精馏塔的基本控制方案汇编
精馏塔的控制要求
精馏塔的控制要求2.1 质量指标混合物分离的纯度是精馏塔控制的主要指标。
在精馏塔的正常操作中，产品质量指标就必须符合预定的要求，即保证在塔底或塔顶产品中至少有一种组分的纯度达到规定的要求，其他组分也应保持在规定的范围内，因此，应当取塔底或塔顶产品的纯度作为被控变量。
但是，在线实时监测产品纯度有一定的困难，因此，大多数情况下是用精馏塔内的“温度和压力”来间接反应产品纯度。
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，在一定的塔压下，温度与成分之间仍有较好的对应关系，误差较小。
因此，绝大多数精馏塔当塔压恒定时采用温度作为间接质量指标。
2.2 平稳操作为了保证精馏塔的平稳操作，首先必须尽可能克服进塔之前的主要可控扰动，同时缓和一些不可控的主要扰动，例如，对塔进料温度进行控制、进料量的均匀控制、加热剂和冷却剂的压力控制等。
此外，塔的进出物料必须维持平衡，即塔顶馏出物与塔底采出物之和应等于进料量，并且两个采出量的变化要缓慢，以保证塔的平稳操作。
另外，控制塔内的压力稳定，也是塔平衡操作的必要条件之一。
2.3 约束条件为了保证塔的正常、平稳操作，必须规定某些变量的约束条件。
例如，对塔内气体流速的限制，塔内气体流速过高易产生液泛，流速过低会降低塔板效率；再沸器的加热温差不能超过临界值的限制等。
3精馏塔的温度控制精馏塔控制最直接的质量指标是产品的组分，但产品组分分析周期长，滞后严重，因而温度参数成了最常用的控制指标，即通过灵敏板进行控制[3]。
3.1 精馏段温度控制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XD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。
精馏塔的控制
精馏塔物料平衡控制方案
物料平衡控制方案之一
《过程控制工程》课程组
LC
FC
FC
精
F
馏
塔
L
D
FC
LC QH
B
（1）方案1： D — LD , L — L ,QH—V ， B — LB；
精馏塔物料平衡控制方案
物料平衡控制方案之二
《过程控制工程》课程组
LC
FC
FC
精
F
馏
塔
L
D
FC
LC
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精馏塔的工艺简介
原料
精 馏 塔
冷凝器 塔顶产品
回流罐
回流泵
精馏就是将一定浓度的混合溶液送入精馏装置，使它反复地 进行部分汽化和部分冷凝，从而得到预期的塔顶与塔底产品 的操作。完成这一操作过程的相应设备除精馏塔本体外，还 有再沸器、冷凝器、回流罐和回流泵等辅助设备。
《过程控制工程》课程组
F Y1 X 1
结论：对于给定的进料，若D/F和V/F保持一定，则该塔的分离结果X1, Y1就完全确定。
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精馏塔的静态特性
（2）内部物料衡算
i)进料段的物料衡算 上升汽量： 回流量：
Vr Vs Fe
Ls Lr F 1 e
泡点进料， e=0，进料不产生上升汽。 露点进料， e=1，进料全部汽化。 两相进料，0< e <1
Xn
D Lr D
XD
R R 1 Xn
1 R 1 XD
R Lr D
Yn-1：第n-1层板上升汽相中轻组分浓度。 Xn：第n块塔板上的液相轻组分浓度。
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精馏塔的自动控制
精馏过程是石油和化工生产中应用极为广泛的生产过程，它是利用混合液中各组分挥发度的不同，将各组分进行分离以提取达到规定纯度要求的产品。
精馏过程是一个非常复杂的过程，其关键设备是精馏塔，。
在精馏操作中，被控变量多，可以选用的操作变量也多，它们之间又可以有多种不同组合。
所以，控制方案繁多。
