【文章內(nèi)容簡介】 、蒸汽壓，最常用的是采用靈敏點溫度。 壓力控制 精餾塔對壓力的平衡要求很嚴(yán)格。一旦壓力大幅度波動，塔釜液位、回流液河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 精餾過程的控制分析 9 位緊跟著波動，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。例如從提高產(chǎn)品質(zhì)量來說，壓力越高，沸點越接近，氣液兩相越難分離，顯 然降低壓力可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。但降低操作壓力是以增加冷卻介質(zhì)的用量或降低冷卻介質(zhì)溫度為前提的，因此降低操作壓力是有限度的。由此可見，壓力控制對精餾塔的操縱有主導(dǎo)作用。 一般情況下，冷卻介質(zhì)、加熱介質(zhì)的溫度、壓力、流量都會影響到壓力的平穩(wěn)，因此可以根據(jù)控制要求選擇其中之一作為操縱變量來控制精餾塔的操作壓力。 液位控制 （ 1）塔釜液位控制：塔釜液位既不能空也不能滿，塔釜液位滿，容易淹住返塔口，照成熱虹吸效果差，影響重沸器換熱效果。塔釜液位空，易造成再沸器內(nèi)液體液化氣蒸干，蒸干后，再有液化氣下到再沸器 ，馬上急劇汽化，沖塔造成整個塔的操作全部混亂。 塔釜液化氣主要受塔釜產(chǎn)品產(chǎn)出量、塔壓力、塔釜溫度等影響，可根據(jù)造成塔釜液位變化的原因進(jìn)行調(diào)節(jié)。一般塔釜液位用塔釜產(chǎn)品采出量進(jìn)行控制。 （ 2）回流罐液位控制：回流罐液位既不能滿更不能空?；亓鞴蘅?，造成回流泵抽空停泵，則全塔停工?；亓鞴逎M，造成塔內(nèi)氣相介質(zhì)無法冷卻，使得塔內(nèi)壓力急劇上升，易造成安全閥起跳或全塔操作混亂。 影響回流罐液位的因素有塔頂產(chǎn)品產(chǎn)出量、壓力、釜溫、頂溫、回流量等。一般回流罐液位用釜溫或塔頂產(chǎn)品產(chǎn)出量進(jìn)行控制。 流量控制 精餾塔 操作控制中有六個流量參數(shù)：進(jìn)料量、塔頂和塔釜采品流量、冷凝量、蒸發(fā)量和回流量。而流量的波動又會影響到壓力的平穩(wěn)，所以精餾塔的流量控制是必不可少的。但是，并不是說所有的流量都要控制，不同的控制方案選擇的控制流量參數(shù)也不同，精餾塔的控制一般包括物料平衡控制方案和熱量平衡控制方案，可以根據(jù)所選擇的控制方案來選擇需要控制的流量參數(shù)。 溫度控制 溫度控制是最常用的產(chǎn)品組成控制手段。溫度控制的前提是控制溫度能正確反應(yīng)其組成的變化。若溫度控制不能與組成很好關(guān)聯(lián)，或?qū)M成變化反應(yīng)不靈敏，河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 精餾過程的控制分析 10 則溫度控制將失去作用，因此 ，一般采用提餾段靈敏板溫度作為主參數(shù)，以實現(xiàn)對塔的間接分離質(zhì)量控制。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 精餾 過程的控制方案設(shè)計 11 第 3 章 精餾過程的控制方案設(shè)計 在精餾塔結(jié)構(gòu)一定時，可通過增加回流比來達(dá)到產(chǎn)品要求，但是很少采用這種方法控制。而通過改變物料平衡分配控制，較改變回流比控制靈敏幾倍，因此，在這里對于精餾系統(tǒng)采用物料平衡控制。物料平衡控制方案是精餾塔最常用的控制方案。此控制方案通過調(diào)節(jié)進(jìn)出塔的物料流量控制產(chǎn)品組成、回流量或加熱量作為自由變量。對于物料平衡控制，進(jìn)料和兩個產(chǎn)品流量只能固定一個作為自由流。那是因為若進(jìn)料 和其中一個產(chǎn)品固定，則另一產(chǎn)品必然是它們之差，否則將產(chǎn)生積累，這樣就變成了產(chǎn)品組成控制。 下面，我們將聯(lián)系上一章闡述的控制需求，采用物料平衡控制，設(shè)計控制方案。 精餾塔塔頂壓力控制方案設(shè)計 壓力點取在丁醇塔塔頂出口管線上。該丁醇塔采用熱旁路控制壓力，為了擴(kuò)大調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍，并滿足工藝操作的特殊要求，采用了分程控制，分程控制就是用一個調(diào)節(jié)器同時控制兩個或兩個以上執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)。兩個調(diào)節(jié)閥分別為熱旁路調(diào)節(jié)閥和回流罐上的不凝氣放空閥。兩個調(diào)節(jié)閥工作區(qū)間輸出為：當(dāng)調(diào)節(jié)器輸出信號是 0%～ 50%時， PV11 由全開到全關(guān)，這時 PV12全開；當(dāng)調(diào)節(jié)器輸出信號是 50%～ 100%時 PV11全關(guān)， PV12由全關(guān)到全開（閥 PV11和 PV12的位置如圖 32所示）。 