是根据精馏塔内部的物料性质和工艺要求,通过控制介质的流量和温度来实现温度的稳定控制。

精馏塔内部通常分为多个段落,每个段落都有一个特定的温度要求。

温度的控制涉及到对塔釜的加热和冷却以及介质的流量调节。

1.确定控制目标:根据工艺要求和产品规格,确定需要控制的温度范围和偏差,以及控制精度要求。

2.确定控制方法:根据工艺特点和实际情况,选择适合的控制方法。

常见的控制方法包括比例控制、比例积分控制、比例积分微分控制等。

3.确定传感器:选择合适的温度传感器,用于测量精馏塔内部的温度。

常见的温度传感器包括热电偶、热敏电阻等。

4.确定执行器:根据控制目标和方法,选择合适的执行器。

常见的执行器包括电动调节阀、蒸汽控制阀等。

5.设计控制回路:根据控制方法和控制器的性能,设计控制回路。

控制回路包括传感器、控制器和执行器。

6.参数整定:根据实际情况和反馈调整,优化控制回路的参数。

参数整定通常包括比例增益、积分时间和微分时间等。

7.验证和优化:通过实际运行验证控制系统的性能,并根据实际情况进行反馈调整和优化。

总之,精馏塔温度控制系统的设计是确保精馏塔能够稳定运行,提高产品质量和产量的关键。

设计步骤包括确定控制目标、控制方法、传感器和执行器的选择、设计控制回路、参数整定以及验证和优化。

合理的设计能够使温度控制更加稳定和可靠。

精馏塔回流罐液位控制系统设计

精馏塔回流罐液位控制系统设计

精馏塔回流罐液位控制系统设计
系统结构设计:
精馏塔回流罐液位控制系统的结构设计通常包括液位传感器、液位控
制器、执行器以及控制回路。

其中,液位传感器用于实时测量液位,并将
测量值传输给液位控制器;液位控制器通过对接收到的液位信号进行处理,并输出控制信号给执行器,以调节回流液流入罐内的流量。

传感器选择:
在液位传感器的选择上,可以考虑使用压力传感器、雷达传感器、超
声波传感器等。

不同的传感器具有不同的测量原理和特性,选择合适的传
感器需要考虑到系统的要求,例如精度、可靠性、响应速度等。

液位控制器选择:
液位控制器的选择可以根据控制要求和技术特性进行。

常见的液位控
制器包括PID控制器、模糊控制器、自适应控制器等。

选择合适的液位控
制器需要考虑到系统的动态性能、抗干扰能力、稳态误差等因素。

控制策略设计:
控制参数调整:
控制参数调整是液位控制系统设计中一个重要的环节。

通过对液位控
制器的参数进行调整,可以提高系统的响应速度、稳定性和抗干扰能力。

常用的方法包括试验法、数学建模法、自整定法等。

系统性能评估:
对于设计好的精馏塔回流罐液位控制系统,需要进行系统性能评估。

评估指标通常包括系统的稳态误差、调节时间、超调量等。

通过对系统性能的评估,可以判断设计的优劣,并进行优化改进。

总结:
精馏塔回流罐液位控制系统设计是一个综合性的工程项目,需要考虑多个因素的综合影响。

通过合理的系统结构设计、传感器选择、液位控制器选择、控制策略设计、参数调整和系统性能评估,可以设计出一个性能优良的精馏塔回流罐液位控制系统。

精馏塔控制系统设计

精馏塔控制系统设计

精馏塔控制系统设计精馏塔控制系统是指用于控制精馏装置运行的自动化系统。

精馏塔是化工过程中常用的一种分离设备,用于将混合物按照不同组分进行分离,并获得精馏产品。

精馏塔控制系统设计的目标是实现对塔内温度、压力、流量等参数的自动调节,以保持塔的稳定运行和达到设定的产品品质和产量要求。

1.系统的安全性:由于精馏塔操作涉及到高温高压的条件,系统的安全性是首要考虑因素。

安全系统应该能及时发现并处理可能的危险情况,如超压、超温等,确保塔内的操作条件始终处于安全范围内。

2.过程控制策略:根据塔的物料性质和操作要求,设计合理的控制策略。

常见的控制策略包括温度控制、压力控制、流量控制等。

需要根据塔内的反应动力学特性和传热传质特性来优化控制策略,比如采用多变量控制或者模型预测控制等。