一、工艺要求和约束条件要对精馏塔实施有效的自动控制，必须首先了解精馏塔的控制目标。
精馏塔的控制目标一般从质量指标、产品产量和能量消耗三方面考虑。
任何精馏塔的操作情况同时受约束条件的制约，因此，在考虑精馏塔控制方案时一定要把这些因素考虑进去。
1．质量指标质量指标（即产品纯度）必须符合规定的要求。
一般应使塔顶或塔底产品之一达到规定的纯度，要求另一个产品也应该维持在规定的范围之内，或者塔项和塔底的产品均保证一定的纯度要求。
如果产品质量不合格，它的价值就将远远低于合格产品。
但决不是说质量越高越好。
由于质量超过规定，产品的价值并不因此而增加；而产品产量却可能下降，同时操作成本主要是能量消耗会增加很多。
因此，总的价值反倒下降了。
由此可见，除了要考虑使产品符合规格外，还应同时考虑产品的产量和能量消耗。
2．产品产量指标在达到一定质量指标要求的前提下，应得到尽可能高的产量，从而使产品的回收率提高。
这对于提高经济效益显然是有利的。
产品的回收率定义为产品量与进料中该产品组分的量之比。
即：Ri =P/Fzi（8）生产效益除了产品纯度与产品回收率之间的关系，还必须考虑能量消耗因素。
由精馏原理可知，用精馏搭进行混合物的分离是要消耗一定能量的；要使分离的产品质量越高，产品产量越多，所需的能量也就越大。
3．能耗要求和经济性指标精馏过程中消耗的能量，主要是再沸器的加热量和冷凝器的冷却量消耗；此外，塔和附属设备及管线也要散失部分能量。
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；同时也意味着再沸器的能量消耗要增大。
且任何事物总是有一定限度的。
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。
精馏塔的控制课件
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
精馏塔单元仿真工艺流程及控制方案说明
精馏塔单元仿真工艺流程及控制方案说明嘿，朋友们！今天咱就来好好聊聊精馏塔单元仿真工艺流程及控制方案。
你看啊，这精馏塔就好比是一个神奇的魔法塔！原料就像是一群五花八门的小精灵，它们一股脑地涌进塔里面。
在塔里面呀，经过层层的折腾和分离，就像小精灵们找到了自己的专属领地一样。
先来说说这工艺流程吧。
原料从塔底进入，然后就开始了它们的奇妙之旅。
热气腾腾地往上跑，各种成分在不同的高度被分离开来。
这就像是一场盛大的赛跑，跑得快的成分就率先冲出来啦。
而那些跑得慢的呢，就乖乖地留在后面，等待合适的时机。
再讲讲控制方案，这可太重要啦！就好比是给这个魔法塔装上了智能的大脑。
温度、压力、流量这些参数都得好好把控着。
温度高了不行，低了也不行，这不就跟咱炒菜似的，火候得恰到好处嘛！压力也是，得保持在一个合适的范围，不然这魔法塔可就要闹脾气啦。
流量呢，就像是给小精灵们安排的通道，不能太拥挤，也不能太空旷呀。
要是控制不好会咋样？那可就乱套啦！就好像做饭的时候盐放多了或者火太大了，做出来的菜能好吃吗？所以啊，这控制方案可得精心设计，仔细调整。
想象一下，如果温度乱来，一会儿高得离谱，一会儿又低得吓人，那里面的成分还不得晕头转向呀？压力要是不稳定，这魔法塔会不会也跟着摇摇晃晃的？流量要是出了问题，那整个流程不就都乱套啦？咱可得把这个魔法塔照顾好，让它稳稳当当地工作。
这不仅需要我们有精湛的技术，还得有足够的耐心和细心呢。
这可不是一件轻松的事儿，但一旦做好了，那成果可是相当可观的呀！总之，精馏塔单元仿真工艺流程及控制方案就像是一场精彩的演出，我们就是导演，得把每一个细节都安排得妥妥当当，才能让这场演出圆满成功！大家说是不是这个理儿呀？。
精馏塔顶液体回流作用方式及控制
精馏塔顶液体回流作用方式及控制精馏塔是一种常见的利用物质的沸点差异进行分离和纯化的设备。
在精馏塔中，顶液体回流是一个重要的操作过程，它起到扩大精馏塔塔板效应、提高分离效率以及减少塔内泄漏的作用。
