精餾塔控制精品課件

1、精餾塔控制1(28)第1頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二內(nèi) 容精餾塔的控制目標(biāo)精餾塔的靜態(tài)特性精餾塔質(zhì)量指標(biāo)的選取精餾塔的基本控制方案精餾塔的復(fù)雜控制方案討論2(28)第2頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二精餾塔控制思考題1、掌握簡(jiǎn)單精餾塔的控制問(wèn)題與分解方法；2、掌握精餾塔的靜態(tài)特性；3、了解精餾塔對(duì)象中操作變量對(duì)主要被控變量的動(dòng)態(tài)影響程度與速度；4、針對(duì)塔頂、塔底產(chǎn)品質(zhì)量不同的要求，掌握基本控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法；5、了解精餾塔的復(fù)雜控制與先進(jìn)控制方法。3(28)第3頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二 利用混合物中各組分

2、的揮發(fā)度（沸點(diǎn)）不同，或在相同溫度下，各組分的蒸汽分壓不同，輕組分（液相中）和重組分（汽相中）相互轉(zhuǎn)移 根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流板塔、浮噴塔、浮舌塔等。機(jī)理4(28)第4頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二連續(xù)精餾裝置的工藝流程操作目的：通過(guò)反復(fù)的部分汽化與部分冷凝，將混合液中沸點(diǎn)不同的各組分分離成產(chǎn)品。操作代價(jià)：消耗能量，塔底需要加熱使塔底液部分汽化；塔頂需要冷卻使塔頂組分冷凝；5(28)第5頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二特點(diǎn)：被控變量多，操縱變量也多，對(duì)象的通道也多，內(nèi)在機(jī)理復(fù)雜，變量之間相互關(guān)聯(lián)，而控制要求又較高?？刂?/p>

3、要求：1保證質(zhì)量指標(biāo) ：至少應(yīng)使塔頂或塔底產(chǎn)品中的一個(gè)達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量指標(biāo)，而另一個(gè)應(yīng)保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。 2保證平穩(wěn)操作：要把進(jìn)塔前的主要可控干擾盡量克服掉，對(duì)于不可控干擾也要使其盡可能地平緩。 3約束條件 塔的正常操作必須滿足一定約束條件，如最大處理量下產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)量高，能耗小。確定目標(biāo)函數(shù)使收效最大，能耗最小。對(duì)塔最大氣速操作壓力，加熱、溫差、冷卻溫差等都有限制。6(28)第6頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二精餾塔的控制目標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)對(duì)于僅有塔頂、塔底出料的簡(jiǎn)單精餾塔，其質(zhì)量指標(biāo)可用塔頂與塔底料中關(guān)鍵組分的純度來(lái)表示。產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能

4、提高產(chǎn)品的產(chǎn)品并設(shè)法降低裝置的能耗。7(28)第7頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二精餾塔產(chǎn)品純度、產(chǎn)品回收率和能耗之間的相互關(guān)系產(chǎn)品回收率：進(jìn)料中每單位產(chǎn)品組分所能得到的可售產(chǎn)品的數(shù)量；能耗指標(biāo)：用單位進(jìn)料的塔底上升蒸氣量V/F來(lái)表示；定性規(guī)律：若能耗指標(biāo)一定，產(chǎn)品純度越高，其回收率越低；若產(chǎn)品純度一定，在一定范圍內(nèi)能耗指標(biāo)越高，其回收率越高。8(28)第8頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二機(jī)理熱劑 釜液,B,xB LB F,zf 冷劑 LD D,xD LV二元精餾系統(tǒng) 9(28)第9頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二精餾塔的

5、靜態(tài)特性總與輕組分的物料平衡方程：能耗與分離度S的關(guān)系：結(jié)論：對(duì)于給定的進(jìn)料，若D/F和V/F保持一定，則該塔的分離結(jié)果xD, xB就完全確定。10(28)第10頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二精餾塔的控制問(wèn)題11(28)第11頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二主要干擾1塔壓的波動(dòng) 塔壓波動(dòng)會(huì)影響汽液平衡和物料平衡，從而影響操作的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的質(zhì)量2進(jìn)料流量、組分、壓力、溫度等的變化；3塔的蒸氣速度和加熱量的變化；4回流量及冷劑流量或溫度的變化。其中，進(jìn)料流量和組分變化的影響最大。12(28)第12頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，