3.仪表设备选型:根据控制策略选择合适的仪表设备,如温度传感器、压力传感器、流量计等。

仪表设备应具有高精度、稳定性好和耐高温高压等特点,以满足精馏塔操作的要求。

4.控制系统架构设计:根据控制策略和仪表设备的选择,设计控制系统的架构。

控制系统通常包括传感器、执行器、控制器和通信网络等部分。

传感器用于测量塔内的物理参数,执行器用于调节塔内的操作条件,控制器用于处理传感器的测量信号并确定下一步的控制策略,通信网络用于传输和共享数据。

5.监控系统设计:精馏塔的操作过程需要实时监控,及时发现和处理异常情况。

监控系统应能对塔内各项参数进行实时显示和记录,并提供报警、故障诊断和数据分析等功能。

监控系统可以采用人机界面、数据采集系统、故障诊断系统等多种形式。

在精馏塔控制系统的设计中,需要充分考虑各种可能的操作变量、工艺的稳定性、产量和能耗等方面的要求。

通过合理的控制系统设计,可以实现对精馏塔的准确控制,提高产品质量和产量,降低能耗和运行成本。

精馏塔PID控制系统简介

精馏塔PID控制系统简介

精馏塔PID控制系统简介一、PID控制系统单回路控制系统通常是指由一个检测元件及一个变送器、一个控制器、一个执行器、一个被控对象所组成的一个闭合回路的控制系统,又称简单控制系统或单参数控制系统。

单回路控制系统是所有过程控制系统中最简单、最基本、应用最广泛和最成熟的一种,约占控制回路的80%以上,适用于被控对象滞后时间较小、负荷和干扰变化不大、控制质量要求不很高的场合。

控制器在冶金、石油、化工、电力等各种工业生产中应用极为广泛。

要实现生产过程自动控制,无论是简单的控制系统,还是复杂的控制系统,控制器都是必不可少的。

控制器是工业生产过程自动控制系统中的一个重要组成部分。

它把来自检测仪表的信号进行综合,按照预定的规律去控制执行器的动作,使生产过程中的各种被控参数,如温度、压力、流量、液位、成分等符合生产工艺要求。

主要介绍在工业控制中有一定影响力的DDZ-Ⅲ型控制器的控制规律、构成原理和使用方法。

二、控制器的控制规律:在自动控制系统中,由于扰动作用的结果使被控参数偏离给定值,从而产生偏差,控制器将偏差信号按一定的数学关系,转换为控制作用,将输出作用于被控过程,以校正扰动作用所造成的影响。

被控参数能否回到给定值上,以怎样的途径、经过多长时间回到给定值上来,即控制过程的品质如何,不仅与被控过程的特性有关,而且也与控制器的特性,即控制器的规律有关。

所谓控制器的控制规律,就是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律。

这种规律反映了控制器本身的特性。

控制器的基本控制规律由比例(P)、积分(I)、微分(D)三种。

这三种控制规律各有其特点。

三、精馏塔主要测量控制点的测控方法、装置和设备的报警连锁简介1、塔釜上升蒸汽量的控制:塔釜上升蒸汽量是由塔釜加热电压来决定的,控制塔釜加热电压即可控制塔釜上升蒸汽量执2、回流比控制:3、塔釜液位控制液位设置有上、下限报警功能:当塔釜液位超出上限报警值时,仪表输出报警信号给塔釜常闭电磁阀,电磁阀接收到信号后开启,塔釜排液;当塔釜液位降至上限报警值以下时,仪表停止输出信号,电磁阀关闭,塔釜停止排液。

精馏塔提馏段温度控制系统.doc

精馏塔提馏段温度控制系统.doc

University of South China过程控制仪表课程设计设计题目:精馏塔提馏段温度控制系统**:***班级:自动化073班学号:***********指导教师:高飞燕唐耀庚2 0 1 0年12 月31日1、系统简介精馏操作是炼油、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工厂的产品的质量、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多输出的对象,它由很多级塔板组成,内在机理复杂,对控制要求又大多较高。

