精馏塔PID控制系统简介

精馏塔温度控制系统设计精馏塔是一种常见的化工设备，用于分离液体混合物中的成分。

精馏塔温度控制系统的设计是确保精馏塔能够稳定运行，提高产品质量和产量的关键。

下面将详细介绍精馏塔温度控制系统的设计原理和步骤。

精馏塔温度控制系统的设计原理是根据精馏塔内部的物料性质和工艺要求，通过控制介质的流量和温度来实现温度的稳定控制。

精馏塔内部通常分为多个段落，每个段落都有一个特定的温度要求。

温度的控制涉及到对塔釜的加热和冷却以及介质的流量调节。

1.确定控制目标：根据工艺要求和产品规格，确定需要控制的温度范围和偏差，以及控制精度要求。

2.确定控制方法：根据工艺特点和实际情况，选择适合的控制方法。

常见的控制方法包括比例控制、比例积分控制、比例积分微分控制等。

3.确定传感器：选择合适的温度传感器，用于测量精馏塔内部的温度。

常见的温度传感器包括热电偶、热敏电阻等。

4.确定执行器：根据控制目标和方法，选择合适的执行器。

常见的执行器包括电动调节阀、蒸汽控制阀等。

5.设计控制回路：根据控制方法和控制器的性能，设计控制回路。

控制回路包括传感器、控制器和执行器。

6.参数整定：根据实际情况和反馈调整，优化控制回路的参数。

参数整定通常包括比例增益、积分时间和微分时间等。

7.验证和优化：通过实际运行验证控制系统的性能，并根据实际情况进行反馈调整和优化。

总之，精馏塔温度控制系统的设计是确保精馏塔能够稳定运行，提高产品质量和产量的关键。

设计步骤包括确定控制目标、控制方法、传感器和执行器的选择、设计控制回路、参数整定以及验证和优化。

合理的设计能够使温度控制更加稳定和可靠。

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
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江 苏 工 业 学 院 学 报 2005 年
间歇精馏又称分批精馏[1 ] , 是精细化工生产 中的重要单元操作 。其主要特点是 : ①能单塔分离 多组分混合物 ; ②允许进料组分浓度在很大的范围 内变化 ; ③可适用于不同分离要求的物料 , 如相对 挥发度及产品纯度要求不同的物料 。此外 , 间歇精 馏还适用于高沸点 、高凝固点和热敏性物料等特殊 情况的分离 。近年来 , 精细化学品和特殊化学品等 高附加值产品行业的迅速发展 , 以及由于环保要求 和降耗挖潜为目的进行溶剂回收再利用 , 使间歇精 馏受到前所未有的重视[2 ,3 ] 。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
SHAO Hui , YE Qing (Depart ment of Chemical Engineering , J iangsu Polytechnic University , Changzhou 213016 , China)
Abstract : Batch distillation was used in chemical indust ry as way to t reat small quantit y of feed or initial separa2 tion of multiple compositions to get several initial product s , so it was a kind of simple operation. This paper dis2 cusses t he relationship between boil - up rate and t he efficiency of t he tower under total reflux , and t he relation2 ship between t he reflux ratio and t he efficiency of t he tower under partial reflux. Finally , t he reflux retio was chosen six. Research was done on t he cont rol of t he PID and a group of parameters was achieved under which t he system would work better. Key words : batch distillation ; t he efficiency of t he total column ; PID cont roller

乙烯精馏塔自动控制系统简介精馏过程的实质，就是利用混合物中各组份具有不同的挥发度，即在同一温度下各组份的蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组份转移到汽相中，而汽相中的重组份转移到液相中，从而实现分离的目的。

乙烯精馏塔是乙烯装置分离系统的关键设备。

他的控制方案是否合理，先进，将直接影响乙烯产品的产量与质量。

因此，了解精馏塔的自动控制情况很有必要。

标签：乙烯精馏塔；自动控制系统乙烯精馏塔的主要作用是生产合格的乙烯产品，重要参数是侧线乙烯产品中乙烷含量，侧线液体乙烯产品合并直接送至储罐FB-401A-F，从储罐可分别送至高压乙烯产品系统和低压乙烯产品系统。

