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化工儀表及自動化,精餾塔的自動控制,2,精餾塔的自動控制,一、精餾對自動控制的要求 二、精餾塔的干擾因素 三、精餾塔的自動控制 被控變量的選擇 操縱變量的選擇 控制器正反作用的選擇 過程選擇、控制設(shè)備的選用,3,一、精餾的工藝要求,保證質(zhì)量指標(biāo) 保證平穩(wěn)操作 約束條件 節(jié)能要求和經(jīng)濟(jì)性 安全要求 為了保證精餾塔正常操作，塔底再沸器的液位不能過低，塔頂回流液的量不能太小。,精餾過程是現(xiàn)代化工生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛的傳質(zhì)過程，其目的是利用混合液中各組分揮發(fā)度不同將各組分進(jìn)行分離，并達(dá)到規(guī)定的純度要求。,4,圖10-41 精餾塔的物料流程圖,（1）進(jìn)料流量F的波動（＊） （2）進(jìn)料成分ZF的變化（＊） （3）進(jìn)料溫度及進(jìn)料熱焓QF的變化 （4）再沸器加熱劑（如蒸汽）加入熱量的變化 （5）冷卻劑在冷凝器內(nèi)除去熱量的變化 （6）環(huán)境溫度的變化,二、精餾塔的干擾因素,5,三、精餾塔的自動控制,以乙醇-水的分離為例，采用精餾塔的精餾段溫控方案,如果采用以精餾段溫度作為衡量質(zhì)量指標(biāo)的間接指標(biāo)，而以改變回流量作為控制手段的方案，就稱為精餾段溫控。,圖10-43 精餾段溫控的控制方案示意圖,6,被控變量的選擇：塔頂產(chǎn)品的成分要求比較高，二元系統(tǒng)精餾時，p-t-x三者之間有一定的關(guān)系，考慮精餾塔工藝合理性，塔壓需要固定，氣液平衡和揮發(fā)度才能穩(wěn)定，t-x單值對應(yīng)關(guān)系才成立，所以以精餾段溫度為被控變量，進(jìn)行間接指標(biāo)控制； 操縱變量的選擇：影響精餾段溫度的因素很多，從工藝角度看，回流液量和蒸汽流量為可控因素，從兩個因素對精餾溫度的影響看，回流量通道短，更及時、更顯著，所以選擇回流液量為操縱變量。,7,控制器正反作用的選擇： 對象的作用：回流量增大，精餾塔溫度降低，為反作用； 執(zhí)行器作用：從安全考慮，當(dāng)沒有信號時，回流液量不能過小，即沒有信號時閥門要開，執(zhí)行器采用氣關(guān)式，為反作用； 控制器作用：考慮整個控制系統(tǒng)為負(fù)反饋，控制器采用反作用 當(dāng)精餾塔溫度偏高時，控制器是反作用，所以控制器的控制作用減弱；執(zhí)行器也是反作用，檔控制作用減弱時，執(zhí)行器的閥門開度是增大的，使回流液量增大，從而使精餾段的溫度降低，達(dá)到控制目的。,8,過程選擇、控制設(shè)備的選用： 根據(jù)生產(chǎn)工藝和用戶要求，選用電動單元組合儀表（DDZ-III ） （1）測溫元件及變送器 被控溫度在100℃以下，選用熱電阻溫度計。為了提高檢測精度，采用三線制接法，并配用溫度變送器； （2）控制閥 根據(jù)生產(chǎn)工藝安全原則及被控介質(zhì)特點(diǎn)，控制閥選用氣關(guān)形式。 （3）控制器 根據(jù)過程特性與工藝要求，可選用PI控制規(guī)律。根據(jù)構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)原則，確定控制器為反作用方式。,9,精餾段溫控的主要特點(diǎn)與使用場合：,采用了精餾段溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)，因此它能較直接地反映精餾段的產(chǎn)品情況。當(dāng)塔頂產(chǎn)品純度要求比塔底嚴(yán)格時，一般宜采用精餾段溫控方案。 如果干擾首先進(jìn)入精餾段，采用精餾段溫控就比較及時。 為了提高控制質(zhì)量，精餾段溫控還設(shè)有五個輔助控制系統(tǒng)，對進(jìn)料量、塔壓、塔底采出量與塔頂餾出液、加熱蒸汽量進(jìn)行控制，保證精餾過程平穩(wěn)進(jìn)行。,10,在采用精餾段溫控時，當(dāng)分離的產(chǎn)品較純時，由于塔頂或塔底的溫度變化很小，對測溫儀表的靈敏度和控制精度都提出了很高的要求，但實(shí)際上卻很難滿足。解決這一問題的方法，是將測溫元件安裝在塔頂以下幾塊塔板的靈敏板上，以靈敏板的溫度作為被控變量。,11,歡迎各位老師批評指正！,