精餾塔公司常用指南,無錫寶德金

精餾過程的自動控制方法

   精餾過程是石油和化工生產中應用極為廣泛的生產過程，它是利用混合液中各組分揮發度的不同，將各組分進行分離提取以達到規定純度要求的產品。

    精餾過程是一個非常復雜的過程，其關鍵設備是精餾塔。在精餾操作中，被控變量多，可以選用的操作變量也多，它們之間又可以有多種不同組合。所以，控制方案繁多。

對于一個精餾塔來講，在進料成分Z一定時，只要保持V／F和D／F一定（或者在F一定時保持D和V一定），這個塔的分離結果也就是產品成分y和x將被完全確定。而當進料成分變化時，為了保持產品成分不變，可以相應調節D／F，以補償進料成分變化的影響。塔內上升蒸汽量V，在塔的提餾段是由再沸器加熱提供的，在塔的精餾段還受到進料熱熔的影響。但如果該調節參數的調節通道的時間常數太大，則從動態上看，控制系統的響應就不夠快速，從而不能及時克服外部擾動。當冷凝器冷卻量Q增加時，必然會使更多的氣相變為液相，從而降低了塔壓；同時使塔內相同組分的平衡溫度下降，增加了再沸器兩側間的溫差，使再沸器提供的加熱量QH增加。正因如此，在進料熱熔變化不大或可以忽略時，一般總把V的變化或V／F的變化，看作是由再沸器加熱量QH提供的。在多元精餾中，影響關系要復雜得多，當進料中某一組分的濃度變化時，必然使其他組分的濃度變化；從而使頂部及底部產品中各組分的濃度發生變化。當進料中幾個組分濃度同時變化時，情況將更為復雜。克服這些擾動的控制手段卻只有靠D／F和V／F。此時僅有兩個關鍵組分可以控制，其余組分在產品中的分配情況主要由進料濃度確定。

精餾塔的基本控制方案

   精餾塔的基本控制方式是討論復雜和特殊控制方案乃至1優控制的基礎，同時也是目前實際應用中1常見的方案。由于色譜儀也是根據吸收和解吸原理工作的，在精餾塔中很難進行的分離在色譜儀中也是困難的。精餾塔是一個多變量對象，因此如果將任意一個被調參數和任意一個調節參數組成調節回路，就可能有許多調節方案。而產品質量往往是精餾過程的主要目標，因此，在基本控制方案中，以產品質量指標來選取調節參數，一種是采用溫度作為間接質量指標，一種是采用產品成分等作為直接質量指標。

   （l）按提餾段指標的控制方案

如果對釜底出料的成分要求高于塔頂出料，塔頂或精餾段板上溫度不能很好地反映組分變化和實際操作回流比大于幾倍1小回流比時，可采用提餾段控制。提餾段溫度是衡量質量指標的間接指標，而以改變再沸器加熱量作為控制手段的方案，就是提餾段溫控。

該方案以提餾段塔板溫度為被控變量，加熱蒸汽量為操縱變量。除了這個主要控制系統外，還設有若干個輔助控制系統；進料量F為定值控制或用均值控制系統；對塔底采出量B和塔頂餾出物D，按物料平衡關系分別設有塔底與回流罐的液位控制器作均勻控制；為維持塔壓恒定，在塔頂設置壓力控制系統，控制手段是控制冷凝器的冷卻量；提餾段溫控時，回流量采用定值控制，且回流量應足夠大，以便當塔的處理量1大時，仍能保持塔頂產品的質量指標在規定的范圍內。當方案選取時，由于客觀條件不得不采用靈敏度較高但動態響應緩慢的控制回路時，則應當考慮必要的動態補償。

   提餾段溫控由于采用了提餾段溫度作為間接質量指標。因此，它能夠較直接地反映提餾段產品情況。將提餾段恒定后，就能較好地保證塔底產品的質量。

   對于液相進料時，進料量或進料成分的變化很快影響塔底的成分，而提餾段溫控比較及時，動態過程也比較快。（5）冷卻劑入口溫度及閥前壓力的變化冷卻劑量的變化會影響到回流量或回流溫度，它的變化主要是由于冷卻劑的壓力或溫度變化引起的。提餾段溫控的一個特點是回流量足夠大，因而在保持塔底質量的前提下，仍能保持塔頂質量，因此即使塔頂產品質量要求比塔底嚴格時，仍可采用提餾段溫控。

按產品成分或物性指標的直接控制方案

   精餾塔的質量控制1好能選擇表征塔頂和塔底產品的質量指標，即產品的成分作為被控變量，即直接控制方案。（6）塔壓調節與浮動壓力操作在精餾塔的自動控制中，保持塔壓恒定是穩定操作的條件。上述的溫度、溫差或雙溫差控制都是間接控制產品質量的方法。利用產品分析器，例如色譜儀、紅外分析器、密度計、干點、閃點及初餾點分析器等，分析出塔頂（或塔底）的產品成分并將其作為被控變量，而將回流量或再沸器的加熱量等作為控制變量，就可以組成成分控制，實現按產品成分的直接指標控制。

   采用色譜儀可以測量多組分的濃度，并可以通過測量其他含量較少的雜質組分之和來決定產品的純度。精餾工藝上通常采用工業色譜儀進行在線的成分分析，并以關鍵組分的濃度比進行控制。提高塔釜加熱效率，改善填料結構，提高塔板效率，是要達到提高分餾效率，降低酒精損耗和節約能源這兩種目的的主要手段。由于色譜儀也是根據吸收和解吸原理工作的，在精餾塔中很難進行的分離在色譜儀中也是困難的。同時分析儀需要采樣系統且其測量滯后影響了控制系統的動態響應。這是在使用時應予注意的。在精餾塔的操作中，當干擾產生時，多個塔板中靈敏板的變化量明顯。因此，可選擇測量靈敏板上的成分，并作為被控變量進行控制。

與溫度控制的情況類似，塔頂或塔底產品的成分是能體現產品的質量指標。但是當分離的產品較純時，在鄰近塔頂、塔底的各板間，成分差很小，而且每塊板上的成分在受到干擾后變化也很小，這就要求檢測成分的儀表靈敏度很高。精餾段溫度也是衡量質量指標的間接指標，它是以改變回流量作為控制手段的方案，稱為精餾段溫控。理論上講，按產品成分的直接指標控制方案，是直接、1有效的方案。它可為各種基于化工熱力學的多變量控制及精1確控制打下基礎。但是，就目前測量產品成分的儀表來說，準確度一般較差、滯后時間也很長，因而控制系統的控制質量受到很大影響。但只要不斷改善成分分析儀表的性能，按產品成分的直接指標控制方案將得到廣泛應用。