装置二期改造后，用并联的两台乙烯精馏塔EN-DA-402和ES-DA-2402进行乙烯精馏。

1 精镏塔的控制目的①质量指标：对于一个二元精镏塔，其质量指标是，在保证塔顶产品和侧线采出符合规定的纯度的同时，塔底应尽量少带塔顶轻组分，以减少损失；②物料平衡：塔顶馏出物+釜液采出量=进料量。

而且这两个采出量变化应比较平稳，以保证上下工序的平稳操作。

此外，塔内压力恒定与否对塔的物料平衡有很大影响；③热平衡：进入精馏塔各物料带进去的热量和离开系统带走的热量相等；④约束条件：为了使塔正常操作，必须满足一些约束条件，例如塔的操作压力必须稳定，否则将破坏物料平衡，为了系统的安全稳定运行，必须设置一些诸如联锁、超弛等保护系统。

2 精馏塔的压力控制系统每个精馏塔的操作均是在压力维持恒定的前提下进行的。

压力如果不恒定，会影响每块塔板上气液平衡条件和塔的物料平衡，会使塔的正常操作受到破坏，从而引起产品质量的恶化。

对于乙烯精馏塔来说，其塔压控制过程为：一般情况下，乙烯精馏塔的压力由压力控制器（PRCA-421），通过调整塔顶冷凝器EN-EA-405的丙烯冷剂流量，以改变气相冷凝速度来使塔压恒定；同时又和LC501组成高液位超弛控制系统，保证冷凝器液位不致过高，从而保证压缩单元的稳定操作。

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2019年2月22日星期五
第3 章
精馏塔的过程控制
一般情况下，塔的进料流量QF是不可控制的， 如分离裂解气的乙烯塔，它的进料流量受前 一工序决定；而在有些情况下，进料流量也可 以控制，如炼油厂初馏塔的原油流量就可控 制为恒定值；进料成分AF的变动是无法控制 的，它由上一工序决定，但多数情况变化是 缓慢的。总之，大多数情况下，进料流量QF 及进料成分AF的变化是精馏过程中的主要扰 动。
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第3 章
精馏塔的过程控制
2.仪器性能优越智能仪器中通过微处理器进行数据 存储和运算处理,很容易实现多种自动补偿、自动校 正、多次测量平均等技术,使测量精度大大提高。通 过执行适当和巧妙的算法,常常可以克服或弥补仪器 硬件本身的缺陷或弱点,改善仪器的性能。智能仪器 中,对随机误差通常用求平均值的方法来克服,对系 统误差,则根据误差产生的原因采用适当的方法处理。 例如:HP3455型数字电压表的实时自动校正是先进行 三次不同方式的测量,然后由微处理器自动把测量数 据代入自校准方程进行计算,以消除由漂移及放大器 增益不稳定所带来的误差。借助于微处理器,不仅能 校正由漂移、增益不稳定等引起的误差,还能校正由 各种传感器、变换器及电路引起的非线性或频率响 应等误差。
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第3 章
精馏塔的过程控制
为克服扰动的影响以及从对精馏塔实行控制的目的出 发，在众多的参数关系中，选出关键 的参数作为被控制量，它们是：塔顶产品成分A1，塔 底产品成分A2，回流罐液位h1和塔底液位 h2。为控制这四个被控变量可供采用的操作变量（控 制量）也有四个，它们是塔顶产品流量Q1、 塔底产品流量Q2，回流量QL及再沸器加热用蒸汽量QS。 由此可知，在精馏塔控制中，变量间的配对关系有4！ ＝24种的可能。

软件设计报告——Smith纯滞后补偿PID 控制塔顶轻组分含量、继电法整定PID参数目录目录 (2)一、题目 (3)二、原理 (4)1、Smith纯滞后补偿控制原理 (4)2、具有纯滞后补偿的数字控制器 (5)3、数字Smith预估控制 (5)4、继电法整定PID参数 (6)5、继电法整定PID参数的计算 (8)三、程序设计 (8)1、程序设计流程图 (8)2、程序设计详单 (10)四、结果展示与分析 (13)1、系统控制效果 (13)2、系统参数变化的控制结果 (13)五、体会 (17)六、参考文献 (17)一、题目题目5：以中等纯度的精馏塔为研究对象，考虑到不等分子溢流的影响和非理想的汽液相平衡，可以得到塔顶产品轻组分含量Y及回流量L之间的传递函数为：控制要求：1、采用Smith纯滞后补偿PID控制算法将塔顶轻组分含量控制在0.99。

