精馏塔控制

一、精馏塔的控制要求精馏塔的控制目标是，在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益（利润）最大或总成本最小。

具体对一个精馏塔来说，需从四个方面考虑，设置必要的控制系统。

（1）产品质量控制；（2）物料平衡控制；（3）能量平衡控制；（4）约束条件控制（液泛限、漏液限、压力限、临界温差限等）。

防止液泛和漏液，可以用塔压降或压差来监视气相速度。

二、精馏塔的主要干扰因素精馏塔的主要干扰因素为进料状态，即进料流量F、进料组分Z f、进料温度T f或热焓F E。

此外，冷剂与热剂的压力盒温度及环境温度等因素，也会影响精馏塔的平衡操作。

所以，在精馏塔的整体方案确定时，如果工艺允许，能把精馏塔进料量、进料温度或热焓加以定值控制，对精馏塔的操作平稳时极为有利的。

三、精馏塔控制变量的分析精馏塔的控制是为了保证精馏塔安全、平稳的运行，其目标是，是塔操作满足各种约束条件，保持塔的物料及能量的平衡，在较佳的工况下安全、平稳的运行，获得较大的产品回收率和较低的能耗及符合规定要求的产品。

在过程系统控制中所涉及的变量可分为以下几类。

（1）被控变量被控变量是通过改变调节其他相关变量使之维持在目标值的变量。

精馏塔的被控变量有5个：塔顶产品的浓度、塔底产品的浓度、塔内压力、塔釜及回流罐的液位。

（2）操纵变量操纵变量时通过改变调节阀的开度实施对介质的调节，该介质变量称为操纵变量。

控制系统是通过调节操纵变量来控制被控变量，而操纵变量通常是系统的流量。

如产品流量、塔回流量及加热剂、冷却剂量。

操纵变量也为5个。

（3）干扰变量精馏塔的环境参数及输入变量波动破坏塔的平衡，使产品质量发生变化，称这些变量为干扰变量，控制的目的就是克服干扰变量的扰动影响。

干扰变量有些可控，有些则不能控制。

a、可控干扰变量如塔的进料流量、温度或进料焓值或热状态。

b、不可控干扰变量如进料的成分、环境温度、冷却水温及大气压等。

四、精馏塔被控变量的选择精馏塔被控变量的选择，是指精馏塔产品质量控制中被控变量的确定，以及检测点的位置等问题。

精馏塔的控制要求2.1 质量指标混合物分离的纯度是精馏塔控制的主要指标。

在精馏塔的正常操作中，产品质量指标就必须符合预定的要求，即保证在塔底或塔顶产品中至少有一种组分的纯度达到规定的要求，其他组分也应保持在规定的范围内，因此，应当取塔底或塔顶产品的纯度作为被控变量。

但是，在线实时监测产品纯度有一定的困难，因此，大多数情况下是用精馏塔内的“温度和压力”来间接反应产品纯度。

对于二元精馏塔，当塔压恒定时，温度与成分之间有一一对应的关系，因此，常用温度作为被控变量。

对于多元精馏塔，由于石油化工过程中精馏产品大多数是碳氢化合物的同系物，在一定的塔压下，温度与成分之间仍有较好的对应关系，误差较小。

因此，绝大多数精馏塔当塔压恒定时采用温度作为间接质量指标。

2.2 平稳操作为了保证精馏塔的平稳操作，首先必须尽可能克服进塔之前的主要可控扰动，同时缓和一些不可控的主要扰动，例如，对塔进料温度进行控制、进料量的均匀控制、加热剂和冷却剂的压力控制等。

