_精馏塔控制)

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1、元精馏来说，其质量指标是指塔顶产品中轻组分含量和塔底产品中重组分含量。对于多元精馏而言，则以关键组分的含量来表示。关键组分是指对产品质量影响较大的组分，塔顶产品的关键组分是易挥发的，称为轻关键组分；塔底产品的关键组分是不易挥发的，称为重关键组分。产品组分含量并非越纯越好，原因是，纯度越高，对控制系统的偏离度要求就越高，操作成本的提高和产品的价格并不成比例增加，因此纯度要求应与使图6.1-1精馏塔示意图用要求适应。2．物料平衡控制进出物料平衡，即塔顶、塔底采出量应和进料量相平衡，维持塔的正常平稳操作，以及上下工序的协调工作。物料平衡的控制是以冷凝罐（回流罐）与塔釜液位一定（介于规定的上、

2、下限之间）为目标的。3．能量平衡和经济平衡性指标要保证精馏塔产品质量、产品产量的同时，考虑降低能量的消耗，使能量平衡，实现较好的经济性。4．约束条件精馏过程是复杂传质传热过程。为了满足稳定和安全操作的要求，对精馏塔操作参数有一定的约束条件。气相速度限：精馏塔上升蒸汽速度的最大限。当上升速度过高时，造成雾沫带，塔板上的液体不能向下流，下层塔板的气相组分倒流到上层塔板，出现液泛现象。最小气相速度限：指精馏塔上升蒸汽速度的最小限值。当上升蒸汽速度过低时，上升蒸汽不能托起上层的液相，造成漏夜，使板效率下降，精馏操作不能正常进行。操作压力限：每一个精馏塔都存在最大操作压力限制。临界温度限：保证精

3、馏塔的正常传热需要、保证合适的回流温度，使精馏塔能够正常操作。6.1.2精馏塔的扰动分析影响物料平衡的因素包括进料量和进料成分的变化、塔顶馏出物及底部出料量的变化。影响能量平衡的因素主要包括进料温度或釜温的变化、再沸器加热量和冷凝器冷却量的变化及塔的环境温度的变化等。扰动有可控的也有不可控的。1．进料流量和进料成分进料流量通常不可控但可测。当进料流量变化较大时，对精馏塔的操作会造成很大的影响。这时，可将进料流量做为前馈信号，引到控制系统中，组成前馈-反馈控制系统。进料成分影响物料平衡和能量平衡，但进料成分通常不可控，多数情况下也是难以测量的。2．进料温度和进料热焓值进料温度和热焓值影响

4、精馏塔的能量平衡。控制策略是采用蒸汽压力（或流量）定值控制，或根据提馏段产品的质量指标，组成串级控制。3．再沸器加热蒸汽压力再沸器加热蒸汽压力影响精馏塔的能量平衡。控制策略是组成塔压的定值控制，或将冷却水压力作为串级控制系统的副被控变量进行控制。4．冷却水压力和温度冷却水温度的变化通常不大，对冷却水可不进行控制。使用风冷时控制时策略是根据塔压进行浮动塔压控制。5．环境温度17环境温度的变化较小，且变化幅度不大，因此，一般不用控制。6.2精馏塔的特性6.2.1精馏塔的精态特性精馏塔的精态特性可以通过分析塔的基本关系来表述，即物料平衡和能量平衡关系。以图6.1-1所示的二元简单精馏过程为例

5、，说明精馏塔的基本关系。1．物料平衡关系一个精馏塔，进料与出料应保持物料平衡，即总物料量以及任一组分都符合物料平衡关系。图6.1-1所示的精馏过程，其物料平衡关系为：总物料平衡（6.2-1）轻组分平衡（6.2-2）由式（6.2-1）和（6.2-2）联立可得：或（6.2-3）式中、、——分别为进料、顶馏出液和底馏出液流量；、、——分别为进料、顶馏出液和底馏出液中轻组分含量。同样也可写成：（6.2-4）从上述关系可看出：当增加时将引起顶、底馏出液中轻组分含量减少，即、下降。而当增加时将引起顶、底馏出液中轻组分含量增加。即、上升。然而，在（或）一定，且一定的条件下并不能完全确定、的数值，只能

6、确定与之间的比例关系，也就是一个方程只能确定一个未知数。要确定与两个因数，必须建立另一个关系式：能量平衡关系。2．能量平衡关系在建立能量平衡关系时，首先要了解一个分离度的概念。所谓分离度可用下式表示：（6.2-5）从式（6.2-5）可见：随着分离度的增大，而减小，说明塔系统的分离效果增大。影响分离度的因素很多，诸如平均挥发度、理论塔板数、塔板效率、进料组分、进料板位置以及塔内上升蒸汽量和进料量的比值等。对于一个既定的塔来说：17（6.2-6）式（6.2-6）的函数关系也可用一近似式表示：（6.2-7）或可表示为：（6.2-8）式中为塔的特性因子。由式（6.2-7）、（6.2-8）可以看

7、出，随着增加，值提高。也就是增加，下降，分离效果提高了。由于是由再沸器施加热量来提高的，所以该式实际是表示塔的能量对产品成分的影响，故称为能量平衡关系式。而且由上述分析可见：的增大，塔的分离效果提高，能耗也将增加。对于一个既定的塔，包括进料组分一定，只要和一定，这个它的分离结果，即与将被完成确定。也就是说，由一个塔的物料平衡关系与能量平衡关系两个方程式，可以确定塔顶和塔底组分两个待定因数。上述结论与一般工艺书中所说保持回流比一定，就确定了分离结