自动化过程控制课程课件 12 精馏塔设备控制.ppt

* 方案12不采用，原因同方案8 方案11不推荐，原因同方案7 * * 要求回流足够大，保证最大符合情况下有足够的回流。 * 通过增加能耗，一段质量指标控制也可以使另一段产品质量满足要求。 * 一端产品质量控制之方案十 与方案六类似，也是物料平衡控制方式。实质是通过B的变化使LB改变，从而在 LB的液位控制作用下使QH变化。 底部产品流量小时采用；并且质量不合格时可以暂停出料。 精馏塔两端质量指标控制问题 D L QH B LD × × TR × × TS × × LB × × 目的：为了使操作成本特别是能耗减少 通过增加能耗，一段质量指标控制也可以使另一段产品质量满足要求。 两端质量指标控制方案 两端质量指标控制之方案十三 该方案在应用前应先分析两个质量回路的相关性： （1）若相互耦合不严重，则可通过调节器参数的整定，使相关回路的工作频率拉开以减少关联； （2）若耦合严重，则要考虑采用解耦控制。 两端质量指标控制之方案十四 根据精馏塔静态特性有： 则可求出相对增益： 精馏塔的其他控制方案 进料热焓控制， 以克服进料温度与进料状态对产品质量的影响； 进料前馈反馈控制， 以适应进料量的变化，并提高控制质量； 浮动塔压控制：尽可能降低塔压，以节约能耗；但应相应改变灵敏板温度控制的设定，以保证产品合格。 产品质量指标的“卡边”控制： 关键技术：在线分析仪 (软测量仪) + 先进控制系统 前馈反馈控制系统 * 简单介绍精馏塔的工艺过程 * 产品质量应该控制到刚好满足规格要求。高质量不会增加售价，却会增加能耗降低产量。 能耗：再沸器加热量、冷凝器冷凝量、塔及其附属设备的能量损耗 * 图中曲线为每单位进料所消耗能量的等值线 精馏塔操作中在满足一定的质量指标的前提下，尽可能的提高产量同时降低能耗。这属于有约束的优化问题 * 图中曲线为每单位进料所消耗能量的等值线 精馏塔操作中在满足一定的质量指标的前提下，尽可能的提高产量同时降低能耗。这属于有约束的优化问题 * 影响物料平衡的因素主要是：进料量和进料组分的变化、塔顶采出量、塔底采出量。 影响能量平衡的主要因素是：进料温度和热焓、再沸器加热量、冷凝器冷却量、环境温度 影响分离度S的因素有：平均相对挥发度α、理论塔板数、塔板效率、进料板位置以及V/F等。对于一个给定的塔，影响S的主要因素是V/F * 假设： 1、精馏段各层塔板的上升蒸汽流量相等、下流液体流量相等。当回流温度等于塔顶温度时，内回流等于外回流。 2、提馏段各层塔板的上升蒸汽流量相等、下流液体流量相等。 3、回流罐和塔底液位不变。 4、塔压不变。 * 假设： 1、精馏段各层塔板的上升蒸汽流量相等、下流液体流量相等。当回流温度等于塔顶温度时，内回流等于外回流。 2、提馏段各层塔板的上升蒸汽流量相等、下流液体流量相等。 3、回流罐和塔底液位不变。 4、塔压不变。 * 假设： 1、精馏段各层塔板的上升蒸汽流量相等、下流液体流量相等。当回流温度等于塔顶温度时，内回流等于外回流。 2、提馏段各层塔板的上升蒸汽流量相等、下流液体流量相等。 3、回流罐和塔底液位不变。 4、塔压不变。 * 改变精馏塔的回流和上升气体流量会改变每块塔板上的浓度，最终导致产品浓度的改变 影响精馏过程的主要因素为： 进料量、进料浓度、进料温度和状态、再沸器加热量、冷凝器冷却量、回流量、塔顶采出量、塔底采出量、塔压 * * 1、蒸汽流动快，液体下流慢 2、组分达到静态平衡要较长时间。蒸汽虽然可以很快改变塔顶/塔底产品浓度，但浓度达到稳定是需要每层塔板上都达到静态平衡，这是一个较慢的过程。 3、在液位保持一定的情况下，控制塔顶采出量实际就是控制回流量。不过由于回流罐有一定的蓄液量，导致会产生一定的滞后。只有液位保持一定的情况才能使Vr、L和D的平衡关系式成立 * 回流R不宜用于控制压力——压力对回流变化的响应是小的或不明确的（大或过冷的回流造成压力降低，同时会造成温度降低，再沸器两端温差增加，换热效率提高，又导致压力增大） 再沸器控制塔压具有双重效应（当顶部产品不纯或冷凝器平均温差小时），而且还会影响到别的变量 1、再沸器加热量增加→塔压增加； 2、再沸器加热量增加→汽相流量增加→塔顶重组分增加→（重组分更容易被冷凝）塔压降低。 塔顶采出量D和塔底采出量B不适用于塔压控制——液相流量变化对塔压影响很小 冷凝器冷却量和塔顶汽相采出量可用于控制塔压——冷凝器冷却量和塔顶汽相采出量增加，塔压减小 工厂中一般采用冷凝器冷却量或塔顶汽相采出量来控制塔压 * 不凝气体较少或者不可控时采用右图的方案。 * 不凝气体较少或者不可控时采用右图的方案。 * * 在线仪表测量滞后大、可靠性差、维护困难且昂贵 1、压力恒定下，温度间接反映浓度。关键是选择哪一点或者哪几点温度作