本文将详细介绍精馏塔顶液体回流的作用、方式以及控制方法。
顶液体回流的作用可以概括为四点：1.塔板效应的增强：通过增加塔顶回流液体量，可以提高传质效果，减小物质在塔板上的平均停留时间，从而加强物质之间的传递和分离效果。
2.分离效率的提高：塔顶液体回流可以将塔顶所蒸发出的轻组分湿度降低，使其快速回流至塔板底部，尽可能减小轻组分的损失，提高分离效果。
3.减少塔内泄漏：通过增加塔顶回流液体流量，可以减少轻组分的直接泄漏到塔顶，从而降低产品中轻组分的含量，达到提高产品纯度的目的。
4.能量回收：精馏塔顶液体经过除气、冷凝等处理后，可以变成高压蒸汽和液体，其中的潜热和焓值可以通过回收再利用，从而提高能量利用效率。
在精馏塔中，顶液体回流的方式有两种常见的形式：定量回流和比例回流。
定量回流是指根据回流液体的流量和塔顶压力的设定值来控制顶液体回流的方式。
通常情况下，定量回流的流量是通过开启或关闭顶液体回流线上的流量控制阀来实现的。
通过不断地调整流量控制阀的开度，可以控制回流液体的流量，从而达到稳定塔顶液位的目的。
比例回流是指根据塔顶液位的变化来自动调节回流液体流量的方式。
通常情况下，比例回流的流量是通过PID控制器控制回流液体流量调节阀的开度来实现的。
PID控制器会根据塔顶液位和设定值之间的差异来调节回流液体的流量，使得塔顶液位保持在设定值附近。
在顶液体回流的控制过程中，需要注意以下几点：1.确定合适的回流液体流量：回流液体流量的设置应该根据塔板效应、分离效果等因素进行合理的选择，一般情况下，回流液体流量应该能够满足传质要求，但又不能过大，以免引起洗板现象。
2.确保回流液体的质量：回流液体应该具有足够的纯度和稳定性，以免对塔内分离效果产生负面影响。
精馏塔的安全运行分析——精馏塔的压力控制
精馏塔的安全运行分析——精馏塔的压力控制1. 什么是精馏塔？精馏塔是一种用于对不同组分进行物理或化学分离的化工设备。
其基本原理是通过加热液体混合物，使其沸腾并分裂为各自的组分，然后通过不同程度的冷却使其再次凝聚，从而实现分离的目的。
2. 精馏塔的安全运行问题精馏塔在工业生产中具有广泛的应用，但其在实际运行中也存在一定的安全风险。
其中最为常见的风险就是压力失控，特别是在精馏塔内部出现“液力冲击”现象时，极易造成设备破坏、安全事故等严重后果。
3. 精馏塔的压力控制措施为了防止精馏塔内部压力失控，必须采取一系列有效的压力控制措施。
具体而言，可以从以下几个方面入手：3.1 建立完善的安全监测系统在精馏塔运行期间，要对其所处环境及周围的各种基本情况进行全面、细致的监测。
特别是在液体混合物沸腾后，要及时对精馏塔内部的压力、温度、气体购等因素进行监测，以便发现异常现象并及时采取应对措施。
3.2 加强运行管理在精馏塔运行期间，必须要进行严格的运行管理。
特别是要定期进行设备检修、清洗等工作，确保设备的正常运行。
同时，对操作人员的素质、技术水平等方面也要进行加强，确保其能够熟练掌握操作技巧，有效应对各种紧急情况。
3.3 建立有效的应急预案在发生突发情况时，要能够快速、准确地采取应对措施。
因此，应建立完善的应急预案，明确各级责任及应对流程，确保在紧急情况下能够迅速应对。
3.4 采取先进的自控技术为了更好地控制精馏塔内部的压力等参数，可以采用一些先进的自控技术。
例如，在设备内部安装压力控制阀、温度控制器等自控设备，实现对设备实时监测并进行准确控制。
另外，还可以通过采用模拟控制和计算机控制等方式，更好地掌控设备运行的各项参数。
4. 结论通过以上分析可以看出，精馏塔的安全运行措施不容忽视。
在今后的工业生产中，应加强对精馏塔的安全监测、运行管理等方面的重视，并进一步探索和推广先进的自控技术，确保设备能够安全运行，同时也为现代化工生产的高质量发展注入新的动力。
精馏塔精馏段温度比值控制方案设计