分程控制的方框圖如圖 31 所示： 考慮調(diào)節(jié)閥的分程區(qū)間信號對分程控制系統(tǒng)的影響。分程控制系統(tǒng)的改造有兩種方法可供選擇：①取消分程控制：在回流罐上增設(shè)壓力變送器口，并增設(shè)調(diào)圖 31 分程控制方框圖 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 精餾 過程的控制方案設(shè)計 12 節(jié)器，用于直接控制調(diào)節(jié)閥 PV12。②改變調(diào)節(jié)器輸出信號的區(qū)域：即調(diào)節(jié)器輸出信號的 0 到 45％用于調(diào)節(jié)熱旁路調(diào)節(jié)閥 PV11， PV12 在此區(qū)域關(guān)閉；調(diào)節(jié)器輸出信號的 55％到 100％用于調(diào)節(jié) PV12， PV11 在此區(qū)域關(guān)閉； 中間的信號區(qū)域 45％到 55％對 PV1 PV12 均不起作用（閥 PV11 和 PV12 的位置如圖 32 所示）。 方法 ② 改造工作簡單、投資少，因此，在實際生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用 。塔頂壓力控制方案如圖 32 所示： 圖 32 塔頂壓力控制方案示意圖 精餾塔塔釜和回流罐液位控制方案設(shè)計 (1)塔釜液位控制方案：丁醇塔塔釜液位控制回路是單回路，由精餾塔塔釜的產(chǎn)品采出量來控 制，保持恒定。被控變量為精餾塔塔釜液位，操縱變量為精餾塔塔釜產(chǎn)品采出量。當(dāng)塔釜液位變化時，液位傳感器測量到液位值并將其變送到控制器，與設(shè)定值比較。控制器根據(jù)差值發(fā)出控制信號，控制閥的開度，改變塔釜采出量，以此維持塔釜液位在設(shè)定數(shù)值。由于塔釜液位的變化不快，采用單回路控制滯后不大，完全可以達(dá)到控制要求。其控制方案示意圖由圖 33所示。 (2)回流罐液位控制方案：本文采用單回路控制，由塔頂采出量來控制回流罐液位。當(dāng)回流罐液位變化時，液位傳感器測量到液位值并將其變送到控制器，與設(shè)定值比較。控制器根據(jù)差值發(fā)出控制信 號，控制閥的開度，改變塔頂采出量，以此維持回流罐液位在設(shè)定數(shù)值?；亓鞴抟何豢刂品桨溉鐖D 33所示。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 精餾 過程的控制方案設(shè)計 13 圖 33 塔釜和回流罐液位控制方案示意圖 精餾塔塔釜溫度控制方案設(shè)計 精餾塔溫度控制選取塔釜靈敏板溫度作為被控變量， 靈敏板是當(dāng)外界條件或負(fù)荷改變時精餾塔內(nèi)溫度變化最靈敏的一塊塔板。如果只是采用靈敏板溫度調(diào)節(jié)器單一回路調(diào)節(jié)，凋節(jié)反應(yīng)慢，時間滯后，對精餾操作而言，產(chǎn)品的純度很難保證。本文設(shè)計了兩種串級控制方案（控制方案 a和 b）來調(diào)節(jié)精餾塔塔釜溫度。 ，以再沸器加熱蒸汽的流量作為副參數(shù)，這樣就組成了一個由靈敏板溫度和再沸器加熱蒸汽流量組成的串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以實現(xiàn)對精餾塔的塔釜溫度的控制。其示意圖如圖 34 所示： 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 精餾 過程的控制方案設(shè)計 14 圖 34 溫度控制方案 a示意圖 b．采用靈敏板溫度作為主參數(shù)，以精餾塔塔頂產(chǎn)品采出量作為副參數(shù)，這樣就組成了一個由靈敏板溫度和塔頂產(chǎn)品采出量組成的串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以實現(xiàn)對精餾塔的塔釜溫度的控制。其示意 圖如圖 35 所示： 圖 35 溫度控制方案 b示意圖 兩種控制方案的比較：方案 a 更直接地控制塔釜產(chǎn)品組成，因而當(dāng)塔釜產(chǎn)品組成要求嚴(yán)格時，采用此方案較為有力。同樣，方案 b更直接地控制塔頂產(chǎn)品組成，因而當(dāng)塔頂產(chǎn)品組成要求嚴(yán)格時，采用方案 b較為有力。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 精餾 過程的控制方案設(shè)計 15 精餾塔流量控制方案設(shè)計 進(jìn)料量和回流量都采用單回路的流量控制。再沸器加熱蒸汽流量，由靈敏板溫度調(diào)節(jié)和蒸汽流量調(diào)節(jié)構(gòu)成串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。主參數(shù)為塔釜溫度，副參數(shù)是蒸汽流量。當(dāng)塔 釜溫度變化時，溫度傳感器測量到溫度值并將其變送到主調(diào)節(jié)器，與溫度設(shè)定值比較。主調(diào)節(jié)器根據(jù)差值輸出一個信號作為副調(diào)節(jié)器的給定值，并與蒸汽流量傳感器測量變送的流量值比較，副調(diào)節(jié)器根據(jù)其差值輸出信號，控制閥的開度，以控制蒸汽流量。