【正文】 制方案 LC FC LC 簡單均勻控制方案 圖 液位和流量 I0=ILIF+IS ， 穩(wěn)定時， IL和 IF的符號相反，抵消， IS 結構與串級系統(tǒng)相同，主控制器與簡單均勻控制器參數(shù)設置相同。 整定的原則 ——“慢” ， 過渡過程不能出現(xiàn)振蕩 ③ 根據(jù)工藝對流量和液位兩個參數(shù)的要求，適當調整控制器 的參數(shù)。 ② 修正控制器參數(shù)，充分利用容器的緩沖作用，使液位在最 大允許的范圍內波動，輸出流量盡量平穩(wěn)。而且對于生產的平穩(wěn)操作 也是有利的。 然而從節(jié)能的角度，從傳質原理來看，這種恒定塔壓控制的操作不是優(yōu)化的操作。 精餾塔浮動塔壓控制方案如下圖所示。通過 VPC去調整壓力控制器的設定值。與此同時， VPC緩慢地降低 PC的設定值，直到控制閥回復到的設定值 。 (2) 隨著塔壓的浮動應及時調整再沸器的加熱量 塔壓浮動的目的就是為了減少再沸器的加熱量，如果塔底溫度控制系統(tǒng)的設定值不能及時跟隨塔壓的變化而變化，則塔壓浮動所可能節(jié)省的能量還是無法回收。 （ 3）采用浮動塔壓控制方案后，與塔壓有關的以溫度為間接質量指標的控制系統(tǒng)應引入壓力校正。 三、 采用閥位控制器的控制系統(tǒng) 采用閥位控制器的控制系統(tǒng)的特點是用一個閥位控制器來迫使控制閥的開度最終處于某一設定的開度，而這一調整過程通常是很緩慢的。 1VV2VPC廢熱蒸汽空氣凝液蒸汽VPC進料TC添加蒸汽冷凝液V1TC被加熱介質TTTT 噴霧干燥過程控制系統(tǒng) 加熱器溫度控制系統(tǒng) 精餾塔的控制 第四章 復雜控制技術（五） 1 概述 2 精餾塔的工藝要求和擾動分析 3 精餾塔被控變量的選擇 4 精餾塔的整體控制方案 5 精餾塔的新型控制方案 1 概述 ? 精餾是石油、化工等眾多生產過程中廣泛應用的一種傳質過程，通過精餾過程，使混合物料中的各組分分離，分別達到規(guī)定的純度。 ? 精餾裝置由精餾塔、再沸器、冷凝冷卻器、回流罐及回流泵等組成。而且從能耗的角度，精餾塔是三傳一反典型單元操作中能耗最大的設備。因此，精餾塔的工藝要求應該從質量指標、產品產量和能量消耗三方面考慮。 （ 1）保證質量指標 質量指標（即產品純度）必須符合規(guī)定的要求。在某些特定情況下，也有要求塔頂和塔底的產品均應保證一定的純度要求的。對多元精餾而言，則以關鍵組分的含量來表示。 在精餾塔操作中使產品合格很重要。但絕不是說質量越高越好。因此，總的價值反倒下降了。 （ 2）產品產量指標 化工產品的生產，要求在達到一定質量指標的前提下，應得到盡可能高的收率。由精餾原理可知，用精餾塔進行混合物的分離是要消耗一定能量的，要使分離的產品質量越高，產品產量越多，所需的能量也就越大。 （ 3）能耗要求和經濟性指標 精餾過程中消耗的能量主要是再沸器的加熱量和冷凝器的冷卻量消耗；此外，塔和附屬設備及管線也要散失部分能量。況且，任何事物總是有一定限度的。精餾塔的操作情況，必須從整個經濟效益來衡量。其中質量指標是必要條件，在質量指標一定的條件下應在控制過程中使產品的產量盡可能提高一些，同時能量消耗盡可能低一些。常用的精餾塔限制條件為液泛限、漏液限、壓力限及臨界溫差限等。 ② 漏液限也稱最小氣相速度限，當氣相速度小于某一值時，將產生塔板漏液，使塔板效率下降。 ③ 壓力限是指塔的操作壓力的限制，一般設最大操作壓力限，即塔的操作壓力不能過大，否則會影響塔內的氣液平衡，若嚴重超限甚至會影響安全生產。 因此，在確定精餾塔的控制方案時，必須考慮到上述的約束條件，以使精餾塔工作于正常操作區(qū)內。一切因素均通過物料平衡和能量平衡影響塔的正常操作。影響能量平衡的因素主要是進料溫度（或熱焓）的變化、再沸器加熱量和冷凝器冷卻量的變化，此外還有塔的環(huán)境溫度變化等。 在上述各擾動因素中，進料流量和進料成分的波動是精餾塔操作的主要擾動，而且往往是不可控的。因此，在精餾塔的整體控制方案確定時，如果工藝允許，能把精餾塔進料量、進料溫度或熱焓加以定值控制，將對精餾塔的平穩(wěn)操作極為有利。所謂分離度 s可用下式表示： )1()1(DBBDxxxxs??? 可見，隨著 s的增大， xD也增大， xB而減小，說明塔系統(tǒng)的分離效果增大。 