精馏塔控制(作业)..

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。

精馏塔的控制方式字体: 小中大| 打印发表于: 2007-7-25 21:15 作者: chjzhou 来源: 海川化工论坛精馏塔的控制方式很多,其中有:1.提留段温度控制2.精馏段温度控制3.精馏塔温差控制4.恒流控制5.双温差控制6.压差控制7.在线仪表监测控制过路的朋友一起交流一下那种控制自动化程度更高,操作人员的参与度最少,对于生产最经济,交流的朋友别忘了写下你的理由哦答案不是重要的,你的理由却是非常重要的,欢迎讨论啊,一起学习我也来说两句查看全部回复最新回复∙chping80 (2007-7-25 21:36:13)我认为精馏段温度控制更好，更能说明精馏塔的运行情况！∙chjzhou (2007-7-26 09:10:51)压差控制比较好(以下是摘抄版)蒸汽压力突然变化时，将直接影响塔釜难挥发组分的蒸发量，使当时塔内热量存在不平衡，导致气-液不平衡，为此如何将塔釜热量根据蒸汽进料量自动调节达到相对稳定，从而保证塔内热量平衡是问题的关键。

在生产过程中，各精馏塔设备已确定，塔釜蒸发量与气体流速成正比关系，而流速与塔压差也成正比关系，所以控制好塔顶、塔釜压力就能保证一定的蒸发量，而在操作中，塔顶压力可通过塔顶压力调节系统进行稳定调节或大部分为常压塔，为此，稳定塔釜压力就特别重要。

于是在蒸汽进料量不变情况下，我们对蒸汽压力变化情况与塔釜压力的变化进行对比，发现两者成正比关系，而且滞后时间极小。

于是将蒸汽进料量与塔釜压力进行串级操作，将塔釜压力信号传递给蒸汽流量调节阀，蒸汽流量调节阀根据塔釜压力进行自动调节，通过蒸汽进料量自动增大或减少，确保塔釜压力稳定，从而保证了精馏操作不受外界蒸汽波动的影响。

[本帖最后由chjzhou 于2007-7-26 17:05 编辑]∙zzna (2007-7-26 09:16:01)精馏段温度控制和温差控制结合！∙weiqj (2007-7-26 15:49:50)3＃楼是从一个叫做“好男人”的博客中的《精馏塔操作及自动控制系统的改进》摘抄其中一段。

精馏塔的原理及控制要求一、精馏原理精馏是化工生产中分离互溶液体混合物的典型单元操作，其实质是多级蒸馏，即在一定压力下，利用互溶液体混合物各组分的沸点或饱和蒸汽压不同，使轻组分（沸点较低或饱和蒸汽压较高的组分）汽化，经多次部分液相汽化和部分气相冷凝，使气相中的轻组分和液相中的重组分浓度逐渐升高，从而实现分离。

精馏过程的主要设备有：精馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐和输送设备等。

精馏塔以进料板为界，上部为精馏段，下部为提馏段。

一定温度和压力的料液进入精馏塔后，轻组分在精馏段逐渐浓缩，离开塔顶后全部冷凝进入回流罐，一部分作为塔顶产品（也叫馏出液），另一部分被送入塔内作为回流液。

回流液的目的是补充塔板上的轻组分，使塔板上的液体组成保持稳定，保证精馏操作连续稳定地进行。

而重组分在提留段中浓缩后，一部分作为塔釜产品（也叫残液），一部分则经再沸器加热后送回塔中，为精馏操作提供一定量连续上升的蒸气气流。

精馏塔从结构上分，有板式塔和填料塔两大类。

而板式塔根据塔结构不同，又有泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流板塔、浮喷塔、浮舌塔等等。

各种塔板的改进趋势是提高设备的生产能力，简化结构，降低造价，同时提高分离效率。

填科塔是另一类传质设备，它的主要特点是结构简单，易用耐蚀材料制作，阻力小等，一般适用于直径小的塔。

在实际生产过程中，精馏操作可分为间歇精馏和连续精馏两种。

对石油化工等大型生产过程，主要是采用连续精馏。

精馏塔是一个多输入多输出的多变量过程，内在机理较复杂，动态响应迟缓缓，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。

而且从能耗的角度来看，精馏塔是三传一反典型单元操作中能耗最大的设备，因此，精馏塔的节能控制也是十分重要的。

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zf ,进料温度Tf或热焓FE.此外，冷剂与加热剂的压力和温度及环境温度等因素也会影响精馏塔的平衡操作。

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。

精馏塔控制和节能优化分析摘要：石化工业在目前的社会实践中发挥着重要的作用，且社会实践中的各类产品应用与石化工业有密切联系，所以需要对石化工业的发展做分析与讨论。

对现阶段的石化工业生产进行分析可知，其涉及较多的生产单元，其中一个重要单元是精馏，会产生比较显著的能耗，是整个石化工业生产体系中能耗量比较大的单元，对生产节能和成本控制都有重要影响，所以在实践中需要积极对精馏节能进行分析与讨论。