精餾塔流量控制方案示意圖如圖 36所示： 圖 36 流量控制方案示意圖 精餾過程總體控制方案設(shè)計 由于 、進(jìn)料流量、回流罐液位、回流罐流量、靈敏板溫度、塔釜液位等參數(shù)的控制方案，綜合上文所述并根據(jù)物料平衡提出以下兩種控 制方案。 （ 1）圖 37 為精餾控制系統(tǒng)的控制方案 a，是根據(jù)物料平衡設(shè)計的精餾 過程的其中一個控制方案。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 精餾 過程的控制方案設(shè)計 16 圖 37 精餾過程的控制方案 a （ 2） 圖 38 為精餾控制系統(tǒng)的控制方案 b，是根據(jù)物料平衡設(shè)計的精餾 過程的另一個控制方案。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 精餾 過程的控制方案設(shè)計 17 圖 38精餾過程的控制方案 b (3) 兩種控制方案的比較 塔頂和塔釜產(chǎn)品流量差異較大，控制流量大的產(chǎn)品，易引起流量小的產(chǎn)品波動；相反，控制流 量小的產(chǎn)品，則流量量大的產(chǎn)品變化慢、滯后。對于塔的控制最不希望出現(xiàn)波動，因此，將兩個產(chǎn)品中的較小流量的產(chǎn)品作為被控的主要對象。方案 a適合于塔釜產(chǎn)品流量小的場合，方案 b適合于塔頂產(chǎn)品流量小的場合。 方案 a 適合于溫度靈敏點在進(jìn)料以下的場合，方案 b 適合于溫度靈敏點在進(jìn)料以上的場合。 方案 b 特別適合于冷卻介質(zhì)波動及由于環(huán)境溫度變化、保溫不好造成回流溫度變化而引起波動的場合。例如，由于降雨引起的回流溫度突然降低，加熱量不變，冷回流使上升氣體在塔上部部分冷凝，上升氣量減小，回流罐液位下降，液面控制將減小回流，但塔內(nèi)內(nèi)回 流保持不變。相反，若采用方案 a 相同的變化也使回流罐液位下降，回流罐液位下降減小了采出，回流量持不變，等量低溫的回流進(jìn)入塔內(nèi)，塔的內(nèi)回流增大，直至靈敏點變化引起調(diào)節(jié)。方案 b 至少引起塔頂部波動，而方案 a引起整個塔的波動。 塔頂采出量小于回流量宜采用方案 b，回流量小于塔頂采出量宜采用方案 a。采用這兩種控制方案塔釜液面波動易引起塔釜產(chǎn)品流量波動，采用方案 a 為使塔頂流量波動小，設(shè)計需加大液體在回流罐的停留時間。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 設(shè)備儀表選型 18 第 4 章 設(shè)備儀表選型 測控儀表選型 檢測變送環(huán)節(jié)的作用是將工業(yè)生產(chǎn)過程的參數(shù)（流量、 壓力、溫度、物位、成分等）經(jīng)檢測、變送單元轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號。在模擬儀表中，標(biāo)準(zhǔn)信號通常采用420mA,15V,010mA 電流或電壓信號， 20100kPa 氣壓信號；在現(xiàn)場總線儀表中，標(biāo)準(zhǔn)信號為數(shù)字信號。圖 41 為檢測變送環(huán)節(jié)的工作原理。 圖 41 檢測變送環(huán)節(jié)工作原理圖 檢測元件和變送器的基本要求是準(zhǔn)確、迅速和可靠。準(zhǔn)確指檢測元件和 變送器能正確反映被控或被測變量，誤差應(yīng)??；迅速指能及時反映被控或被測變量的變化；可靠是檢測元件和變送器的基本要求，它應(yīng)能在環(huán)境工況下長期穩(wěn)定運行。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了正確指導(dǎo)生產(chǎn)操作、保證生產(chǎn)安全運行、提高產(chǎn)品質(zhì)量和實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，一項必不可少的工作是準(zhǔn)確而及時地檢測出生產(chǎn)過程中的各個有關(guān)參數(shù)，例如壓力、流量、物位及溫度等。用來檢測這些參數(shù)的技術(shù)工具稱為檢測儀表。用來將這些參數(shù)轉(zhuǎn)化為一定的便于傳送的信號（例如電信號或氣壓信號）的儀表通常稱為傳感器。當(dāng)傳感器的輸出為單元組合儀表中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號 時，通常稱為變送器。在生產(chǎn)過程中需要測量的參數(shù)是多種多樣的，相應(yīng)的測量方法及儀表的結(jié)構(gòu)原理也各不相同，但從測量過程的實質(zhì)來看，都是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程，而測量儀表就是實現(xiàn)這種比較的工具。各測量儀表不論采用那一種原理，它們都是將被測參數(shù)經(jīng)一次或多次信號能量