这些都给自动控制带来一定的困难。

同时各塔工艺结构特点有千差万别,这需要深入分析特性,结合具体塔的特点,进行自动控制方案设计和研究。

精馏塔的控制最终目标是:在保证产品质量的前提下,使回收率最高,能耗最小,或使总收益最大。

在这个情况为了更好实现精馏的目标就有了提馏段温度控制系统的产生。

按提馏段指标的控制方案:当塔釜液为主要产品时,常常按提馏段指标控制。

如果是液相进料,也常采用这类方案。

这是因为在液位相进料时,进料量的变化,首先影响到塔底产品浓度,塔顶或精馏段塔板上的温度不能很好地反映浓度的变化,所以采用提馏段控制温度比较及时。

另外如果对釜底出料的成分要求高于塔顶出料,塔顶或精馏段板上温度不能很好反映组分变化和实际操作回流比大于几倍最小回流比时,可采用提馏段控制。

提馏段温度是衡量质量指标的间接指标,而以改变再沸器加热量作为控手段的方案,就是提馏段温控。

2、设计方案及仪表选型2.1控制方案的确定图2-1是精馏塔底部示意图,在再沸器中,用蒸汽加热塔釜液产生蒸汽,然后在塔釜中与下降物料进行传热传质。

为了保证生产过程顺利进行,需要把提馏段温度θ。

保持恒定。

为此在蒸汽管路上装上一个调节阀,用它来控制加热蒸汽流量。

从调节阀的做到温度θ发生变化,需要相继通过很多热容积。

实践证明,加热蒸汽压力的波动对θ的影响很大。

此外,还有来自液相加料方面的各种干扰,包括它的流量、温度和组分等,它们通过提馏段的传质过程,以及再沸器中传热条件(塔釜温度、再沸器液面等),最后也影响到温度θ。

5.1 精馏塔控制系统

5.1 精馏塔控制系统

第五章
(1)温差控制
精馏塔控制系统
在精馏中,任一塔板的温度是成分与压力的函数,影响温度变化的因素 可以是成分,也可以是压力。在一般塔的操作中,无论是常压塔、减压塔还 是加压塔,压力都是维持在很小范围内波动的,所以温度与成分才有对应关 系。但在精密精馏中,要求产品纯度很高,两个组分的相对挥发度差值很小, 由于成分变化引起的温度变化较压力变化引起温度的变化要小得多,所以微 小压力波动也会造成明显的效应。例如,苯-甲苯-二甲苯分离时,大气压变 化6.67 kPa,苯的沸点变化2 ℃,已超过了质量指标的规定。这样的气压变 化是完全可能发生的,由此破坏了温度与成分之间的对应关系。所以在精密 精馏时,用温度作为被控变量往往得不到好的控制效果,为此应该考虑补偿 或消除压力微小波动的影响。 选择温差信号作为间接质量指标时,测温点应按下述方法确定。如塔顶 馏出液为主要产品时,一个测温点应放在塔顶(或稍下一些),即成分和温 度变化较小、比较恒定的位置;而另一个检测点放在灵敏板附近,即成分和 温度变化较大、比较灵敏的位置上。然后取上述两个测温点的温度差∆T作 为被控变量,此时压力波动的影响几乎相互抵消。
第五章
精馏塔控制系统
在一定的纯度要求下,增加塔内的上升蒸汽是有利于提高产品回 收率的,但同时也意味着再沸器的能量消耗要增大。况且,任何事物 总是有一定限度的。在单位进料量的能耗增加到一定数值后,再继续 增加塔内的上升蒸汽,则产品回收率就增长不多了。精馏塔的操作情 况,必须从整个经济效益来衡量。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 量指标一定的条件下应在控制过程中使产品的产量尽可能提高一些, 同时能量消耗尽可能低一些。 (4)约束条件 ) 为确保精馏塔的正常、安全运行,必须使某些操作参数限制在约 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。 ① 所谓液泛限,也称气相速度限,即塔内气相速度过高时,雾 沫夹带十分严重,实际上液相将从下面塔板倒流到上面塔板,产生液 泛,破坏正常操作。 ② 漏液限也称最小气相速度限,当气相速度小于某一值时,将 产生塔板漏液,使塔板效率下降。防止液泛和漏液,可以通过塔压降 或压差来监视气相速度。

