【正文】 as distillate and 50 pph leaves as bottoms. The column has sufficient heat input to produce enough fractionation to obtain 99% purity in the top and bottom of the column. In the second case (top right), the feed split is changed by 20% so that 40 pph leaves as distillate and 60 pph leaves as bottoms. The feed rate and position are the same. In this case, we obtain % purity in the distillate but only % purity in the bottom. The explanation is that only 40 lb of the 50 lb of A fed to the column, is being allowed to leave in the distillate stream. The remaining 10 pph of A has to leave the column and does so by forcing its way down the column and going out in the bottoms stream. This substantially reduces the bottoms purity. In the third case (bottom left), the feed conditions are the same, but now the fractionation is increased by 20%. In this case, we obtain slightly higher purities in both the top and the bottom of the column. In the last case (bottom right), a 20% feed split change is made simultaneously with a 200% fractionation increase. In this case, we obtain very high purity A in the overhead, but only 83% purity in the bottom. Again, the 50 lb of A fed to the column must leave the column and does so in part by forcing its way down the column and leaving in the bottoms stream, again drastically reducing the bottoms purity. This leads us to a very important concept in distillation column control. The feed split to the column is the most important variable to control。 it must be right in order to achieve high purities in both the top and bottom of the column. While fractionation must be great enough to obtain the desired purity, it is only used to fine tune position control. From this development it should be clear that adjusting feed split is equally important when feed position and feed rate changes hit the column. When we select the manipulative variable for position control, we must make sure that it is able to adjust the feed split. In this paper, we are not going to discuss pressure control. Pressure control is a subject in itself, and it is independent of our main topic of discussion. In almost all columns, we