2、采用继电法整定PID参数。

3、整定效果验证：当被控过程参数时变时，如滞后时间有12→24，开环增益由3.4→6时，讨论PID控制的响应速度及鲁棒性问题，考察当系统参数发生变化时，上述PID参数是否选取合适。

二、原理1、Smith 纯滞后补偿控制原理在工业过程控制中，由于物料或能量的传输延迟，许多被控对象具有纯滞后。

由于纯滞后的存在，被控量不能及时反映系统所受到的干扰影响，即使测量信号已到达控制器,执行机构接受控制信号后迅速作用于对象,也需要经过纯滞后时间τ以后才能影响到被控量，使之发生变化。

在这样一个控制过程中，必然会产生较明显的超调或震荡以及较长的控制时间，使Smith 就这个问题提出了一种纯滞后补偿控制器，即Smith 补偿器。

其基本思想是按照过程的动态特性建立一个模型加入到反馈控制系统中，使被延迟了τ的被控量提前反映到控制器，让控制器提前动作，从而可明显地减少超调量，加快控制过程。

下图1为Smith 预估控制系统的示意框图。

如果模型是精确的，即m m s G s G ττ==),()(0，且不存在负荷扰动（D=0），则m m m m X X Y Y E Y Y ==-==,0,，则可以用m X 代替X 作为第一图1、Smith 预估控制系统等效图条反馈回路，实现将纯滞后环节移到控制回路的外边。

第五章
（1）温差控制
精馏塔控制系统
在精馏中，任一塔板的温度是成分与压力的函数，影响温度变化的因素 可以是成分，也可以是压力。在一般塔的操作中，无论是常压塔、减压塔还 是加压塔，压力都是维持在很小范围内波动的，所以温度与成分才有对应关 系。但在精密精馏中，要求产品纯度很高，两个组分的相对挥发度差值很小， 由于成分变化引起的温度变化较压力变化引起温度的变化要小得多，所以微 小压力波动也会造成明显的效应。例如，苯-甲苯-二甲苯分离时，大气压变 化6.67 kPa，苯的沸点变化2 ℃，已超过了质量指标的规定。这样的气压变 化是完全可能发生的，由此破坏了温度与成分之间的对应关系。所以在精密 精馏时，用温度作为被控变量往往得不到好的控制效果，为此应该考虑补偿 或消除压力微小波动的影响。 选择温差信号作为间接质量指标时，测温点应按下述方法确定。如塔顶 馏出液为主要产品时，一个测温点应放在塔顶（或稍下一些），即成分和温 度变化较小、比较恒定的位置；而另一个检测点放在灵敏板附近，即成分和 温度变化较大、比较灵敏的位置上。然后取上述两个测温点的温度差∆T作 为被控变量，此时压力波动的影响几乎相互抵消。
第五章
精馏塔控制系统
在一定的纯度要求下，增加塔内的上升蒸汽是有利于提高产品回 收率的，但同时也意味着再沸器的能量消耗要增大。况且，任何事物 总是有一定限度的。在单位进料量的能耗增加到一定数值后，再继续 增加塔内的上升蒸汽，则产品回收率就增长不多了。精馏塔的操作情 况，必须从整个经济效益来衡量。在精馏操作中，质量指标、产品回 收率和能量消耗均是要控制的目标。其中质量指标是必要条件，在质 量指标一定的条件下应在控制过程中使产品的产量尽可能提高一些， 同时能量消耗尽可能低一些。 （4）约束条件 ） 为确保精馏塔的正常、安全运行，必须使某些操作参数限制在约 束条件之内。常用的精馏塔限制条件为液泛限、漏液限、压力限及临 界温差限等。 ① 所谓液泛限，也称气相速度限，即塔内气相速度过高时，雾 沫夹带十分严重，实际上液相将从下面塔板倒流到上面塔板，产生液 泛，破坏正常操作。 ② 漏液限也称最小气相速度限，当气相速度小于某一值时，将 产生塔板漏液，使塔板效率下降。防止液泛和漏液，可以通过塔压降 或压差来监视气相速度。