此外，塔的进出物料必须维持平衡，即塔顶馏出物与塔底采出物之和应等于进料量，并且两个采出量的变化要缓慢，以保证塔的平稳操作。

另外，控制塔内的压力稳定，也是塔平衡操作的必要条件之一。

2.3 约束条件为了保证塔的正常、平稳操作，必须规定某些变量的约束条件。

例如，对塔内气体流速的限制，塔内气体流速过高易产生液泛，流速过低会降低塔板效率；再沸器的加热温差不能超过临界值的限制等。

3精馏塔的温度控制精馏塔控制最直接的质量指标是产品的组分，但产品组分分析周期长，滞后严重，因而温度参数成了最常用的控制指标，即通过灵敏板进行控制[3]。

3.1 精馏段温度控制精馏段温控灵敏板取在精馏段的某层塔板处，称为精馏段温控。

适用于对塔顶产品质量要求高或是气相进料的场合。

调节手段是根据灵敏板温度，适当调节回流比。

例如，灵敏板温度升高时，则反映塔顶产品组成XD下降，故此时发出信号适当增大回流比，使XD上升至合格值时，灵敏板温度降至规定值。

精馏塔控制系统设计精馏塔控制系统是指用于控制精馏装置运行的自动化系统。

精馏塔是化工过程中常用的一种分离设备，用于将混合物按照不同组分进行分离，并获得精馏产品。

精馏塔控制系统设计的目标是实现对塔内温度、压力、流量等参数的自动调节，以保持塔的稳定运行和达到设定的产品品质和产量要求。

1.系统的安全性：由于精馏塔操作涉及到高温高压的条件，系统的安全性是首要考虑因素。

安全系统应该能及时发现并处理可能的危险情况，如超压、超温等，确保塔内的操作条件始终处于安全范围内。

2.过程控制策略：根据塔的物料性质和操作要求，设计合理的控制策略。

常见的控制策略包括温度控制、压力控制、流量控制等。

需要根据塔内的反应动力学特性和传热传质特性来优化控制策略，比如采用多变量控制或者模型预测控制等。

3.仪表设备选型：根据控制策略选择合适的仪表设备，如温度传感器、压力传感器、流量计等。

仪表设备应具有高精度、稳定性好和耐高温高压等特点，以满足精馏塔操作的要求。

4.控制系统架构设计：根据控制策略和仪表设备的选择，设计控制系统的架构。

控制系统通常包括传感器、执行器、控制器和通信网络等部分。

传感器用于测量塔内的物理参数，执行器用于调节塔内的操作条件，控制器用于处理传感器的测量信号并确定下一步的控制策略，通信网络用于传输和共享数据。

5.监控系统设计：精馏塔的操作过程需要实时监控，及时发现和处理异常情况。

监控系统应能对塔内各项参数进行实时显示和记录，并提供报警、故障诊断和数据分析等功能。

监控系统可以采用人机界面、数据采集系统、故障诊断系统等多种形式。

在精馏塔控制系统的设计中，需要充分考虑各种可能的操作变量、工艺的稳定性、产量和能耗等方面的要求。

通过合理的控制系统设计，可以实现对精馏塔的准确控制，提高产品质量和产量，降低能耗和运行成本。

精馏塔常用控制方案简介1.1.2 精馏塔常用控制方案简介a）传统控制方案1）按物料平衡关系控制精馏塔物料平衡控制方式并不对塔顶或塔底产品质量进展直接的控制，而依据精馏塔的物料平衡及能量平衡关系进展间接控制。

其根本原理是，当进料成分不变和进料温度一定时，在持全塔物料平衡的前提下，保持进料量F、再沸器加热量、塔顶产品量D一定；或者说保持D/F和B/F一定，就可保证塔顶、塔底产品质量指标一定。

2）质量指标控制精馏塔质量指标由精馏塔产品的纯度表达，精馏塔产品的纯度直接影响因素为精馏段灵敏板温度与提馏段灵敏板温度。

因此，精馏塔质量指标控制方案与温度控制有直接联系。

3）温度控制当为了生产两种合格的产品，只有塔顶、塔底两种。

而没有侧线产品时，常用的控制方案是：利用回流量来控制顶部塔板的温度，改变通往再沸器加热蒸汽量来控制底部塔板的温度。

b）先进控制方案1）自适应解耦控制一些学者将自适应控制应用于精馏塔的不同组分控制。

但是．没有考虑控制回路之问耦合的影响。

目前已提出的多变量自适应解耦控制算法，只能对最小相位系统实现动态解耦，对非最小相位系统实现近似动态解耦，近来，有人根据精馏塔的特点提出了一种可以对闭环系统实现动静态解耦的自适应控制器，并在精馏塔上进展了实验。

2）多变量预测控制预测控制是一类以对象模型为根底的计算机控制算法，依据对象模型的不同，预测算法可粉为模型算法（MAC）、动态矩阵控制算法（DMC）、广义预测控制（GPC）等详细实现形式。

工业上应用说明：多变量预测控制到达了期望的效果，实现了常压塔的平稳操作，提高了装置适应处理量与原料性质变化的能力；并简化了控制过程，减少了劳动强度及人工干预，显著提高了产品的合格率。

1.2 问题的提出及解决问题的途径对于精馏过程中的温度控制系统，当只有塔顶、塔底两种产品，而没有侧线产品时，常用的控制方案是：利用回流量来控制顶部塔板的温度，改变通往再沸器加热蒸汽量来控制底部塔板的温度。

