精馏塔的基本控制方案解析.ppt

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1、9/16/20211精馏塔的基本控制方案精馏塔是多变量对象，在许多受控变量和操纵变量中，选择一种白量配对就组成了一种精馏塔控制方案。但要确定一种比较合理的方案则很棘手。60年代中期Shinskey以灵敏度和Bristol相对增益概念为基本依据提出解决精馏塔控制中的变量配对问题的新方法，概括为三条准则：①当仅需要控制塔一端的产品质量时，应当选用物料平衡方式来控制该产品的质量；②塔两端产品流量较小者，应作为操纵变量去控制塔的产品质量；③当塔的两端产品均需要按质量控制时，一般对含纯产品较少、杂质较多的一

2、端的质量控制选用物料平衡控制，而含纯产品较多、杂质较少的一端的质量控制选用能量平衡控制。物料平衡控制：选用顶部产品馏出物流量D或底部采出液流量B作为操纵变量控制产品质量；能量平衡控制：选用顶部回流或再沸器加热剂量作为操纵变量控制产品质量。9/16/202125.3.1产品质量的开环控制目的：使塔顶和塔底的产品满足要求1、固定回流量LR和再沸器加热蒸汽量VSFBDH分馏塔VsLRFC103FT103FC102FT102LT101LC101FC101FT101LT102LC102当进料流量F、及状态恒

3、定时,固定LR和Vs，D和B就确定了。分别控制LR和VS为平衡物料蓄存量，设两液位控制克服进料流量干扰进料量由上一工序规定时，可以进料量为主动量，回流量和蒸汽流量的比值控制FHLRFT103FC102FT102FC101FT101K1K2VS9/16/202132、固定馏出液流量D和再沸器加热蒸汽量VSFC101FT101FC102FT102FBDH分馏塔VsLRLT102LC102FC103FT103LT101LC101适用于回流比LR/D较大的场合，控制D要比控制VS更有利，保证D比较平稳。3

4、、固定塔底采出量B和回流量LRFBDH分馏塔VsLRFC103FT103LC101LT101FT103FC103FC101FT101LT102LC102塔底液位由加热蒸汽H控制优点：控制方案简单方便缺点：完全按物料和能量平衡关系进行控制，在存在干扰，特别是进料成分ZF的变化时，很难保证产品纯度。9/16/202145.3.2按精馏段指标控制当：(1)对塔顶馏出液的纯度要求比塔底产品较高(2)全部为汽相进料(3)塔底、提馏段塔板上的温度不能很好反映产品成分变化按精馏段指标控制受控变量：精馏段某点成分

5、或温度操纵变量：塔顶回流量LR、馏出液流量D、再沸器加热蒸汽量VS优点：保证塔顶产品成分；扰动不大时，塔底产品成分波动较小。采用这种控制方案时，在LR、D、VS和B四者中选择一种作为控制产品质量的手段，选择另一种保持流量恒定，其余两者则按回流罐和再沸器的物料平衡，由液位控制器加以控制。常用的控制方案有两类：9/16/202151、间接物料平衡控制按精馏段指标来控制回流量——最常用保持加热蒸汽的流量恒定优点：控制作用滞后小，反应迅速；有利于克服进入精馏段的扰动；保证塔顶产品质量。适用场合：回流比<0

6、.8，需要减少滞后的塔FBDH分馏塔VsLRFC103FT103FC101FT101LT101LC101TC101TT101LT102LC102由于回流量LR变化后再影响到馏出液D——间接物料平衡控制炼油厂中的常压塔和减压塔都是只有精馏段的塔是按精馏段指标控制的例子。特点是都有侧线产品，并在每一侧线有汽提装置（吹送蒸汽进行蒸汽蒸馏，把较轻的组分蒸向上面的塔板）。进料是来自加热炉的两相汇合物，其温度和流量都预先控制。常用控制方案是按塔顶温度控制回流量，并保持各侧线流量恒定。缺点：环境温度改变时，内回

7、流变化，且物料与能量之间关联较大9/16/20216常压塔工艺流程及控制方案简图(中段回流未画出)方案特点：塔顶温度控制回流FB常一线H分馏塔VsLRFC103FT103FC102FT102LT101LC101LT102LC102TC101TT101FC101FT101LC103LT103LC104LT104LC105LT105FC104FT104FC105FT105FC106FT106常二线常三线常四线9/16/202172、直接物料平衡控制方案：按精馏段指标控制塔顶馏出液D，保持Vs不变。优点

8、：物料平衡与能量平衡关联小，内回流稳定缺点：控制回路滞后较大——D的改变间接通过液位控制回路来实现对温度的控制。回流罐容积较大时，反应更慢，使用场合：溜出液D很小，或回流比较大，回流罐容积适当FBDH分馏塔VsLRLT102LC102FC103FT103FC102FT102TC101TT101LT101LC1019/16/202185.3.3按提馏段指标的控制方案当(1)对塔底馏出液的成分要求较高(2)进料全部为液相(因为进料先影响馏出液)(3)塔顶或精馏段塔板温度不能很好反映成分