對于一個既定的塔來說： )( FVfs ?式（ 126）的函數(shù)關系也可用一近似式表示： sFV ln??或可表示為： )1()1(lnDBBDxxxxFV??? ?式中 β 為塔的特性因子 )1()1(lnDBBDxxxxFV??? ? 由上式可以看到，隨著 V/F的增加， s值提高，也就是 xD增加， xB下降，分離效果提高了。由上分析可見， V/F的增加，塔的分離效果提高，能耗也將增加。也就是說，由一個塔的物料平衡關系與能量平衡關系兩個方程式，可以確定塔頂與塔底組分待定因素。 3 精餾塔被控變量的選擇 通常，精餾塔的質量指標選取有兩類：直接的產品成分信號和間接的溫度信號。 二、采用溫度作為間接質量指標 溫度作為間接質量指標，是精餾塔質量控制中應用最早也是目前最常見的一種。 對于多元精餾過程來說，情況較復雜。在其余情況下，溫度參數(shù)也有可能在一定程度上反映成分的變化。 具有粗餾作用的切割塔，此時溫度檢測點的位置應視要求產品的純度的嚴格程度而定。目的是及時發(fā)現(xiàn)操作線的移動情況，兼顧塔頂和塔底組分變化。而是把溫度檢測點放在進料板與塔頂（底）之間的靈敏板上。 靈敏板的位置先根據(jù)測算，確定大致位置，然后在它的附近設置多個檢測點，從中選擇最佳的測量點作為靈敏板。雖然精餾塔的塔壓一般有控制，但對精密精餾等控制要求較高的場合，微小的壓力變化，將影響溫度與組分間的關系，造成質量控制難以滿足工藝的要求，為此需對壓力的波動加以補償。 （ 2）溫差控制 在精密精餾等對產品純度要求較高的場合，考慮壓力波動對間接指標的影響，可采用溫差控制。 溫差與產品純度并非是單值對應關系曲線有最高點 M1，在 M1點的兩側，溫差與濃度之間的關系是反向的，所以溫差選得過大，或操作不平穩(wěn)，均能引起溫差失控的現(xiàn)象。 （ 3）雙溫差控制 為了克服溫差控制中的不足，提出了雙溫差控制，即分別在精餾段和提餾段上選取溫差信號。 精餾塔 TddT T1dT T2dT Δ 2T Δ T x M1 M2 采用雙溫差控制后，若由于進料流量波動引起塔壓變化對溫差的影響，在塔的上、下段同時出現(xiàn)，因而上段溫差減去下段溫差的差值就消除了壓降變化的影響。 溫差控制受兩個因素的影響：一是進料組分的波動，另一個是因負荷變化而引起塔板的壓降變化。 4 精餾塔的整體控制方案 精餾塔是一個多輸入多輸出的多變量、分布參數(shù)、非線性的被控過程，可供選擇的被控變量和操縱變量眾多，所以精餾塔的控制方案有很多，而且很難簡單判斷哪個方案是最佳。 (3)當塔的兩端產品均需按質量控制時，一般對含純產品較少，雜質較多的一端的質量控制選用物料平衡控制，而含純產品較多，雜質較少的一端的質量控制選用能量平衡控制。 欣斯基提出的三條準則對于精餾塔控制方案設計有很好的指導作用。 它適用于產品質量要求不高以及擾動不多的場合。 二、質量指標反饋控制 一般說來，精餾塔的質量指標只設定一個，分別稱為精餾段控制和提餾段控制。 被控變量除了質量指標外，尚有回流罐液位 LD、塔釜液位 LB。 它們經配對后，較為常用的基本方案有四種。此外還有其它一些的復雜控制系統(tǒng)，諸如內回流控制、熱焓控制等。 一、內回流、熱焓控制 二、解耦控制 TC1 TC2 GC1(S) GC2(S) P2(S) P1(S) G22(S) G11(S) G21(S) G12(S) Y2(S) Y1(S) R1(S) R2(S) GC1(S) GC2(S) P2(S) P1(S) Y2(S) Y1(S) R1(S) R2(S) G22(S) G11(S) G12(S) G21(S) F12(S) F21(S) 三、推斷控制 四、精餾塔的節(jié)能控制 精餾塔的節(jié)能控制，首要的是把過于保守的過分離操作，轉變?yōu)閲栏窨刂飘a品質量的“ 卡邊 ” 生產，但這必須有合適的自控方案來保證塔的抗干擾能力，穩(wěn)定塔的正常操作。 （ 1）浮動塔壓控制方案 ① 塔壓浮動的目的 所謂 塔壓浮動 ，即在可能的條件下，把塔壓盡量降低，有利于能量節(jié)省。 a）降低操作壓力，將增加組分間的相對揮發(fā)度，這樣組分分離容易，使再沸器的加熱量下降，節(jié)省能量。 ② 塔壓浮動的條件 。