精馏塔塔压控制方法
1. 保持塔顶冷凝器的高效运行呀，就像给精馏塔戴了顶凉爽的帽子！比如在化工生产中，冷凝器运行良好就能让塔压乖乖听话。

2. 调控进料速度很关键哦，这不就像给精馏塔喂食一样，得适量呀！想想如果进料太快，塔压不就像发脾气一样升高啦。

3. 注意塔釜的供热稳定哟，这可关系到塔压的平稳呢，就好比人要保持体温稳定一样重要！实际操作中要是供热不稳定，塔压可就乱套喽。

4. 回流比的控制也是重中之重哇！就如同掌握好水流的大小，合适的回流比能让塔压稳定运行，在一些精细化工生产中就能深切体会到这一点。

5. 定期检查和维护设备也必不可少哒，这就像是给精馏塔做体检！要是设备出问题，塔压还能正常吗？
6. 及时处理塔顶不凝气呀，不然塔压可就像气球一样鼓起来喽！在实际的生产过程中，不及时处理那可不行呀。

7. 合理分配塔板负荷知道不？这就像给每个楼层分配合理的重量一样！不然塔压肯定不正常呀。

8. 关注塔内的气液平衡呀，这多重要呀！就如同走路要保持平衡一样，不平衡的话塔压就会出问题咯。

9. 操作人员的精心操作更是不能忽视哇，他们就像是精馏塔的守护者！一个不小心，塔压可能就被影响啦。

总之，要想控制好精馏塔塔压，这些方法都得重视起来，相互配合，才能让精馏塔乖乖听话，稳定运行！。

引言精馏塔是化工过程中常用的设备，用于将混合物进行分馏，以获得所需的纯净组分。

在精馏过程中，精馏塔压力的控制非常重要，因为压力的变化会影响到馏出液的组分和品质。

本文将介绍精馏塔压力控制的方案。

1. 压力控制方法在精馏塔中，常见的压力控制方法有以下几种：1.1 开关控制开关控制是最简单的一种控制方法。

通过开关控制，可以将塔底排出液或塔顶进料的流量进行开关控制，以维持精馏塔内部的压力。

当塔底压力过高时，开关控制会打开塔底排出液的流量，从而降低塔底压力；当塔底压力过低时，开关控制会关闭塔底排出液的流量，从而增加塔底压力。

1.2 比例控制比例控制是一种根据压力偏差的大小，来控制进料或排出液流量的控制方法。

比例控制可以根据压力变化的幅度来调整进料或排出液的流量，以保持精馏塔内部的压力稳定。

比例控制常用于对精馏塔进行精确控制的情况。

1.3 PID控制PID控制是一种通过比例、积分和微分三个控制参数来实现对压力的精确控制的方法。

通过调整PID控制器的参数，可以使得进料或排出液的流量能够根据压力的变化情况进行自适应调整，从而实现对精馏塔压力的精确控制。

2. 压力控制方案选择选择合适的压力控制方案取决于以下几个方面：2.1 精度要求对于某些精细化工过程，需要对压力进行高精度的控制，这时可以选择PID控制或比例控制来实现。

而对于一些要求不高的一般过程，开关控制也可以满足要求。

2.2 过程的稳定性对于一些稳定性要求较高的过程，如需要对进料液的成分进行精确控制的情况，应选择PID控制方法。

PID控制可以根据压力变化的反馈信号来自适应调整进料或排出液的流量，从而保持精馏塔内部的压力稳定。

2.3 控制的复杂度不同的压力控制方法对操作人员的要求也有所不同。

开关控制是最简单的一种控制方法，对操作人员的要求较低。

而PID控制则需要操作人员对PID控制器的参数进行调整和优化，对操作人员的要求较高。

综合考虑上述因素，可以选择合适的压力控制方案。

精馏塔的控制（一）掌握要点及要求1、掌握简单精馏塔的控制问题与分解方法；2、掌握精馏塔的静态特性；3、了解精馏塔对象中操作变量对主要被控变量的动态影响程度与速度；4、针对塔顶、塔底产品质量不同的要求，掌握基本控制系统的分析与设计方法；5、了解精馏塔的复杂控制与先进控制方法6.1概述6.1.1精馏塔控制要求及影响因素1.操作要求(1)产品质量指标塔顶或塔底产品之一保证合乎规定的纯度要求，而另一个产品维持在某一规定的范围内。