精馏塔控制系统课程设计摘要在石化工业中，许多原料、中间产品或粗成品往往是由若干组分形成的混合物，需要通过精馏过程进行分离。

精馏是利用混合液中不同组分挥发温度的差异将各组分分离的过程。

精馏塔是精馏过程的关键设备。

统计资料表明，在石化工业中，40%~50%的能量消耗在精馏设备中，精馏塔是过程控制的重要控制对象，一直受到控制领域的关注。

精馏塔由多级塔盘组成，内在工作机理复杂。

在精馏过程中，工作参数对控制作用的响应缓慢，不同变量之间存在相互关联，因此，精馏塔是一个多参数的被控过程；不同工艺要求的精馏塔结构不同，工艺参数、变量之间存在多种组合，控制方案繁多；另外，精馏工艺控制要求较高，控制相对困难。

只有对生产工艺进行深入分析，才可能控制出合理的控制系统。

本次设计中，通过对合成甲醇精馏过程的模拟，我们具体了解和掌握比值控制系统的工作原理。

关键词：精馏；精馏塔；多参数控制；定值控制；合成甲醇精馏太原理工大学现代科技学院过程控制系统课程设计目录摘要 (1)1 精馏塔控制系统介绍 (1)1.1 精馏塔原理 (1)1.2 精馏塔的控制要求及主要干扰因素 (1)1.2.1 精馏塔的控制要求 (1)1.2.2 精馏塔的干扰因素特性 (2)2 精馏塔控制方式的选择与论证 (3)3 定值控制系统 (4)3.1 定值控制系统简介 (4)3.2 定值控制系统的设计 (4)4 甲醇精馏的比值控制系统 (6)5 系统各器件选型 (7)5.1检测转换元件的选择 (7)5.2 调节阀气开气关式选择 (9)6 小结与体会 (10)参考文献 (11)1太原理工大学现代科技学院过程控制系统课程设计精馏塔的定值控制系统设计1 精馏塔控制系统介绍1.1 精馏塔原理精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。

有板式塔与填料塔两种主要类型。

根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。

蒸汽由塔底进入，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)组分不断地向蒸汽中转移，蒸汽中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸汽愈接近塔顶，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，达到组分分离的目的。

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。

第6章精馏塔控制系统6、1 概述精馏就是化工、石油化工、炼油生产过程中应用极为广泛得传质传热过程。

精馏得目得就是利用混合液中各组分具有不同挥发度,将各组分分离并达到规定得纯度要求、精馏过程得实质就是利用混合物中各组分具有不同得挥发度,即同一温度下各组分得蒸汽分压不同,使液相中轻组分转移到气相,气相中得重组分转移到液相,实现组分得分离、轻组分得转移提供能量;冷凝器将塔顶来得上升蒸汽冷凝为液相,并提供精馏所需得回流。

精馏过程就是一个复杂得传质传热过程、表现为:过程变量多,被控变量多,可操纵得变量也多;过程动态与机理复杂、因此,熟悉工艺过程与内在特性,对控制系统得设计十分重要。

６。

1.1 精馏塔得控制要求精馏塔得控制目标就是:在保证产品质量合格得前提下,使塔得回收率最高、能耗最低,即使总收益最大,成本最小。

精馏过程就是在一定约束条件下进行得、因此,精馏塔得控制要求可从质量指标、产品产量、能量消耗与约束条件四方面考虑。

1．质量指标精馏塔得质量指标就是指塔顶或塔底产品得纯度、通常,满足一端得产品质量,即塔顶或塔底产品之一达到规定纯度,而另一端产品得纯度维持在规定范围内、所谓产品得纯度,就二元精馏来说,其质量指标就是指塔顶产品中轻组分含量与塔底产品中重组分含量。

对于多元精馏而言,则以关键组分得含量来表示、关键组分就是指对产品质量影响较大得组分,塔顶产品得关键组分就是易挥发得,称为轻关键组分;塔底产品得关键组分就是不易挥发得,称为重关键组分、产品组分含量并非越纯越好,原因就是,纯度越高,对控制系统得偏离度要求就越高,操作成本得提高与产品得价格并不成比例增加,因此纯度要求应与使图6。

