基于dcs的精馏塔工艺流程.pdf

第一章 绪论 1.1 课题研究的目的和意义 随着现代化工的飞速发展，生产规模的不断扩大，工艺过程越趋复杂，对 工艺流程前后工序相互关联紧密，充分利用能源等提出的要求，DCS 控制系统已 发展为过程控制的主流。它在工业过程控制领域发挥了越来越重要的作用，广发 应用于各种行业的生产过程中。生产设备自动化程度的提高有利于降低工厂生产 成本，促进生产线的柔性化和集成化，有利于提高产品的质量，产量以及产品的 竞争力。从某种意义上说，DCS 控制技术为我们创造了不可忽视的经济效益和社 会效益。 精馏塔作为石油化工生产过程的一个十分重要的环节，对其实现科学的 控制直接决定着产品的质量、产量和能耗。这也是工业自动化领域里的一个长期 的研究课题。 1.2 本课题的主要研究内容 本课题的主要内容是根据精馏塔的工艺流程，控制系统要求等，分析影响 精馏塔控制的主要参数，提出合理的控制方案并绘出其相应的控制流程图，最后， 应用JX-300XP DCS 控制系统实现精馏塔的过程监视，数据收集，数据处理，数 据存储，报警和登陆，过程控制等功能。 word文档 可自由复制编辑 第二章 工艺过程分析 2.1 精馏系统工艺过程分析 2.1.1工艺流程简介 本设计流程是利用精馏方法，在精馏塔中将乙醇从塔釜混合物中分离出来。 精馏是将液体混合物部分气化，利用其中各组分相对挥发度的不同，通过液相和 气相间的质量传递来实现对混合物的分离。本装置中将由于乙醇的沸点较低，易 挥发，故采用加热精馏，经气化的乙醇蒸汽经冷凝，可得到较高纯度的乙醇。 原料（乙醇和水及少量杂的混合物）经进料管由精馏塔进料板处流入塔内， 开始精馏操作；当釜中的料液建立起适当液位时，再沸器进行加热，使之部分气 化返回塔内。气相沿塔上升直至塔顶，由塔顶冷凝器将其进行全部或部分冷凝。 将塔顶蒸汽凝液部分作为塔顶产品取出，称为馏出物。另一部分凝液作为回流返 回塔顶。回流液从塔顶沿塔流下，在下降过程中与来自塔顶的上升蒸汽多次逆向 接触和分离。当流至塔底时，被再沸器加热部分气化，其气相返回塔内作为气相 回流，而其液相则作为塔底产品采出。 2.1.2工艺过程分析 精馏塔的操作是从物料平衡，热量平衡，相平衡及精馏塔的性能等几个方面 考虑的，通过控制系统建立并调节塔的操作条件，使精馏塔满足分离要求。 精馏塔操作控制的典型参数中，有六个流量参数：进料量，塔顶和塔釜产品流 量，冷凝量，蒸发量和回流量。此外，还有压力，塔釜液位，回流罐液位，塔顶 产品组成和塔釜产品组成等参数。 压力和液位控制是为了建立稳定操作条件。液位恒定阻止了液位积累，压力 恒定阻止了气体积累。对于一个连续系统，若不组织积累就不可能取得稳定操作， 也就不可能稳定。压力是精馏塔操作的主要控制参数，压力除影响气体积累外， 还影响冷凝，蒸发，温度，组成，相对挥发度等塔内发生的几乎所有过程。 产品组成控制可以直接使用产品组成测定值，也可以采用代表产品组成的物 性，如密度，蒸汽压，最常用的是采用灵敏点温度。 1.压力控制 精馏塔对压力的平衡要求很严格。一旦压力大幅度波动，塔釜液位，回流液 位紧跟着波动，进而影响物料平衡，热量平衡，相平衡三大平衡，从而使整个操 作系统处于不平稳状态，影响到产品质量及产量。例如从提高产品质量来说，压 力越高，沸点越接近，气液两相越难分离，显然降低压力可以提高产品质量。但 word文档 可自由复制编辑 降低操作压力是以增加冷却介质的用量或降低冷却介质温度为前提的，因此降低 操作压力是有限的。由此可见，压力控制对精馏塔的操控有主导作用。 一般情况下，冷却介质，加热介质的温度，压力，流量都会影响到压力的平 稳，因此可以根据控制要求选择其中之一作为操纵变量来控制精馏塔的操作压 力。 2.液位控制 （1）塔釜液位控制：塔釜液位既不能空也不能满，塔釜液位满，容易淹住返 塔口，造成热虹吸效果差，影响重沸器换热效果。塔釜液位空，易造成重沸器内 液位液化气蒸干，蒸干后，再有液化气下到重沸器，马上急剧气化，冲塔造成整 个塔的操作全部混乱。 塔釜液化气主要受塔釜产品产出量，塔压力，塔釜温度等影响，可根据造成 塔釜液位变化的原因进行调节。一般塔釜液位用塔釜产品产出量进行控制。 （2）回流罐液位控制：回流罐液位既不能满也不能空。回流罐空，造成回流 泵抽空停泵，则全塔停工。回流罐满，造成塔内气相介质无