下面本文就对此展开探讨。

关键词：精馏塔；控制；节能优化；1工艺流程简述某炼化公司气体分馏装置公称规模为60万吨/年，以经脱硫脱硫醇后的催化裂化装置吸收稳定系统产出的液化气为原料，将液化气通过精馏的方法按四个塔(脱丙烷塔、脱乙烷塔、丙烯塔、脱戊烷塔)的流程设计分离成C2、丙烯、丙烷、C4、C5馏分。

其中，由于丙烯塔塔板数较多，分为两个塔串联操作，总塔板数为200层，如图1所示，自脱乙烷塔底来的混合C3组分进入丙烯塔(1)进行传质传热，丙烯塔(1)顶部的组分进入丙烯塔(2)底部作为上升气相继续完成精馏操作，塔(2)斧液通过中间泵送入塔(1)顶部作为液相内回流。

塔(1)底的丙烷馏分经冷却器冷却后送至罐区。

塔(2)顶部蒸出的丙烯经塔顶冷却器后进入回流罐，回流罐中的冷凝液一部分通过回流泵送回塔(2)顶作为回流，另一部分作为丙烯产品经冷却器冷却后送至下游装置。

工艺上要求塔顶丙烯产品体积分数(φ)≥99.50%，塔底丙烷产品体积分数(φ)＞95.00%。

图 1 气体分馏装置丙烯塔工艺流程示意2分离序列的选择在精馏的过程中需要强调如下内容：(1)在产品分离的过程中需要按照塔顶产品的挥发度依次递减的顺序进行逐个回收；(2)通过实验对最难分离的组分进行确定，并在精馏的过程中将其放在最末端进行分离；(3)进料按照塔顶和塔底各占50%的分馏比例进行安排；(4)如果是纯度要求比较高的产品，可以放在最后进行分离；(5)如果组分当中有容易造成系统结焦或者腐蚀的，需要在提高后续设备材质要求之后再强调稳定的操作；(6)如果混合物当中的组分存在沸点相差比较大的情况，而且有的组分需要在冷冻的条件下才能够进行分离，应当使进入到冷冻系统或者是冷冻等级更高的系统当中的组分尽可能减少，这样，最终的分离效果会更加理想。

内蒙古化工职业学院毕业设计（论文、专题实验）任务书摘要精馏塔是石油化工、医药等领域常见的生产过程装备,是较为典型的单元生产过程,精馏塔的过程变量多,各变量之间关系复杂,本文通过对精馏塔工艺、生产过程中主要的扰动变量进行分析,引出提馏段温度控制方案、精馏段温度控制方案,为工程技术人员设计精馏塔过程控制系统提供参考蒸气由塔底进入。

蒸发出的气相与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向气相中转移，气相中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，气相愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而达到组分分离的目的。

由塔顶上升的气相进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。

塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，加热蒸发成气相返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。

精馏的基本原理是将液体混合物多次部分气化和部分冷凝,利用其中各组份挥发度不同的特性，实现分离目的的单元操作。

蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。

精馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度，α）的特性，实现分离目的的单元操作。

蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。

本节以两组分的混合物系为研究对象，在分析简单蒸馏的基础上，通过比较和引申，讲解精馏的操作原理及其实现的方法，从而理解和掌握精馏与简单蒸馏的区别（包括：原理、操作、结果等方面）。

近年来出现的超重力精馏技术，使巨大的塔设备变为高度不到2米的超重力精馏机，达到增加效率、缩小体积的目的。

关键词：精馏原理，精馏塔，工艺，过程控制目录第一章精馏塔概述 (5)1.1精馏塔控制的研究背景及意义 (5)1.2精馏塔控制系统的目的 (5)第二章生产工艺 (8)2.1工艺流程的说明 (8)2.2精馏塔的控制要求及主要干扰 (11)2.3精馏塔的装置的工艺流程 (14)第三章自动装置的确定 (15)3.1PLC、DCS、FCS的发展 (15)3.2PLC、DCS、FCS的特点 (16)3.3PLC、DCS、FCS的差异 (17)第四章精馏塔控制方案设计 (20)4.1控制方案和回路的设计 (20)4.2精馏塔控制要求 (24)4.3精馏塔工艺因数影响及系统维护 (25)第五章检测仪表、执行机构和辅助仪表的选型 (27)5.1如何选择检测仪表和调节阀 (27)5.2变送器和流量仪表的选型 (27)5.3物位测量仪表的选择 (30)附录 (33)参考文献 (34)致谢 (35)第一章精馏塔概述1.1 精馏塔控制的研究背景及意义精馏操作是炼油、化工生产过程中的一个十分重要的环节。