1-1 精馏塔示意图用要求适应。

２.物料平衡控制进出物料平衡,即塔顶、塔底采出量应与进料量相平衡,维持塔得正常平稳操作,以及上下工序得协调工作、物料平衡得控制就是以冷凝罐(回流罐)与塔釜液位一定(介于规定得上、下限之间)为目标得、3.能量平衡与经济平衡性指标要保证精馏塔产品质量、产品产量得同时,考虑降低能量得消耗,使能量平衡,实现较好得经济性。

洛阳理工学院过程控制工程课程设计说明书设计题目精馏装置DCS控制系统设计摘要随着石油化工的迅速发展，精馏操作的应用越来越广，分流物料的组分越来越多，分离的产品纯度越来越高。

采用提馏段温度作为间接质量指标，它能够较直接地反映提馏段产品的情况。

将提馏段温度恒定后，就能较好地确保塔底产品的质量达到规定值。

所以，在以塔底采出为主要产品、对塔釜成分要求比对馏出液高时，常采用提馏段温度控制方案。

影响物料平衡因素包括进料量和进料成分变化，顶部馏出物及底部出料变化；影响能量平衡因素主要包括进料温度或热焓变化，再沸器加热量和冷凝器冷却量变化，及塔的环境温度变化。

采用PID控制系统能有效地去除蒸汽压强的波动对温度的影响。

关键词：精馏温度PID控制目录一精馏装置的工作原理 (4)1精馏装置的概述 (4)（1）精馏的简介 (4)（2）精馏原理以及工业流程 (4)2.2.2.单回路控制系统的选用原则 (7)2.3.1.精馏塔精馏段被控变量的选择 (7)二控制系统设计................................... 错误！未定义书签。

2.1控制方案类型 ............................................................................................ 错误！未定义书签。

2.2单回路控制系统简介................................................................................ 错误！未定义书签。

2.2.1. 单回路控制系统的结构和类型.................................................. 错误！未定义书签。

2.2.2.单回路控制系统的选用原则........................................................ 错误！未定义书签。

精馏塔控制系统第6章精馏塔控制系统6.1 概述精馏是化工、石油化工、炼油生产过程中应用极为广泛的传质传热过程。

精馏的目的是利用混合液中各组分具有不同挥发度，将各组分分离并达到规定的纯度要求。

精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即同一温度下各组分的蒸汽分压不同，使液相中轻组分转移到气相，气相中的重组分转移到液相，实现组分的分离。

轻组分的转移提供能量；冷凝器将塔顶来的上升蒸汽冷凝为液相，并提供精馏所需的回流。

精馏过程是一个复杂的传质传热过程。

表现为：过程变量多，被控变量多，可操纵的变量也多；过程动态和机理复杂。

因此，熟悉工艺过程和内在特性，对控制系统的设计十分重要。

6.1.1 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，使塔的回收率最高、能耗最低，即使总收益最大，成本最小。

精馏过程是在一定约束条件下进行的。

因此，精馏塔的控制要求可从质量指标、产品产量、能量消耗和约束条件四方面考虑。

1．质量指标精馏塔的质量指标是指塔顶或塔底产品的纯度。

通常，满足一端的产品质量，即塔顶或塔底产品之一达到规定纯度，而另一端产品的纯度维持在规定范围内。

所谓产品的纯度，就二元精馏来说，其质量指标是指塔顶产品中轻组分含量和塔底产品中重组分含量。

对于多元精馏而言，则以关键组分的含量来表示。

关键组分是指对产品质量影响较大的组分，塔顶产品的关键组分是易挥发的，称为轻关键组分；塔底产品的关键组分是不易挥发的，称为重关键组分。

产品组分含量并非越纯越好，原因是，纯度越高，对控制系统的偏离度要求就越高，操作成本的提高和产品的价格并不成比例增加，因此纯度要求应与使图6.1-1 精馏塔示意图用要求适应。

