过程控制工程-17精馏塔的控制课件.ppt

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1、过程控制系统及工程第17章精馏塔的控制精馏塔的控制17.1概述17.2精馏塔的特性17.3精馏塔被控变量的选择17.4精馏塔的整体控制方案17.5精馏塔的新型控制方案第17章教学进程利用混合物中各组分的挥发度（沸点）不同，或在相同温度下，各组分的蒸汽分压不同，轻组分（液相中）和重组分（汽相中）相互转移根据结构不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流板塔、浮喷塔、浮舌塔等。17.1概述机理精馏塔系统特点：MIMO系统、相互关联、机理复杂、动态响应迟缓、能耗大-〉控制要求高机理17.1概述热剂釜液,B,xBLBF,zf冷剂LDD,xDLV二元精馏系统17.1.1精馏塔的基本关系（1

2、）   物料平衡F=B+DB、D：塔釜、塔顶馏出液Fzf=DxD+BxBxD、xB：塔釜、顶轻组分含量物料平衡、能量平衡二元精馏系统物料平衡方程：：xBxDB/F↑：xBxDD/F↑↓↑分离度s↑:xD↑xB↓能量平衡方程V：上升蒸汽量表征了s与V/F的关系V/F增加，s也增加，但能耗增加对于特定的塔，进料组分一定，只要D/F和V/F一定，塔顶和塔底的组分就可确定。17.1.1精馏塔的基本关系（2）   能量平衡17.1.2精馏塔的控制要求在保证产品合格情况下，总收益最大或总成本最小。（1）产品质量控制塔顶或塔底产品之一应达到规定的纯度。另一产品组成也应在要求范围之内。多元精馏

3、的关键组份含量来描述质量指标。（2）物料平衡控制维持塔平稳操作，液位稳定（3）能量平衡控制操作压力稳定（4）约束条件控制塔的正常操作必须满足一定约束条件，如最大处理量下产品质量好，产量高，能耗小。确定目标函数使收效最大，能耗最小。∴对塔最大气速操作压力，加热、温差、冷却温差等都有限制。17.2精馏塔的特性jj+1j-117.3精馏塔被控变量的选择●间接指标——温度压力一定情况下，温度与产品的成分有单值对应的关系直接指标和间接指标●直接指标——产品成分在线成分仪表价格贵，并且可靠性差●间接指标——温差控制在精密蒸馏时，要求产品纯度很高，组份之间的相对挥发度差异很小，组份变化引起的

4、温度变化有时比压力变化引起的温度变化还小，∴对塔压控制要求很严格。●有时为了兼顾塔顶、塔底产品，可以取进料板温度17.3精馏塔被控变量的选择温度点位置●塔顶分离物为产品时，温度放在塔顶——精馏段控制●塔底分离物为产品时，温度放在塔底——提馏段控制●塔顶温度受压力限制，变化很小，因而，有时取灵敏板温度温度控制恒定时，压力的微小波动，对产品的成分影响很大17.3精馏塔被控变量的选择压力补偿温度KpOz=T-Kp+KpOPKpTT（1）   直接压力补偿17.3精馏塔被控变量的选择（4）   推断控制（2）   温差控制压力的变化，塔顶各板的温度同时变化，某两点温差控制，可消除压力影

5、响，关键是温差的取值大小。（3）   双温差控制17.4精馏塔的整体控制方案物料平衡控制方案无质量控制（无温度控制）P332图17-1017-11LCLCFCFCFCDLQVFB17.4精馏塔的整体控制方案共同特点：恒定控制塔顶或塔底回流量，有利于平稳操作质量指标控制通过温度控制成分控制手段：塔顶、塔底回流、塔釜加热量DLQVFB（1）方案1、2在保证塔釜温度和液位基本稳定，控制精馏段温度17.4精馏塔的整体控制方案2、L控制温度下降1、D控制温度优点：物料与能量平衡之间的关联最小缺点：温度控制滞后大温度升高→D升高减小→液位→L增大→温度17.4精馏塔的整体控制方案（2）方案

6、3、4通过控制提馏段温度，控制精馏塔的温度分布塔顶回流和馏出的定值控制4、B控制温度温度升高→B减小→温度下降缺点：温度控制滞后大3、Q控制温度温度升高→Q减小→温度下降缺点：温度控制与物料平衡控制有关联17.4.3复杂控制系统的应用（4）前馈控制把进料作为对温度的一个主要扰动，提前控制（1）串级控制温度与塔釜加热介质（蒸汽）流量的串级控制，图17-20（A）、（B）（2）均匀控制多个串联操作时，要考虑液位与流量的均匀控制（3）比值控制回流比D/F控制17.4.3复杂控制系统的应用FYFCFVQBP223根据精馏关系，在塔的压力恒定的情况下，才能采用温度作为间接参数控制成分指标

7、，因此希望塔压恒定。精馏一般可在负压、常压、正压下进行。17.4.3塔的压力控制塔顶汽相压力塔顶汽相出料：出口管线上直接节流塔顶液相出料：（1）正压塔PC气相出料17.4.3塔的压力控制（1）正压塔液相含有微量不凝聚物：几乎全部冷凝，通过改变凝聚量控制，图17-23三种方案。改变冷凝水、改变冷凝量、旁路控制PC17.4.3塔的压力控制PCPC（1）正压塔液相含有大量不凝聚物：气体较多，通过汽相排除控制压力图17-24。PCLD17.4.3塔的压力控制PCLD液相含有少量不凝聚物：界于以上两种