第11章典型化工单元的控制方案.ppt

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2、11章典型化工单元的控制方案,生产过程的设备种类繁多，如流体输送设备、传热设备、锅炉设备、精馏塔、化学反应器等。 不同的设备及过程有不同的特性和控制要求，同类设备的控制也会有很不相同的控制方案。 本章简单介绍精馏塔的控制与化学反应器的控制。,第11章典型化工单元的控制方案,一、精馏塔的控制,精馏过程是现代化生产中应用极为广泛的传质过程，其目的是利用混合液中各组分挥发度的不同，将各组分进行分离并达到规定的纯度要求。 精馏过程十分复杂，被控变量多，可选的操纵变量也多，它们之间可以有各种不同的组合。精馏对象通道多、反应缓慢、内在机理复杂、变量之间相关。,第11章典型化工单元的控制方案,主要内容,精馏。

3、塔操作工艺分析精馏塔操作工艺要求精馏塔质量指标选取精馏塔常规控制方案精馏塔的前馈反馈控制方案,第11章典型化工单元的控制方案,1、精馏塔操作工艺分析,图111 精馏塔的物料流程,第11章典型化工单元的控制方案,精馏操作设备主要包括再沸器、冷凝器和精馏塔，再沸器为混合物液相中的轻组分转移提供能量，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。精馏塔实现混合物组分分离的主要设备。,第11章典型化工单元的控制方案,2、精馏塔操作工艺要求,精馏塔的控制目标一般从质量指标、产品质量和能量消耗三个方面考虑。同时要把各种约束条件考虑进去。,第11章典型化工单元的控制方案,（1）质量指标,一般应使塔。

4、顶或塔底产品之一达到规定的纯度，另外一个产品的纯度应该维持在规定的范围内；或者塔顶、塔底的产品均达到一定的纯度要求。,第11章典型化工单元的控制方案,（2）产量指标,在产品达到一定的质量指标的前提下，得到尽可能高的收率。收率通常定义为产品产量与进料中该产品组分的量之比。 生产效率除了与产品的纯度及收率有关外，还要考虑能量消耗等因素。,第11章典型化工单元的控制方案,（3）能量要求和经济指标,精馏塔消耗的能量主要是再沸器的加热量和冷凝器的冷却量消耗。 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收率的，但同时增加了再沸器的能量消耗。因此精馏塔的操作必须从整个经济效率来衡量。,第11章典。

5、型化工单元的控制方案,（4）约束条件,为了保证正常操作，需规定某些参数的极限值，并作为约束条件。如：塔内气体流速，防止漏液和泛液塔的操作压力再沸器两侧间的温差不能超过临界值，否则会导致给热系数下降，传热量降低。,第11章典型化工单元的控制方案,2、精馏塔控制问题分析,第11章典型化工单元的控制方案,3、精馏塔质量指标（被控变量选择）,对于一个二元组分精馏塔来说，在一定压力下，沸点与产品成分之间有单独的函数关系。因此，如果压力恒定，塔板温度就反映了成分。对多元精馏来说，比较复杂，但石油化工中许多产品由一系列碳氢化合物的同系物组成，在一定压力下，保持一定的温度，成分的误差可以忽略。 以温度作为质量。

6、指标时，必须保持压力恒定。,第11章典型化工单元的控制方案,（1）采用温度作为间接质量指标,塔顶（或塔底）温度控制 产品在塔顶采用塔顶温度控制，反之亦然。灵敏板温度控制 灵敏板是指当塔的操作经受扰动作用时，塔内各板的温度都发生变化，一直到新的稳态时，温度变化最大的那块板称为灵敏板。中温控制 取加料板稍上、稍下的塔板或加料板的温度作为被控变量。,第11章典型化工单元的控制方案,用温度作为质量指标的前提是塔内压力恒定，虽然精馏塔一般有塔压控制系统，但对于精密精馏等控制要求较高的场合，微小压力波动将影响温度与组分之间的关系。如苯甲苯二甲苯分离时，大气压力变化6.67KPa，苯的沸点变化2，超过了质量指标的规定，而这种情况是完全可能的。因此必须对压力的波动加以补偿。,第11章典型化工单元的控制方案,（2）采用压力补偿的温度作为间接质量指标,温差控制 要求压力对这两点温度的影响接近。一个检测点在塔顶，这里成分和温度变化比较小；另一个放在灵敏板附近，成分和温度变化比较大和灵敏。 与灵敏板温度相比，可减弱压力波动对产品质量的影响。 关键：选点正确，温差设置合理。,第11章典型化工单元的控制方案,双温。