目录1. 精馏塔控制系统介绍 01.1精馏塔原理 02. 精馏塔精馏段控制分析 (1)2.1精馏塔精馏段的控制要求 (1)2.2精馏塔精馏段的扰动分析 (2)2.3精馏塔被控变量的选择 (5)3. 比值控制系统 (6)3.1 比值控制系统简介 (6)3.2 比值控制系统的设计 (6)4. 精馏塔精馏段温度比值控制系统设计 (8)4.1精馏塔精馏段比值控制系统参数的选择 (8)4.2控制参数的确定 (8)4.3现场仪表选型，编制有关仪表信息的设计文件 (8)4.4系统方块图 (9)5. 分析被控对象特性，选择控制算法（调节器控制规律的确定） (10)5.1比值系数的确定 (10)6. 精馏塔精馏段温度控制分析 (11)7. 系统仿真与参数整定 (13)7.1 控制系统的Simulink仿真框图 (13)7.2 PID参数整定 (13)8. 课程设计总结 (17)9. 参考文献 (18)1.精馏塔控制系统介绍1.1精馏塔原理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。
有板式塔和填料塔两种主要类型。
根据操作方式又可分为连续精馏塔和间歇精馏塔。
蒸汽由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发组分不断地向蒸汽中转移，蒸汽中的难会发组分不断地向下降液中转移，蒸汽越接近塔顶，其易挥发组分浓度越高，而下降液越接近塔底，其难挥发组分则越富集，达到组分分离的目的。
由塔顶上升的蒸汽进入冷凝器，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，热蒸发后，蒸汽返回塔中，另一部分液体则作为釜残液取出。
蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化，利用其中各组分挥发度不同的特性，实现分离目的的单元操作。
蒸馏按照其操作方式可分为：简单蒸馏，闪蒸，精馏，特殊精馏等。
1.2精馏装置的作用（1）精馏段的作用加料版以上的塔段为精馏段，其作用是逐板增加上升气相中的易挥发组分的浓度。
精馏回流如何控制
精馏回流如何控制塔顶回流控制分两种情况：一是手动控制（强制回流），一是自动控制。
自动控制时：回流量受塔顶采出量的影响。
当进料量不变时，要控制好塔顶采出量。
若塔顶采出量增大，回流比减小，气液接触不好，塔顶产品的质量不合格。
如果进料量加大，要计算出塔顶采出增加量，采出过小，回流量增加，回流量增大，塔内物料增多，上升蒸汽速度增大，塔顶与塔釜的压差增大，严重时会引起液泛；采出过大，回流量减小，气液接触不好，塔顶产品的质量不合格。
手动控制时在精馏塔正常操作时，只要塔顶产品质量没有大的变化，塔的回流量变化很小，甚至可以保持不变。
在实际操作中，回流量基本不受进料量的影响。
要保持回流罐液位，不能出现满罐或抽空现象。
一、开车前应该做什么准备？开车前检查精馏塔，尽早发现缺陷和差错,尽早进行修复,所花费的时间最短,其费用也能减到最小,所以应提倡边安装边检查。
开车前应该做的准备：1.检查水、电、气（空气、氮气）、汽（水蒸气）是否符合工艺的要求；2.传动设备是否备二待用；3.设备、仪表、安全设施是否齐全好用；4.所有的阀门要处于关闭状体；5.个水冷凝（冷却）器要通入少量的水预冷，加热釜要通少量的蒸汽预热；6.设备内的氧含量应符合投料的要求；7.做好前后工段（或岗位）的联系工作，特别要联系好原料的来源供应及产品的贮存、输送，通知分析室准备取样分析。
二、精馏塔开车有哪些步骤？开车是生产中十分重要的环节,它是建设一套装置花费的人力、物力和财力即将形成为生产力的转折点。
开车的目标是缩短开车时间,节省开车费用,避免可能发生的事故,尽快取得合格产品。
精馏塔开车一般步骤：1.制定出合理的开车步骤，时间表和必须的预防措施；准备好必要的原材料和水电汽供应；配备好人员编制，并完成相应的培训工作等。
2.此时，塔的结构必须符合设计要求，塔中整洁，无固体杂物，无堵塞，并清除了一切不应存在的物质，例如塔中含氧量和水分含量必须符合规定；机泵和仪表调试正常；安全措施已调整好。