文档介绍：典型操作单元的控制精馏塔的控制
戴连奎
浙江大学智能系统与决策研究所
浙江大学信息学院控制系
2000/12/04
内容
引言
精馏塔的控制目标
精馏塔的静态特性
精馏塔质量指标的选取
精馏塔的基本控制方案
精馏塔的其它控制方案
结论
连续精馏装置的工艺流程
操作目的:
通过反复的部分汽化与部分冷凝,将混合液中沸点不同的各组分分离成产品。
操作代价:
消耗能量,塔底需要加热使塔底液部分汽化;塔底需要冷却使塔顶组分冷凝;
精馏塔的控制目标
质量指标
对于仅有塔顶、塔底出料的简单精馏塔,其质量指标可用塔顶与塔底料中关键组分的纯度来表示。
产品产量和能量消耗
在保证产品质量的前提下,尽可能提高产品的产品并设法降低装置的能耗。
精馏塔产品纯度、产品回收率和能耗之间的相互关系
产品回收率:
进料中每单位产品组分所能得到的可售产品的数量;
能耗指标:
用单位进料的塔底上升蒸气量V/F来表示;
定性规律:若能耗指标一定,产品纯度越高,其回收率越低;若产品纯度一定,在一定范围内能耗指标越高,其回收率越高。
精馏塔的静态特性
总与轻组分的物料平衡方程:
能耗与分离度S的关系:
结论:对于给定的进料,若D/F和V/F保持一定,则该塔的分离结果xD, xB就完全确定。
精馏塔的控制问题
精馏塔质量指标的选取
直接质量指标
(1)产品质量在线分析仪/ 软测量仪
间接质量指标*
(1)灵敏板温度,与塔顶/塔底温度相比,可提高温度变化的灵敏度(对于同样的浓度变化);
(2)温差信息,与灵敏板温度相比,可减弱压力波动对产品质量的影响;
(3)双温差信息,可用于精馏塔的适宜分离度控制,即使塔顶/塔底产品纯度均适中。
精馏塔的压力控制
塔顶汽相采出量 DV —塔压 P
冷凝器冷却量 QC —塔压 P
精馏塔物料平衡与质量控制问题
* 考虑被控过程的静态与动态特性,结合就近原则,可将控制问题分解简化为两个相对独立的子系统。