精馏塔的控制课件

精馏塔的控制课件
人工智能与大数据
利用人工智能和大数据技术对精馏过程进行建模、预测和控制是未来的 研究热点之一。这将有助于实现更加精细和智能化的生产管理。
精馏塔的发展对工业应用的影响和意义
提高产品质量和收率
精馏技术的进步有助于提高产品的质量和收率,进而提高企业的 竞争力。
降低生产成本
通过高效节能技术和自动化智能化控制,精馏塔的发展可以降低生 产成本,提高企业的经济效益。
该企业采用了计算机模拟技术, 对乙烯/乙烷分离塔进行了模拟。 通过模拟,可以得出塔内各处 的温度、压力、组成等参数, 从而了解塔的性能和操作状况。
根据模拟结果,该企业采取了 一系列优化措施,包括改变进 料位置、调整操作参数等。这 些措施有效地提高了乙烯和乙 烷的分离效果,降低了能耗和 物耗。
案例三
诊断流程
按照“先易后难、先局部后整体”的 原则,逐步排查故障原因,并采取相 应的措施进行修复。
精馏塔的预防措施和安全注意事项
定期检查
防止堵塞
定期对精馏塔进行检查和维护,确保设备 正常运行。
定期清理塔内杂物,防止塔板和填料堵塞。
注意安全
严格控制工艺参数
在操作过程中要注意安全,避免发生泄漏、 火灾等事故。
特点
填料塔具有结构简单、压力降小、操作稳定等优点;板式塔具有分离效率高、操 作弹性大等优点;喷射精馏塔则具有处理能力大、节能效果显著等优点。不同类 型的精馏塔各有其优缺点,应根据实际需求选择合适的类型。
02
精馏塔的控制系统
精馏塔控制系统的组成和作用
组成
精馏塔控制系统通常由检测元件、控制元件、执行机构和被 控对象组成。
精馏塔的控制
contents
目录
• 精馏塔概述 • 精馏塔的控制系统 • 精馏塔的模拟和优化 • 精馏塔的故障诊断和预防措施 • 精馏塔的发展趋势和研究方向 • 精馏塔的应用案例分析

基于经典控制的精馏塔温度控制系统设计

基于经典控制的精馏塔温度控制系统设计

基于经典控制的精馏塔温度控制系统设计
精馏塔温度控制系统是用于控制精馏塔内的温度,以确保塔内的操作温度保持在期望的设定值上的一种系统。

在这个系统中,温度传感器测量塔内的温度,并将测量值反馈给控制器。

控制器根据测量值与设定值之间的误差,通过调节加热或冷却装置的输出来控制塔内的温度。

设计一个基于经典控制的精馏塔温度控制系统需要以下几个步骤:
1. 系统建模:首先,需要对精馏塔温度控制系统进行建模,以了解系统的动态特性和行为。

这可以通过分析物理方程和系统传递函数来完成。

2. 控制器选择:根据系统的特性和要求,选择合适的经典控制器。

常见的经典控制器包括比例(P)、积分(I)和微分(D)控制器,以及它们的组合形式,如PID控制器。

3. 控制器参数调整:对选择的控制器进行参数调整,以确保系统的稳定性和性能。

参数调整的目标是使系统的响应快速而稳定,同时尽量减小超调和振荡。

4. 控制器实现:将调整好的控制器实现在硬件或软件上,使其能够读取温度传感器的测量值,并根据设定值和测量值之间的误差来控制加热或冷却装置的输出。

5. 系统测试和优化:对控制系统进行实际测试,并根据测试结果进行优化。

通过观察系统的响应,调整控制器的参数,以达到更好的控制效果。

总结起来,设计一个基于经典控制的精馏塔温度控制系统需要进行系统建模、控制器选择、参数调整、实现和系统测试等步骤。

通过这些步骤,可以设计出一个能够准确控制精馏塔温度的控制系统,并满足系统性能要求。

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第6章精馏塔控制系统6.1 概述精馏是化工、石油化工、炼油生产过程中应用极为广泛的传质传热过程。