2.物料平衡（1）馏出液和备液的平均采出量之和应等于平均进料量，而且缓慢变化。

（2）塔内及塔顶、塔底容器的蓄热量应介于规定的上下限之间（3）保证高产优质，低消耗，如为保证塔顶产品纯度加大回流，但有消耗大量的蒸汽，物料平衡一般采用均匀、比值控制系统。

3．束条件：（1）塔内蒸汽速度既不能过高，也不能过低，过高引起液泛，过低塔板效率低。

（2）对再沸器的加热温差，加热蒸汽冷凝量和冷凝器冷却温差都有一定限制。

9不能超过临界温差）临界温差：由核状沸腾转为膜状沸腾时的温差，单位时间，单位面积内所传递热量称为临界热负荷液体在管外大容积内沸腾，膜系数与温差关系：随着温度差增加，汽化核数和气泡长大速率也增加，以致大量的气泡在加热表面层集合，形成蒸汽膜，热量必须通过此膜传递到液体当中去，由于蒸汽导热系数小，从而传热困难，以至膜系数下降。

工业生产一般维持在核状沸腾区操作，超过该区，进入膜状沸腾回烧坏传热管4、影响塔操作的干扰因素：（1）塔压波动（2）进料量F （3）进料成分Ef （4）进料温度Tf（5）进料状态①气相②液相③汽/液混合（6）热剂或蒸汽 Ps、Gs （7）汽剂或进口温度Gw、Tw（8）环境温度6.1.2精馏塔各干扰因素的分析及调节手段的确定1.塔压波动对操作影响及调节方法(1)塔压波动对操作影响（1）塔压波动影响汽液平衡（2）塔压波动影响物料平衡P↑→F↓ P↑→D↑（3）增加波动破坏X-T关系，压力低，沸点低(2)影响压力波动因素(3)控制塔压办法：塔压控制方法通常根据塔动作情况，可分为：常压塔、减压塔和加压塔分别控制。

