第十七章精馏塔的控制ppt课件.pptVIP

* * 过程控制系统及工程 信息学院自动化系：孙洪程 Email:Sunhc@mail.buct.edu.cn 第17章 精馏塔的控制 精馏塔的控制 17.1 概述 17.2 精馏塔的特性 17.3 精馏塔被控变量的选择 17.4 精馏塔的整体控制方案 17.5 精馏塔的新型控制方案 第17章 教学进程 利用混合物中各组分的挥发度（沸点）不同，或在相同温度下，各组分的蒸汽分压不同，轻组分（液相中）和重组分（汽相中）相互转移 根据结构不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流板塔、浮喷塔、浮舌塔等。 17.1 概述 机理 精馏塔系统特点： MIMO系统、相互关联、机理复杂、动态响应迟缓、能耗大 -〉控制要求高 机理 17.1 概述 热剂 釜液,B,xB LB F,zf 冷剂 LD D,xD L V 二元精馏系统 17.1.1 精馏塔的基本关系 （1）??? 物料平衡 F=B+D B、D：塔釜、塔顶馏出液 Fzf=DxD+BxB xD、xB ：塔釜、顶轻组分含量 物料平衡、能量平衡 二元精馏系统 物料平衡方程： ：xB xD B/F ↑： xB xD D/F ↑ ↓ ↑ 分离度 s↑: xD↑ xB↓ 能量平衡方程 V：上升蒸汽量 表征了s与V/F的 关系 V/F增加，s也增加，但能耗增加 ? 对于特定的塔，进料组分一定，只要D/F 和 V/F 一定，塔顶和塔底的组分就可确定。 17.1.1 精馏塔的基本关系 （2）??? 能量平衡 17.1.2 精馏塔的控制要求 在保证产品合格情况下，总收益最大或总成本最小。 （1）产品质量控制 塔顶或塔底产品之一应达到规定的纯度。另一产品组成也应在要求范围之内。多元精馏的关键组份含量来描述质量指标。 （2）物料平衡控制 维持塔平稳操作，液位稳定 （3）能量平衡控制 操作压力稳定 （4）约束条件控制 塔的正常操作必须满足一定约束条件，如最大处理量下产品质量好，产量高，能耗小。确定目标函数使收效最大，能耗最小。∴对塔最大气速操作压力，加热、温差、冷却温差等都有限制。 17.2 精馏塔的特性 j j+1 j-1 17.3 精馏塔被控变量的选择 ● 间接指标——温度 压力一定情况下，温度与产品的成分有单值对应的关系 直接指标和间接指标 ● 直接指标——产品成分 在线成分仪表价格贵，并且可靠性差 ● 间接指标——温差控制 在精密蒸馏时，要求产品纯度很高，组份之间的相对挥发度差异很小，组份变化引起的温度变化有时比压力变化引起的温度变化还小，∴对塔压控制要求很严格。 ●有时为了兼顾塔顶、塔底产品，可以取进料板温度 17.3 精馏塔被控变量的选择 温度点位置 ●塔顶分离物为产品时，温度放在塔顶——精馏段控制 ●塔底分离物为产品时，温度放在塔底——提馏段控制 ●塔顶温度受压力限制，变化很小，因而，有时取灵敏板温度 温度控制恒定时，压力的微小波动，对产品的成分影响很大 17.3 精馏塔被控变量的选择 压力补偿温度 KpO z=T-Kp+KpO P Kp T T （1）??? 直接压力补偿 17.3 精馏塔被控变量的选择 （4）??? 推断控制 （2）??? 温差控制 压力的变化，塔顶各板的温度同时变化，某两点温差控制， 可 消除压力影响，关键是温差的取值大小。 （3）??? 双温差控制 17.4 精馏塔的整体控制方案 物料平衡控制方案 无质量控制（无温度控制） P332 图17-10 17-11 LC LC FC FC FC D L Q V F B 17.4 精馏塔的整体控制方案 共同特点：恒定控制塔顶或塔底回流量，有利于平稳操作 质量指标控制 通过温度控制成分 控制手段： 塔顶、 塔底回流、 塔釜加热量 D L Q V F B （1）方案1、2 在保证塔釜温度和液位基本稳定，控制精馏段温度 17.4 精馏塔的整体控制方案 2、L控制温度 下降 1、D控制温度 优点：物料与能量平衡之间的关联最小 缺点：温度控制滞后大 温度升高→ D 升高 减小 →液位 →L 增大 →温度 17.4 精馏塔的整体控制方案 （2）方案3、4 通过控制提馏段温度，控制精馏塔的温度分布 塔顶回流和馏出的定值控制 4、B控制温度 温度升高→B减小→温度下降