are able to achieve very tight and responsive pressure control so that it can be considered a constant. This is one way in which our approach differs from a popular academic approach which includes pressure control as one of the things to be controlled and coolant flow as one of the things to be manipulated. The academic approach always assumes the feed is the demand stream. 精餾塔控制設(shè)計(jì)使用穩(wěn)態(tài)模型： 實(shí)用性和局限性引言： 穩(wěn)態(tài)過程模型一直被用來幫助控制工程師對蒸餾塔設(shè)計(jì)控制策略。然而，隨著大量的工業(yè)列在說明書或無效的控制仍然經(jīng)營的，仍然需要健全的精餾塔控制設(shè)計(jì)技術(shù)。我們相信，托利弗和骨纖維（ 1978）已對這種類型的設(shè)計(jì)過程中發(fā)展的最大貢獻(xiàn)。關(guān)于這個(gè)問題的另外兩個(gè)非常好的論文是由瑟斯頓（ 1981）和ROAT ，等（1988 ） 。雖然我們的程序是所提出的 特里沃和骨纖維的延伸，我們改進(jìn)了在以下方面的程序：?我們主張大規(guī)模流入被用于模型與摩爾流量的以前的標(biāo)準(zhǔn)。我們已經(jīng)確定了獨(dú)立使用摩爾流量可能會導(dǎo)致不正確的結(jié)果。對蒸餾塔的控制最近的一篇評論文章《Skogestad 》（ 1992）證實(shí)了這些發(fā)現(xiàn)。?我們還主張，實(shí)際控制結(jié)構(gòu)采用穩(wěn)態(tài)模擬，以確定溫度傳感器的位置進(jìn)行成分控制時(shí)，可以強(qiáng)制執(zhí)行。這是通過仔細(xì)選擇的獨(dú)立變量的定義模型溶液的條件時(shí)完成的。托利弗和骨纖維主張只改變摩爾餾分油流，無論所提出的控制結(jié)構(gòu)。這也可能會導(dǎo)致不正確的結(jié)果。?我們表明，這種技術(shù)可用于多組分列來使用在線分析儀與溫度控制量化構(gòu)圖控制的附加好處。 本文專門處理單點(diǎn)組成控制的設(shè)計(jì)。列的絕大多數(shù)有一個(gè)片面的成分規(guī)格。那些其中的單點(diǎn)組成的控制方案可以在等于或低于適用范圍廣干擾限制保持在頂部和底部產(chǎn)物的組合物。這不會對信仰被人接受，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中顯式測試這個(gè)假設(shè)。一個(gè)雙面規(guī)格的優(yōu)勢開往雙點(diǎn)控制方案是節(jié)約能源的主要誘因。在大多數(shù)情況下，節(jié)約能源是小，并不能證明實(shí)施和維護(hù)的雙點(diǎn)控制的增添了難度。 Luyben （ 1975）提出的節(jié)能潛力為許多不同類型分離的。另外，雙點(diǎn)方案往往具有顯著較長回收率為由于控制回路之間的相互作用的翻倒。 我們認(rèn)為是適當(dāng)?shù)膶Ρ确€(wěn)態(tài)和動態(tài)模型為控制設(shè)計(jì)工具。盡管這兩個(gè)工具有一個(gè)地方，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用穩(wěn)態(tài)模型加上經(jīng)驗(yàn)和蒸餾柱動力學(xué)的一般知識是足夠的許多問題，并可以比使用動態(tài)模型更有效。如需使用穩(wěn)態(tài)模型背后的基本原理了良好的發(fā)展參考章節(jié)上準(zhǔn)靜態(tài)分析雷德馬克等（ 1975） 。穩(wěn)態(tài)建模的一個(gè)明顯缺陷是，它并沒有告訴我們的動態(tài)響應(yīng)，因此很難比較的替代控制方案的動態(tài)抗擾能力。當(dāng)我們遇到困難和重要的問題，我們投入額外的開發(fā)時(shí)間開發(fā)一個(gè)動態(tài)模型。理想的設(shè)計(jì)工具將是一個(gè)具有穩(wěn)態(tài)和動態(tài)能力。這個(gè)工具會提供穩(wěn)態(tài)分析的效率，但也會有比較不同方案的抗擾能力的動態(tài)模型的額外好處。合并工具將允許設(shè)計(jì)人員無需在時(shí)間的投資開發(fā)兩種不同的模式執(zhí)行這兩項(xiàng)任務(wù)。新產(chǎn)品即將由Hyprotech有限公司公布將結(jié)合在一個(gè)這樣的包穩(wěn)態(tài)和動態(tài)建模。 