精馏塔控制方案引言精馏塔是一种常用的化工设备，广泛应用于石油、化工、制药等行业。

精馏塔的控制是保证塔内蒸汽、冷凝液、流体等流动的关键，能够有效地提高产品纯度和产量。

本文将介绍一种精馏塔控制方案，以提高塔的稳定性和效率。

1. 控制策略1.1 温度控制精馏塔的温度控制是塔内液体和蒸汽相平衡的关键。

通过控制塔顶和塔底的温度，可以调节塔内液位和物料的分离。

常见的控制策略有：•温度比例控制：根据塔顶温度的偏差与目标温度之间的比例关系，调整塔底的回流液流量。

•迭代控制：根据塔底液位的变化，通过反馈调整塔顶温度控制器的参数，以逐步达到温度的稳定。

1.2 压力控制精馏塔的压力控制主要是为了控制蒸汽流量和流体的分布。

压力控制可以通过以下策略实现：•PID控制：利用压力变送器测量塔内压力，并通过PID控制器调节废气量或提升风扇的转速，以保持塔内压力稳定。

•模型预测控制：利用塔内流体的数学模型，预测下一时刻的压力，然后通过调节控制器输出，实现精确的压力控制。

1.3 液位控制精馏塔的液位控制是控制塔内液体高度的重要环节，液位控制的好坏影响着塔内液体的扩散和分离效果。

常见的控制策略有：•PID控制：通过测量塔内液位高度，并根据设定的目标值进行反馈调节，保持液位稳定。

•前馈控制：通过预先计算液位的变化趋势，利用前馈信号及时调整液位，以提高液位的控制精度。

2. 性能评估为了评估控制方案的有效性和稳定性，需要对精馏塔的控制系统进行性能评估。

常用的评估指标有：•稳态误差：指控制系统在稳定状态下与目标值之间的偏差，稳态误差越小，说明控制系统越稳定。

•动态响应：指控制系统对于输入信号的响应速度和抑制扰动的能力。

动态响应越快，说明控制系统的响应速度越高。

•系统稳定性：通过计算系统的闭环传递函数，判断系统是否稳定。

如果传递函数的特征根都具有负实部，说明系统稳定。

3. 控制优化为了进一步提高精馏塔的控制效果，可以采用控制优化的方法。

常见的控制优化技术有：•模型预测控制：利用精馏塔的数学模型，预测未来一段时间内的塔内流体状态，并根据预测结果进行控制器的调整。

精馏塔的安全运行分析——精馏塔的压力控制1. 什么是精馏塔？精馏塔是一种用于对不同组分进行物理或化学分离的化工设备。

其基本原理是通过加热液体混合物，使其沸腾并分裂为各自的组分，然后通过不同程度的冷却使其再次凝聚，从而实现分离的目的。

2. 精馏塔的安全运行问题精馏塔在工业生产中具有广泛的应用，但其在实际运行中也存在一定的安全风险。

其中最为常见的风险就是压力失控，特别是在精馏塔内部出现“液力冲击”现象时，极易造成设备破坏、安全事故等严重后果。

3. 精馏塔的压力控制措施为了防止精馏塔内部压力失控，必须采取一系列有效的压力控制措施。

具体而言，可以从以下几个方面入手：3.1 建立完善的安全监测系统在精馏塔运行期间，要对其所处环境及周围的各种基本情况进行全面、细致的监测。

特别是在液体混合物沸腾后，要及时对精馏塔内部的压力、温度、气体购等因素进行监测，以便发现异常现象并及时采取应对措施。

3.2 加强运行管理在精馏塔运行期间，必须要进行严格的运行管理。

特别是要定期进行设备检修、清洗等工作，确保设备的正常运行。

同时，对操作人员的素质、技术水平等方面也要进行加强，确保其能够熟练掌握操作技巧，有效应对各种紧急情况。

3.3 建立有效的应急预案在发生突发情况时，要能够快速、准确地采取应对措施。

因此，应建立完善的应急预案，明确各级责任及应对流程，确保在紧急情况下能够迅速应对。

3.4 采取先进的自控技术为了更好地控制精馏塔内部的压力等参数，可以采用一些先进的自控技术。

例如，在设备内部安装压力控制阀、温度控制器等自控设备，实现对设备实时监测并进行准确控制。

另外，还可以通过采用模拟控制和计算机控制等方式，更好地掌控设备运行的各项参数。

4. 结论通过以上分析可以看出，精馏塔的安全运行措施不容忽视。

在今后的工业生产中，应加强对精馏塔的安全监测、运行管理等方面的重视，并进一步探索和推广先进的自控技术，确保设备能够安全运行，同时也为现代化工生产的高质量发展注入新的动力。

精馏塔操作与控制1 概述石油化工生产常需将液体混合物分离以达到提纯或回收有用组分的目的。

分离互溶液体混合物有许多种方法，精馏是广泛应用的一种方法。

精馏过程是由精馏装置来实现的，精馏装置一般是由精馏塔、再沸器(重沸器)、冷凝冷却器、回流罐及回流泵等组成。

如图1所示。

图1 精馏装置结构示意图实际生产过程中，精馏操作可分为间歇精馏和连续精馏两种。

石油化工等大型生产过程主要采用的是连续精馏。

精馏塔是一个多输入多输出的多变量过程，其内在机理复杂，动态响应迟缓，变量之间相互关联，不同的塔工艺结构差别很大，而工艺对控制提出的要求又较高，所以确定精馏塔的控制方案是一个极为重要的课题。

1.1 精馏塔两个基本平衡关系式影响精馏操作的因素很多，这些影响因素都是通过物料平衡和能量平衡的形式来影响精馏操作的。

然而，一个塔的物料平衡与能量平衡之间又是相互影响的。

现以二元精馏过程为例，说明精馏塔的这两个基本关系。

1.1.1 物料平衡关系一个精馏塔，进料和出料应保持平衡，即总物料量及任一组分的量应符合物料平衡关系。

对图1所示精馏塔而言，其物料平衡关系如下。

就总物料平衡关系而言，平均进料量应等于塔顶和塔底的平均采出量，即F=D+B (1)对轻组分而言，进料中的轻组分量应等于塔顶和塔底轻组分量之和，即Fzf=DxD+BxB (2)由式(1)和式(2)可得xD=F/D(zf-xB)+xB (3)或D/F=(zf-xB)/(xD-xB) (4)式中 F—进料流量;D—塔顶采出量;B—塔底采出量;zf—进料轻组分含量;xD—塔顶采出轻组分含量;xB—塔底采出轻组分含量。

同样方法也可以求得B/F=(xD-zf)/(xD-xB) (5)从上述关系可以看出，当D/F增加时，塔顶、塔底采出液中轻组分含量将会减少，即xD及xB将下降。

而当B/F增加时，塔顶、塔底采出液中轻组分含量将会增大，即xD及xB将上升。

然而，在D/F(或B/F)一定，和zf也一定的条件下，却不能完全确定xD和xB，而只能确定xD和xB之间的一个比例关系。