【正文】 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract II Abstract Distillation is a use of liquid mixture backflow get high purity of distillation separation method, is the most widely used in industry of liquid mixture separation operation widely used in petroleum, chemical industry, light industry, food, metallurgical and other departments. The goal was to use the mixture of distillation of ponents with different volatile degree, separation and the various ponents of the purity of the specified requirements. The essence of the distillation process is to use the mixture of ponents with different volatility for, namely the same temperature of various ponents of the steam partial pressure of different, make the light ponent in liquid phase transfer to the gas phase, restructuring of the gas phase transfer to liquid, realize the separation of ponents. Distillation operation used more and more widely, tap the ponents of the material is more and more, the separation of more and more high purity This paper, focusing on choose butanol tower as the research object, the analysis of the process flow and system ponents on the basis of the practical system, the temperature, flow, liquid level, and stress factors as the control system design, detailed design the distillation process control plan, including cascade control, process control points. Make the column to industrial control system of production requirements. Keywords: Distillation. Control system. Cascade control. Process control points 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 III 目錄 摘 要 ................................................................I Abstract ............................................................II 第 1章 緒 論 .........................................................1 課題研究的目的和意義 ..........................................1 本課題的主要研究內(nèi)容 ..........................................1 第 2章 精餾過程的控制分析 ............................................3 基本原理 ......................................................3 精餾塔的工 藝要求 ..............................................4 精餾塔的特性 ..................................................4 精餾塔的靜態(tài)特性 .........................................4 精餾塔的動(dòng)態(tài)特性 ........................................6 精餾過程的工藝流程簡介 ........................................7 精餾過程的控制需求分析 ........................................8 壓力控制 .................................................8 液位控制 .................................................9 流量控制 .................................................9 溫度控制 .................................................9 第 3章 精餾過程的控制方 案設(shè)計(jì) .......................................11 精餾塔塔頂壓力控制方案設(shè)計(jì) ...................................11 精餾塔塔釜和回流罐液位控制方案設(shè)計(jì) ...........................12 精餾塔塔釜溫度控制方案設(shè)計(jì) ...................................13 精餾塔流量控制方案設(shè)計(jì) .......................................15 精餾過程總體控制方案設(shè)計(jì) .....................................15 第 4章 設(shè)備儀表選型 .................................................18 測控儀表選型 .................................................18 