2．物料平衡控制进出物料平衡，即塔顶、塔底采出量应和进料量相平衡，维持塔的正常平稳操作，以及上下工序的协调工作。

物料平衡的控制是以冷凝罐（回流罐）与塔釜液位一定（介于规定的上、下限之间）为目标的。

3．能量平衡和经济平衡性指标要保证精馏塔产品质量、产品产量的同时，考虑降低能量的消耗，使能量平衡，实现较好的经济性。

精馏塔与自动控制摘要：在化工领域里，精馏塔是一种常见的用来分离提纯相关组分的设备，而计算机技术的应用使得精馏塔的控制实现自动化，促进了工艺的优化。

随着科技的不断进步以及质量体系促使的工艺技术日益严格精细化，传统的操作方式已经变得越来越无法满足现今行业要求的高效率与高质量。

为解决上述缺陷，实现精细有效化的对体系温度的掌控，采用计算机来实现的自动化温度控制系统，经过相应的改装调试后运用到精馏分离的过程中。

一、精馏塔（Rectification Tower）精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置。

有板式塔与填料塔两种主要类型。

根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。

1.简介（Introduction）a、精馏原理(Principle of Rectify)蒸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（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。

b、过程简述（Introduction of procedure）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。

c、存在问题（Problems existent）然而，纵观化工工艺过程，整个冷凝体系的温度控制很难实现精细化。

这会造成部分物质以及杂质表现出来的物化性质难以区分。

即需要体系中不可避免的混入了其他杂质的，无疑整个精馏分离过程的目的大打折扣。

针对这种情况，实际生产中往往采取提升系统温度的办法来解决，但另一方面温度越高时则一些有用物质会呈现难以完全冷凝回流的状况，进而分离效果的产量下降。

V SθF,F ,Z F B ,X B L R D ,X D 图1 精馏塔的物料流程图精馏塔控制及设计摘要：精馏操作是化工生产过程中一个十分重要的环节，精馏的实质，就是利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即在同一温度下各组分的蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到汽相中，而汽相中的重组分转移到液相中，从而实现分离的目的。

关键词 自动化控制 物料平衡和能量平衡 温度控制一、精馏塔介绍一般精馏装置由精馏塔塔身、冷凝器、回流罐以及再沸器等设备组成，如图（1）精馏塔的物料流程图中所示。

精馏塔的控制直接影响到工厂的产品质量、产量和能量的消耗.。

随着化工的迅速发展，精馏操作应用越来越广泛。

由于所分离的物料组分不断增多，对分离产品的纯度要求亦不断提高，这就对精馏的控制提出了更高的要求。

此外，对于精密精馏，由于所分离产品的纯度要求很高，若没有相应的自动控制与其配合，就难于达到预期的效果。

因此，精馏塔的自动控制极为重要，亦很受到人们的注意。

二、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，回收率最高和能耗最低，或使塔的总收益最大，或总成本最小，一般来讲应满足如下三方面要求。

（1）质量指标 塔顶和塔底产品之一应保证合乎规定的纯度，另一产品的成分亦应维持在规定范围；或者塔顶和塔底的产品均应保证一定的纯度。

就二元组分精馏塔来说，质量指标的要求就是 使塔顶产品中的轻组分含量和塔底产品中重组分的含量符合规定的要求。

而在多元组分精馏塔中，通常仅对产品质量影响较大的关键组分可以控制。

（2）物料平衡和能量平衡塔顶馏出液和塔底釜液的平均采出量之和应该等于平均进料量，而且这两个采出量的变动应该比较和缓，以利于上下工序的平稳操作，塔内及顶、底容器的蓄液量应介于规定的上下限之间。