精馏的目的是利用混合液中各组分具有不同挥发度,将各组分分离并达到规定的纯度要求。

精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度,即同一温度下各组分的蒸汽分压不同,使液相中轻组分转移到气相,气相中的重组分转移到液相,实现组分的分离。

轻组分的转移提供能量;冷凝器将塔顶来的上升蒸汽冷凝为液相,并提供精馏所需的回流。

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。

因此,熟悉工艺过程和内在特性,对控制系统的设计十分重要。

6.1.1 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,使塔的回收率最高、能耗最低,即使总收益最大,成本最小。

精馏过程是在一定约束条件下进行的。

因此,精馏塔的控制要求可从质量指标、产品产量、能量消耗和约束条件四方面考虑。

1.质量指标精馏塔的质量指标是指塔顶或塔底产品的纯度。

通常,满足一端的产品质量,即塔顶或塔底产品之一达到规定纯度,而另一端产品的纯度维持在规定范围内。

所谓产品的纯度,就二元精馏来说,其质量指标是指塔顶产品中轻组分含量和塔底产品中重组分含量。

对于多元精馏而言,则以关键组分的含量来表示。

关键组分是指对产品质量影响较大的组分,塔顶产品的关键组分是易挥发的,称为轻关键组分;塔底产品的关键组分是不易挥发的,称为重关键组分。

产品组分含量并非越纯越好,原因是,纯度越高,对控制系统的偏离度要求就越高,操作成本的提高和产品的价格并不成比例增加,因此纯度要求应与使图6.1-1 精馏塔示意图用要求适应。

2.物料平衡控制进出物料平衡,即塔顶、塔底采出量应和进料量相平衡,维持塔的正常平稳操作,以及上下工序的协调工作。

物料平衡的控制是以冷凝罐(回流罐)与塔釜液位一定(介于规定的上、下限之间)为目标的。

3.能量平衡和经济平衡性指标要保证精馏塔产品质量、产品产量的同时,考虑降低能量的消耗,使能量平衡,实现较好的经济性。

4.约束条件精馏过程是复杂传质传热过程。

为了满足稳定和安全操作的要求,对精馏塔操作参数有一定的约束条件。

气相速度限:精馏塔上升蒸汽速度的最大限。

当上升速度过高时,造成雾沫带,塔板上的液体不能向下流,下层塔板的气相组分倒流到上层塔板,出现液泛现象。

最小气相速度限:指精馏塔上升蒸汽速度的最小限值。

当上升蒸汽速度过低时,上升蒸汽不能托起上层的液相,造成漏夜,使板效率下降,精馏操作不能正常进行。

精馏塔的各种扰动因素都是通过物料平衡和能量平衡的形式来影响塔的操作。

因此,弄清精馏塔中的物料平衡和能量平衡关系,为确定合理的控制方案奠定了基础。

6.2.2 精馏塔的动态特性1.动态方程的建立精馏塔是一个多变量、时变、非线性对象。

对其动态特性的研究,人们已经做了不少工作。

要建立整塔的动态方程,首先要对精馏塔的各部分:精馏段、提留段各塔板,进料板,塔顶冷凝器,回流罐,塔釜、再沸器等分别建立各自得动态方程。

以图6.2-1所示二元精馏塔第j 块塔板为例说明如何建立单板动态方程。

总物料平衡: dt dM V V L L j j j j j =-+--+11 (6.2-9)轻组分平衡:dt x M d y V y V x L x L j j j j j j j j j j ][1111=-+---++(6.2-10)式中:L 表示回流量,下标指回流液来自哪块板;V 表示上升蒸汽量,下标指来自哪一块板的上升蒸汽;M 指液相的蓄存量;y x 、分别指液相和气相中轻组分的含量,同样下标指回流液及上升蒸汽来自哪块塔板。