壓力變送器 ..............................................19 流量傳感器 ..............................................19 液位測量儀表 ............................................21 溫度測量儀表 ............................................21 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型 .................................................23 第 5章 控制功能的 實(shí)現(xiàn) ...............................................25 串級控制 .....................................................25 串級溫度控制系統(tǒng)仿真 .........................................29 結(jié)束語 ..............................................................33 謝 辭 ..............................................................34 參考文獻(xiàn) ............................................................35 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 1 第 1 章 緒 論 課題研究的目的和意義 丁辛醇是隨著石油化工、聚氯乙烯材料工業(yè)以及羰基合成工業(yè)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的。 可見，丁醇塔控制系統(tǒng)的處理能力和安全穩(wěn)定性對石油化工的有著重大而深遠(yuǎn)的意義。 串級控制是改善調(diào)節(jié)質(zhì)量極為有效的方法，在過程控制中得到了廣泛的應(yīng)用。本系統(tǒng)應(yīng)操作簡單，便于工作人員操作，功能齊全，使上述功能完整的應(yīng)用于現(xiàn)場，使之能對二元精餾系統(tǒng)河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 2 各變量進(jìn)行有效實(shí)時(shí)監(jiān)控。 圖 21 精餾塔的特點(diǎn) 精餾塔是一個(gè)多輸入多輸出的多變量過程，內(nèi)在機(jī)理較復(fù)雜，動(dòng)態(tài)響應(yīng)遲緩、變量之間相互關(guān)聯(lián)，不 同的塔工藝結(jié)構(gòu)差別很大，而工藝對控制提出的要求又較高，所以確定精餾塔的控制方案是一個(gè)極為重要的課題。因此，精餾塔的工藝要求應(yīng)該從 質(zhì)量指標(biāo)、能量消產(chǎn)品產(chǎn)量、耗和約束條件四方面考慮。 1．物料平衡關(guān)系 一個(gè)精餾塔，進(jìn)料與出料應(yīng)保持物料平衡，即總物料量以及任一組分都符合物料平衡關(guān)系。即 Dx 、 Bx 上升。所謂分離度 s 可用下式表示： )1( )1( DB BD xx xxs ??? (26) 從式（ 26）可見：隨著分離度 s 的增大，而 Bx 減小，說明塔系統(tǒng)的分離效果增大。也就是 Dx 增加， Bx 下降，分離效果提高了。也就是說，由一個(gè)塔的物料平衡關(guān)系與能量平衡關(guān)系兩個(gè)方程式，可以確定塔頂和塔底組分兩個(gè)待定因數(shù)。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 精餾過程的控制分析 6 精餾塔的動(dòng)態(tài)特性 1．動(dòng)態(tài)方程的建立 精餾塔是一個(gè)多變量、時(shí)變、非線性對象。可整理得到整塔的動(dòng)態(tài)方程組。 1） 上升蒸汽和回流的影響 在精餾塔內(nèi)，由于上升蒸汽只需克服塔板上極薄覆蓋的液相阻力，因此上升蒸汽量的變化幾秒鐘內(nèi)就可影響到塔頂，也就是說上升蒸汽流量變化的影響是相當(dāng)快的。 2） 組分滯后的影響 V 和 L 的變化，引起 Dx 和 Bx 的變化，都是通過每塊塔板上組分之間的平衡施加影響的結(jié)果。 組分滯后的影響是由于塔板上的組分要等到影響組分的液相或氣相流量穩(wěn)定較長時(shí)間后才能建立平衡。 3） 回流罐蓄液量和塔釜蓄 液量引起的滯后影響 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 精餾過程的控制分析 7 由物料平衡關(guān)系可知：在 F 一定的情況下，改變 D 和 B 均能引起 Dx 和 Bx 的變化。塔釜的 蓄液量也會(huì)使B 的變化到 V 的變化產(chǎn)生滯后，通常塔釜截面積要比回流罐小得多，所以，由于塔釜蓄液量引起的滯后要比回流罐的蓄液量引起的滯后小。近年來成分檢測儀表的發(fā)展很快，特別是工業(yè)色譜的在線應(yīng)用，出現(xiàn)了直 接按產(chǎn)品成分來控制的方案，此時(shí)檢測點(diǎn)就可放在塔頂或塔底。 精餾塔被控變量的選擇，主要是討論質(zhì)量控制中的被控變量的確定，以及檢測點(diǎn)的位置等問題。精餾是將液體混合物部分氣化，利用其中各組分相對揮發(fā)度的不同，通過液相和氣相間的質(zhì)量傳遞來實(shí)現(xiàn)對混合物分離。靈敏板溫度由溫度調(diào)節(jié)器通過調(diào)節(jié)再沸器加熱蒸汽的流量來控制提餾段靈敏板溫度，從而控制丁醇的分離質(zhì)量。塔釜液位由液位控制器調(diào)節(jié)釜部采出量控制 。冷凝器以冷卻水為載熱體。 精餾塔控制的典型參數(shù)中，有六個(gè)流量參數(shù)：進(jìn)料量、塔頂和塔釜產(chǎn)品流量、冷凝量、蒸發(fā)量和回流量。對于一個(gè)連續(xù)系統(tǒng)，若不阻止積累就不可能取得穩(wěn)態(tài)操作，也就不可 能穩(wěn)定。一旦壓力大幅度波動(dòng)，塔釜液位、回流液河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 精餾過程的控制分析 9 位緊跟著波動(dòng)，進(jìn)而影響到物料平衡、熱量平衡、相平衡三大平衡，從而使整個(gè)操作系統(tǒng)處于不平穩(wěn)狀態(tài)，影響到產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量。 一般情況下，冷卻介質(zhì)、加熱介質(zhì)的溫度、壓力、流