精馏塔的输入、输出能量应平衡，使塔内操作压力维持稳定。

（3）约束条件为保证精馏塔的正常、安全操作，必须使某些操作参数在约束条件之内，常用的精馏塔限制条件为液泛限、漏液限、压力限及临界温差限等。

３、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，使塔的回收率最高、能耗最低，即使总收益最大，成本最小。
精馏过程是在一定约束条件下进行的。因此，精馏塔的控制要求可从质量指标、产品产量、能量消耗和约束条件四方面考虑设置必要的控制系统。
⑴、产品质量控制
精馏塔的产品质量是指塔顶或塔底产品的纯度。通常，满足一端的产品质量，即塔顶（或塔底）产品达到规定纯度，而另一端产品的纯度维持在规定范围内。
（3）冷凝器：它的作用是使塔顶蒸汽冷凝，以其部分冷凝液作为回流，以建立塔板间的内部回流，其作部分即为塔顶产品。
精馏塔都采取中部进料，进料板把全塔分成二段：进料板以上叫做精馏段；进料板以下称提馏段。在精馏段，上升蒸汽中的高沸点组分转变成液体，液体中的低沸点组分转变成蒸汽，完成上升蒸气低沸点组分的精制。在提馏段，下降液体中的低沸点组分转变成蒸汽，蒸汽中的高沸点组分转变成液体，完成下降液体高沸点组分的提浓。
⑤、连续精馏：多用于大批量工业生产中。
⑥、常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。
⑦、减压蒸馏：常压下物系沸点较高或热敏性物质不能承受高温的情况
⑧、加压蒸馏：常压下为气体的物系精馏分离，加压提高混合物的沸点
⑨、多组分精馏：例如原油的分离。
⑩、双组分精馏：如乙醇-水体系,苯-甲苯体系等。
２、精馏-1所示：
⑵、物料平衡控制
进出物料平衡，即塔顶、塔底采出量应和进料量相平衡，维持塔的正常平稳操作，以及上下工序的协调工作。物料平衡的控制是以冷凝液罐（回流罐）与塔釜液位一定（介于规定的上、下限之间）为控制目标的。
⑶、能量平衡控制
输入、输出能量应平衡，使塔内操作压力维持稳定。
⑷、约束条件
精馏过程是复杂传质传热过程。为了满足稳定和安全运行，必须使某些参数限制在约束条件之内。常用的限制条件有液泛限、漏液限、操作压力限和临界温度限等。

乙烯精馏塔自动控制系统简介作者：曹桂英来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第11期摘要：精馏过程的实质，就是利用混合物中各组份具有不同的挥发度，即在同一温度下各组份的蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组份转移到汽相中，而汽相中的重组份转移到液相中，从而实现分离的目的。

乙烯精馏塔是乙烯装置分离系统的关键设备。

他的控制方案是否合理，先进，将直接影响乙烯产品的产量与质量。

因此，了解精馏塔的自动控制情况很有必要。

关键词：乙烯精馏塔；自动控制系统乙烯精馏塔的主要作用是生产合格的乙烯产品，重要参数是侧线乙烯产品中乙烷含量，侧线液体乙烯产品合并直接送至储罐FB-401A-F，从储罐可分别送至高压乙烯产品系统和低压乙烯产品系统。

装置二期改造后，用并联的两台乙烯精馏塔EN-DA-402和ES-DA-2402进行乙烯精馏。

1 精镏塔的控制目的①质量指标：对于一个二元精镏塔，其质量指标是，在保证塔顶产品和侧线采出符合规定的纯度的同时，塔底应尽量少带塔顶轻组分，以减少损失；②物料平衡：塔顶馏出物+釜液采出量=进料量。

而且这两个采出量变化应比较平稳，以保证上下工序的平稳操作。

此外，塔内压力恒定与否对塔的物料平衡有很大影响；③热平衡：进入精馏塔各物料带进去的热量和离开系统带走的热量相等；④约束条件：为了使塔正常操作，必须满足一些约束条件，例如塔的操作压力必须稳定，否则将破坏物料平衡，为了系统的安全稳定运行，必须设置一些诸如联锁、超弛等保护系统。

2 精馏塔的压力控制系统每个精馏塔的操作均是在压力维持恒定的前提下进行的。

压力如果不恒定，会影响每块塔板上气液平衡条件和塔的物料平衡，会使塔的正常操作受到破坏，从而引起产品质量的恶化。

对于乙烯精馏塔来说，其塔压控制过程为：一般情况下，乙烯精馏塔的压力由压力控制器（PRCA-421），通过调整塔顶冷凝器EN-EA-405的丙烯冷剂流量，以改变气相冷凝速度来使塔压恒定；同时又和LC501组成高液位超弛控制系统，保证冷凝器液位不致过高，从而保证压缩单元的稳定操作。

辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：精馏塔塔釜温度控制系统设计院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：起止时间：2014-12-15至2014-12-26课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：测控技术与仪器注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号学生姓名 专业班级 设计题目精馏塔塔釜温度控制系统设计 课程设计（论文）任务设计任务设计精馏塔塔釜温度控制系统。

精馏塔是石油化工生产过程中的主要装置，通过精馏操作可将由多组分组成的混合物分离成较纯组分的产品。

精馏塔温度是保证分离纯度的重要指标，塔釜的部分产品经过再沸器回流到塔内，一方面保证精馏塔温度恒定，另一方面保证生产的连续性。

工艺要求塔釜温度控制在800 ±2 ℃。

在生产过程中蒸汽压力变化剧烈，而且幅度大，有时从0.5Mpa 突然下降到0.3Mpa ，压力变化了40%。

设计要求1、确定控制方案并绘制原理结构图、方框图；2、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数；3、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式，确定阀的流量特性和开闭形式；4、进行模拟调试或仿真；5、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书在4000字以上。

技术参数测量范围：0～1000℃ ；控制温度：800 ±2 ℃；最大偏差：50℃。

工作计划 1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。

（2天 ）2、确定系统的控制方案，绘制原理结构图、方框图。

（1天 ）3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号。

（2天 ）4、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式。

（ 1天）调节阀的气开气关形式以及流量特性选择。

（ 1天）5、上机实现系统的模拟运行、答辩。

（2天 ）6、撰写、打印设计说明书（1天 ） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 指导教师签字： 总成绩： 年 月 日摘要精馏是把液体混合物进行多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分离为所要求组分的操作过程，是在石油及化工等众多生产过程中广泛应用的一种传质方法，通过精馏，使混合物料中的各组分分离，分别达到规定的纯度。

精馏塔PID控制系统简介一、PID控制系统单回路控制系统通常是指由一个检测元件及一个变送器、一个控制器、一个执行器、一个被控对象所组成的一个闭合回路的控制系统，又称简单控制系统或单参数控制系统。

单回路控制系统是所有过程控制系统中最简单、最基本、应用最广泛和最成熟的一种，约占控制回路的80%以上，适用于被控对象滞后时间较小、负荷和干扰变化不大、控制质量要求不很高的场合。

控制器在冶金、石油、化工、电力等各种工业生产中应用极为广泛。

要实现生产过程自动控制，无论是简单的控制系统，还是复杂的控制系统，控制器都是必不可少的。

控制器是工业生产过程自动控制系统中的一个重要组成部分。

它把来自检测仪表的信号进行综合，按照预定的规律去控制执行器的动作，使生产过程中的各种被控参数，如温度、压力、流量、液位、成分等符合生产工艺要求。

主要介绍在工业控制中有一定影响力的DDZ-Ⅲ型控制器的控制规律、构成原理和使用方法。

二、控制器的控制规律：在自动控制系统中，由于扰动作用的结果使被控参数偏离给定值，从而产生偏差，控制器将偏差信号按一定的数学关系，转换为控制作用，将输出作用于被控过程，以校正扰动作用所造成的影响。

被控参数能否回到给定值上，以怎样的途径、经过多长时间回到给定值上来，即控制过程的品质如何，不仅与被控过程的特性有关，而且也与控制器的特性，即控制器的规律有关。

所谓控制器的控制规律，就是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律。

这种规律反映了控制器本身的特性。

控制器的基本控制规律由比例（P）、积分（I）、微分（D）三种。

这三种控制规律各有其特点。

三、精馏塔主要测量控制点的测控方法、装置和设备的报警连锁简介1、塔釜上升蒸汽量的控制：塔釜上升蒸汽量是由塔釜加热电压来决定的，控制塔釜加热电压即可控制塔釜上升蒸汽量执2、回流比控制：3、塔釜液位控制液位设置有上、下限报警功能：当塔釜液位超出上限报警值时，仪表输出报警信号给塔釜常闭电磁阀，电磁阀接收到信号后开启，塔釜排液；当塔釜液位降至上限报警值以下时，仪表停止输出信号，电磁阀关闭，塔釜停止排液。