由于各部分的动态方程。

可整理得到整塔的动态方程组。

对于整个精馏塔来说是一个多容量的,相互交叉连接的复杂过程,要整理出整塔的传递函数是相当复杂的。

2. 动态影响分析通过上面的讨论,可知精馏塔动态方程的建立是复杂的,尤其建立一个精确而又实用的动态方程更是具有一定的难度。

因此从定性的角度来分析精馏塔的动态影响,对合理设计控制方案有积极的指导意义。

1) 上升蒸汽和回流的影响在精馏塔内,由于上升蒸汽只需克服塔板上极薄覆盖的液相阻力,因此上升蒸汽量的变化几秒钟内就可影响到塔顶,也就是说上升蒸汽流量变化的影响是相当快的。

然而由塔板下流的液相有相当大的滞后。

当回流量增加时,必须先使积存在塔板上的液相蓄存量增加,然后在这增加的液体静压柱的作用下,才使离开塔板的液相速度增加,所以对回流量变化的响应存在着滞后。

由此可得出这样的结论:要使塔上的任何一处(除塔顶塔板外)的气液比发生变化,用再沸器的加热量作为控制手段,要比回流量的响应快。

2) 组分滞后的影响V 和L 的变化,引起D x 和B x 的变化,都是通过每块塔板上组分之间的平衡施加影响的结果。

由于组分要达到静态平衡需要一定的时间,所以尽管V 的变化可较快影响到塔顶,但要使塔顶组分浓度D x 变化达到一个新的平衡仍要经过不少的时间。

同样D 的变化也是一样。

且需花费更多的时间。

组分滞后的影响是由于塔板上的组分要等到影响组分的液相或气相流量稳定较长时间后才能建立平衡。

随着塔板上液相蓄存量的增加,组分滞后增加。

因此塔板数的增加及回流比的增加,均会造成塔板上液相蓄存量的增加,从而导致组分的滞后也增加。

当再沸器加热量Q 的增加而引起V 的增加,通过改善气、液接触,可以减少组分的滞后。

3) 回流罐蓄液量和塔釜蓄液量引起的滞后影响 由物料平衡关系可知:在F 一定的情况下,改变D 和B 均能引起D x 和B x 的变化。

实际上D 的变化是通过L 的变化(在回流罐液位不变时)才能影响到塔内的气液平衡,从而控制产品的质量D x 和B x 。

然而,回流罐有一定的蓄液量,从D 变化到L 的变化会产生滞后。

同样B 的变化也是通过V 的变化(在塔釜液位不变时)才能影响到塔内的气液平衡,从而控制产品的质量D x 和B x 。

塔釜的蓄液量也会使B 的变化到V 的变化产生滞后,通常塔釜截面积要比回流罐小得多,所以,由于塔釜蓄液量引起的滞后要比回流罐的蓄液量引起的滞后小。

6.3 精馏塔被控变量的选择精馏塔被控变量的选择,主要是讨论质量控制中的被控变量的确定,以及检测点的位置等问题。

通常,精馏塔的质量指标选取有两类:直接的产品成分信号和间接的温度信号。

6.3.1 采用温度作为间接质量指标对于二元精馏塔,当塔压恒定时,温度与成分之间有一一对应的关系,因此,常用温度作为被控变量。

对于多元精馏塔。

由于石油化工过程中精馏产品大多数是碳氢化合物的同系物,在一定塔压下,温度与成分之间仍有较好的对应关系,误差较小。

因此,绝大多数精馏塔仍采用温度作为间接质量指标。

采用温度作为间接质量指标的前提是塔压恒定。

因此,下述控制方案都认为塔压已经采用了定值控制系统。

1. 精馏段的温度控制精馏段温度控制以精馏段产品的质量为控制目标,根据温度检测点的位置不同,有塔顶温度控制、灵敏板温度控制和中温控制等类型。

操纵变量可选择回流量L 或塔顶采出量D 。

也可将塔釜采出量B 作为操纵变量,但应用较少。

采用塔顶温度作为被控变量,能够直接反映产品质量,但因邻近塔顶处塔板之间的温度差很小,该控制方案对温度检测装置提出较高要求,例如高精确度、高灵敏度等。