6、星期二精餾塔質(zhì)量指標(biāo)的選取直接質(zhì)量指標(biāo)（1）產(chǎn)品質(zhì)量在線分析儀 / 軟測(cè)量?jī)x間接質(zhì)量指標(biāo)*（1）靈敏板溫度，與塔頂/塔底溫度相比，可提高溫度變化的靈敏度（對(duì)于同樣的濃度變化）；（2）溫差信息，與靈敏板溫度相比，可減弱壓力波動(dòng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響；（3）雙溫差信息，可用于精餾塔的適宜分離度控制，即使塔頂/塔底產(chǎn)品純度均適中。13(28)第13頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二精餾塔的壓力控制塔頂汽相采出量 DV 塔壓 P液相含有大量不凝聚物：氣體較多，通過(guò)汽相排除控制壓力 ： 冷凝器冷卻量 QC 塔壓 P液相含有微量不凝聚物：幾乎全部冷凝，通過(guò)改變凝聚量控制14(28)第14頁(yè)

7、，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二精餾塔簡(jiǎn)化的控制問(wèn)題* 考慮被控過(guò)程的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)特性，結(jié)合就近原則，可將控制問(wèn)題分解簡(jiǎn)化為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)。15(28)第15頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二精餾塔物料平衡控制問(wèn)題特點(diǎn)：僅保證塔的物料平衡要求，而不對(duì)塔頂、塔底產(chǎn)品質(zhì)量作嚴(yán)格控制。適應(yīng)場(chǎng)合：（1）對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求不高；（2）處理量與進(jìn)料性質(zhì)變化不頻繁或變化幅度小。16(28)第16頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二物料平衡控制方案之一17(28)第17頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二物料平衡控制方案之二1

8、8(28)第18頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二按精餾段指標(biāo)的控制方案被控變量：TD, LR, LB (即只對(duì)塔頂產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行控制；而對(duì)塔底產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)不作嚴(yán)格要求)控制變量：D, R, B (而保持再沸器加熱量V為定值)控制結(jié)構(gòu)（1）方案1：B LB， D LR， R TD；（2）方案2：B LB， R LR， D TD。19(28)第19頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二精餾段控制方案之一20(28)第20頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二精餾段控制方案之二21(28)第21頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)3

9、1分，星期二按提餾段指標(biāo)的控制方案被控變量：TB, LB, LR (即只對(duì)塔底產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行控制；而對(duì)塔頂產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)不作嚴(yán)格要求)控制變量：V, B, D (而保持回流量R為定值)控制結(jié)構(gòu)（1）方案1：D LR， B LB， V TB；（2）方案2：D LR， V LB， B TB。22(28)第22頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二提餾段控制方案之一23(28)第23頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二提餾段控制方案之二24(28)第24頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二精餾塔兩端質(zhì)量指標(biāo)控制問(wèn)題25(28)第25頁(yè)，共32

10、頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二兩端質(zhì)量指標(biāo)控制方案26(28)第26頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二兩端質(zhì)量指標(biāo)控制方案之一控制方案（1）若相互耦合不嚴(yán)重，則可通過(guò)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，使相關(guān)回路的工作頻率拉開(kāi)以減少關(guān)聯(lián)；（2）若耦合嚴(yán)重，則可考慮靜態(tài)解耦或其他先進(jìn)控制方法：變結(jié)構(gòu)控制、預(yù)測(cè)控制等。27(28)第27頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二兩端質(zhì)量指標(biāo)控制方案之二問(wèn)題：對(duì)上述兩種方案進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析、比較28(28)第28頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二精餾塔多回路控制系統(tǒng)29(28)第29頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二精餾塔解耦控制系統(tǒng)30(28)第30頁(yè)，共32頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)31分，星期二精餾塔的其他控制方案進(jìn)料熱焓控制，以克服進(jìn)料溫度與進(jìn)料狀態(tài)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響；進(jìn)料前饋反饋控制，以適應(yīng)進(jìn)料量的變化，并提高控制質(zhì)量；浮動(dòng)塔壓控制：盡可能降低塔壓：可以增加組分間的揮發(fā)度，使再沸器加熱量下降。使汽液平衡溫度溫