精馏塔自动控制系统研究.pdf

化王
13年第5期
精馏塔自动控制系统硏究
冯旭(中沙(天津)石化有限公司天津
摘要:本文主要对板式精馏塔中的参数操作控制进行了研究。本文首先分析了板式精馏塔的工作约束条件,対其
中的主要参变量的属性特点及相互关系进行了讨论,然后就如何通过自动控制系统对板式精馏塔中各控制内容进行
控制进行了详细讨论,最后就精馏塔相关技术和性能的优化方向做了简要介绍
关键词:板式精馏塔;工作约東条件;自动控制;优化
板式精馏塔具有生产能力大、操作稳定、清洗维修简单等优当的提升塔内压力可以有效促进混合物中易挥发物的挥发,
点,被广泛应用于化工生产中对混合物进行分离。在石油精馏过进而提高精馏塔的生产效率。但是需要注意的是,在精馏塔的操
程中,利用石油中不同成分挥发度不同的特点进行多级气化和作过程中应该保证塔総的压力与温度处于相对稳定的状态,避
冷凝可以将石油混合物中的多种组份进行分离。实际应用中会免出现对操作压力或操作温度额破坏,消除化工生产产品不合
涉及到较多的物质成分精馏和操作步骤处理,故在板式精馏塔格情况的出现。
的操作和控制过程中要根据实际操作环境和馏要求采取适当2.3、加料温度
的操作工艺,增强精馏控制效果,保证分离产品的纯度。
在对精馏塔进行加料时存在两种情况,分別为冷液进料和饱
、精馏原理概述
和蒸汽进料。其中,冷液进料过程中由于加料温度低于加料板温
度,一旦物料进入精馏塔便立即进入提馏段,使得提馏段内的负荷
精馏技术就是将需要进行组份分离的混合溶液利用特定的増加。饱和蒸汽进料过程中加料温度高于加料板温度,一旦物料
输人装置输人到精馏装置内如精馏塔。在精馏塔内,混合物受到进人精馏塔便立即进人精馏段,使得精馏段的负荷增加。在进行
一定的压力、温度等的影啊出现组份的分离,进而在精馏塔顶和产品生产巾需要根据生产要求选择和控制适当的加料温度。
馏塔底分別出现含有不同组份的分离物,对塔底的分离物排2.4、加料量与组份变化
出或利用回流泵让其重新回到蒸馏塔中进行组份分离、对塔顶
影响精馏塔内蒸气压力、气化水平的另一个关键因素是精
的分离物冷凝等操作即可获得相应的生产产品。在石油化工生馏塔加料量。加料量的不同会直接影响精馏塔内蒸气的含量。若
产中精馏过程需要使用到精馏塔、再沸器、冷凝器、回流泵和回加料量过低.则会降低塔内蒸气速度,提升对塔釜操作的要求精
流罐等器材和设备。
度,操作不当容易攸馏效率下降,这种情况下为保证塔釜工作
用于对混合物进行精馏的精馏培可以按照如下ル种规则进在正常状态,可适当増大回流比。
行分类。若根据塔的组成结构对堄有精馏塔进行分类可以将其
加料中的各组份的占比对精馏塔的操作方式以及产品质量
分为板式精馏塔和填充材料塔两种;若根据塔的功能实现对现同样具有重要影响。若加料中重组份的浓度较高则会对精馏段
有精馏塔进行分类可以将共分为二元精馏塔馏塔和多元精馏带来较大的负荷,若加料中易挥发组份浓度较高则会对提馏段
塔;若根据原料添加方式对现有精馏塔进行分类可以将其分为带来较大的负荷,在实际操作过程中需要根据各成分的占比制
连续式精榴塔和歇性精馏塔;若根据可精馏原料对现冇精馏定适当的操作内容,如加料凵调整,塔釜温度与压力调整等,保
塔进行分类可以将其分为一般精馏塔和特殊馏塔;若根据精证精馏操作的稳定。
馏塔工作压力对现有精馏塔进行分类可以将其分为负压精馏
塔、常压精馏塔、高压精馏塔三种。
三、精馏塔的操作控制
木文主要研究板式精馏塔工作中不同参数如进料方式、精3.1、変量控制
留压力、塔釜温度等对精馏操作和控制的要求和影响。
在精馏塔的操作过程中涉及的变量可被分为操纵变量、被
板式精馏塔工作约束条件分析
控变量以及干扰变暈。其中,操纵变量包含塔底排出物流暈、塔
顶冷凝液流量、回流量、塔釜加热蒸汽量、冷却量等;被控变量包
2.1、塔釜温度
含塔底液位与产品浓度、塔顶蒸气浓度、塔内压力、贮罐液位等
通常情况下,当操作压力一定时,提升塔総温度可以有效提干扰变量由可控的进料流量、温度与不可控的进料成分、大气压
升气化物质的上升速度,进而提高物质传输效率。对塔釜温度控力、环境温度等构成
制的操作主要集中在平衡操作方面,无论所获得的产品由塔顶
种变量的关系为:操纵变量与被控变量是主从关系,但是
体冷凝获得,还是由塔金排出物获得,都应该尽量保证塔釜排两者之间义是相互影响,相互作用的,可通过调节各变量因素使
出物中易择发组份维持在较低水平,也就是保证精馏精度,少精馏塔处于适当的工作状态。干扰变量则是上述两种变量的
物质损失。特别是在塔温度的平衡操作过程中若突然出现温种外部干扰因素,需要通过优化操作控制方式等降低其对整个
度升高等突变情况,而相应的压力未得到时湖整很容易导致精馏过程的影响,保证精馏控制系统处于最佳工作状态。
塔金液被蒸空,出现气液组份的变化、致使产品精度変差甚至不32、平衡控制
合格
在精馏过程中需要严格控制馏塔的物料与能量的平衡,
2.2、操作压力
方而通过控制物料的平衡促进进料中需要分离的产品按照要
塔金乐力和温度是一对相互关联量,在操作温度确定时,求得到分离,同时减少塔底排出物中含有需分离产品的浓度:另