此外,产品中的杂质影响产品的沸点,造成对温度的扰动,因此,采用塔顶温度控制塔顶产品质量的控制方案很少采用,主要用于石油产品按沸点的粗级切割馏分处理。

采用精馏段灵敏板温度作为被控变量,能够快速反映产品成分的变化。

灵敏板是在扰动影响下塔板温度变化最大的塔板。

因此,该塔板与上下塔板之间有最大的浓度梯度,具有快速的过程动态响应。

图6.3-1显示第11塔板是灵敏板,该塔板在扰动正反向变化时具有相接近的较大的增益。

灵敏板位置可仿真计算或实测确定,因塔板效率不易准确估计,因此,实际应用时,可在计算的灵敏板上下设置若干温度检测点,根据实际运行情况选择。

中温通常指加料板稍上或稍下的塔板,或加料板的温度。

采用中温作为被控变量,可以兼顾塔顶和塔底成分,及时发现操作线的变化。

但因不能及时反映塔顶或塔底产品的成分,因此,不能用于分离要求较高、进料浓度变化较大的应用场合。

采用精馏段温度控制的场合是:①对塔顶产品成分的要求比对塔底产品成分的要求严格;②全部为气相进料;③塔底或提馏段温度不能很好反映组分的变化,即组分变化时,提馏段塔板温度变化不显著,或进料含有比塔底产品更重的影响温度和成分关系的重杂质。

2.提馏段的温度控制提馏段温度控制以提馏段产品的质量为控制目标,根据温度检测点位置可分为塔底温V或塔底采出量B。

也度、灵敏板温度和中温控制等。

操纵变量可选择再沸器加热蒸汽量s可将塔顶采出量D作为操纵变量,但应用较少。

控制策略与精馏段温度控制类似。

采用提馏段温度控制的场合是:①对塔底产品成分的要求比对塔顶产品成分的要求严格;②全部为液相进料;③塔顶或精馏段温度不能很好反映组分的变化,即组分变化时,精馏段塔板温度变化不显著,或进料含有比塔顶产品更轻的影响温度和成分关系的轻杂质;④采用回流控制时,回流量较大,它的微小变化对产品成分影响不显著,而较大变化又会影响精馏塔平稳操作的场合。

3.采用压力补偿的温度作为间接质量指标塔压恒定是采用精馏塔温度控制的前提。

当塔压变化或精密精馏等控制要求较高时,微小的压力变化将影响温度和成分之间的关系,因此,需对温度进行压力补偿。

常用的补偿方法有温差控制、双温差控制和补偿计算控制。

1)温差控制精馏塔中,成分是温度和塔压的函数,当塔压恒定或有较小变化时,温度与成分有一一对应关系。

但精密精馏时,产品纯度要求较高,微小塔压变化将引起成分波动。

例如,苯-甲苯分离时,压力变化6.67kPa,苯的沸点变化为2℃。

温差控制的原理是以保持塔顶(或塔底)产品纯度不变为前提的,塔压变化对两个塔板上的温度都有影响,且影响有几乎相同的变化,因此,温度差可保持不变。

通常选择一个塔板的温度和成分保持基本不变的作为基准温度,例如,选择塔顶(或稍下)或塔底(或稍上)温度。

另一点温度选择灵敏板温度。

温差控制常应用于分离要求较高的精密精馏。

例如,苯-甲苯-二甲苯、乙烯-乙烷、丙烯-丙烷等精密精馏。

应用时要注意选择合适的温度检测点位置,合理设置温差设定值,操作工况要平稳。

2)双温差控制精馏塔温差控制的缺点是进料流量变化时,会引起塔内成分变化和塔压压降变化。

他们都使温差变化。

前者使温差减小,后者使温差增大,使温差与成分呈现非单值函数关系。

双温差控制的设计思想是进料对精馏段温差的影响和对提馏段温差的影响相同,因此,可用双温差控制来补偿因进料流量变化造成的对温差的影响。

应用时除了要合适选择温度检测点位置外,对双温差的设定值也要合理设置。

3)根据压力补偿计算温度设定值的控制采用计算机控制装置或DCS进行精馏塔控制时,由于计算机具有强大的计算功能,因此,对塔压变化的影响也可用塔压补偿的计算方法进行。

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