我們的設(shè)計(jì)程序，可以作為一般的方法最好的思想，而不是涵蓋所有的情況下，單一的詳細(xì)過程。該過程必須適應(yīng)每一個(gè)問題，因?yàn)橛性S多不同類型的蒸餾，幾乎每一個(gè)工業(yè)問題通常具有一些獨(dú)特的要求。在這篇文章中，我們首先介紹一些背景材料精餾塔的控制和利用穩(wěn)態(tài)模型。接下來，我們將詳細(xì)介紹我們的設(shè)計(jì)過程。然后，我們通過說明與實(shí)際應(yīng)用的例子工業(yè)設(shè)計(jì)過程的結(jié)論。背景 精餾塔控制基礎(chǔ) 圖1示出一個(gè)簡單的蒸餾塔的示意圖。這個(gè)數(shù)字標(biāo)識在本文中使用的術(shù)語，并指出五個(gè)閥門可用于控制列。有五個(gè)自由度中，由進(jìn)料閥，蒸汽閥，回流閥，所述餾出閥和底閥為代表的典型的二進(jìn)制蒸餾塔。五個(gè)閥的使用方法如下。首先，無論進(jìn)料，底部，或餾出物速率獨(dú)立地設(shè)置，以定義列的生產(chǎn)速率，從而避免一個(gè)閥的工作。我們稱之為需求流?；亓鞴藓退姿奖仨毤右钥刂?，因此需要兩個(gè)閥門。這使得我們有兩個(gè)成分與兩個(gè)閥門進(jìn)行控制。傳統(tǒng)上，簡單蒸餾被看作是一個(gè)22的控制問題，因?yàn)槭Ｏ碌膬蓚€(gè)組成的控制回路有很強(qiáng)的相互作用。 無論我們使用的成分控制，或我們?nèi)绾问褂盟麄兪裁撮y門，從根本上有兩件事情，我們可以操縱：飼料分裂和分離。為一列的總物料平衡告訴我們，餾出流加塔底流量必須等于進(jìn)料流。飼料分割僅僅是飼料，留下的餾分油與該葉為底金額的數(shù)額。其他基本操作變量是作為分離的那每階段發(fā)生量的分餾。在一列中的整體分餾取決于級的數(shù)目，輸入的能量，并在分離的難度。 為了說明我們?nèi)绾翁暨x單點(diǎn)控制方案是要顯示的進(jìn)料裂和分餾的產(chǎn)物組合物的相對功效。的假設(shè)是，控制目標(biāo)是生產(chǎn)高純度的產(chǎn)品，在柱的兩端。這是客觀的，我們的工作就案件的絕大多數(shù)。在圖2中，我們使用了一些數(shù)值例子，說明兩個(gè)操縱變量的相對重要性。 在基礎(chǔ)案例（左上） ， 100 PPH被饋送到由50 PPH A和50 PPH B的塔的進(jìn)料裂是這樣的， 50 PPH葉作為餾出液和50 PPH葉為底的。列具有足夠的熱輸入，以產(chǎn)生足夠的分餾，得到純度為99％的塔的頂部和底部。在第二種情況下（右上） ，進(jìn)給分割了20％ ，使40 PPH葉為餾分油和60 PPH葉作底改變。進(jìn)料速率和組成是相同的。在這種情況下， ％純度的餾出物， ％的純度在底部。的解釋是，只有40磅50磅美聯(lián)儲在列，被允許在餾出流離開。其余10 PPH A的有離開的列，并強(qiáng)制其一路下跌的列和走出去的塔底物流這樣做。這大大降低了底部純度。在第三種情況下（左下）中，進(jìn)料條件是相同的，但現(xiàn)在的分餾是增加了20％ 。在這種情況下，我們得到在兩個(gè)頂部和塔底部略高純度。在最后一種情況下（右下） ， 20％的飼料分裂的變化同時(shí)與200％的增長分餾制成。在這種情況下，我們得到在開銷非常高純度的A，但只有83 ％的純度在底部。再次，本50磅的饋給列必須離開塔和通過強(qiáng)制的方式沿此柱和留在塔底流，又大大減少塔底純度這樣做的一部分。 這使我們在精餾塔控制一個(gè)非常重要的概念。進(jìn)料分流到列是控制的最重要的變量。它必須以達(dá)到高純度，同時(shí)在頂部和塔的底部是正確的。雖然分餾必須足夠大，以獲得所需的純度，它只是用來微調(diào)成分控制。從這種發(fā)展應(yīng)該明確的是，調(diào)整飼料分裂同樣重要的是，當(dāng)進(jìn)料組成和進(jìn)給速度的變化打中立柱。當(dāng)我們選擇成分控制操作變量，我們必須確保它能夠調(diào)整進(jìn)給分裂。 在本文中，我們不打算討論壓力控制。壓力控制，這本身就是一個(gè)主題，它是獨(dú)立的討論我們的主要話題。在幾乎所有的列，我們能夠?qū)崿F(xiàn)非常緊張和敏感的壓力控制，以便它可以被認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)。這是在其中我們的方法不同于一個(gè)受歡迎的學(xué)術(shù)方法，其中包括壓力控制作為被控制和冷卻劑流為一體的活動被操縱1的事情之一的一種方法。學(xué)術(shù)方法總是假定飼料的需求流。 沈 陽 化 工 大 學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯記錄專業(yè)班級: 學(xué)號： 姓 名:答辯內(nèi)容記錄: 記錄人：