第十七章精馏塔的控制ppt课件.ppt
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1、过程控制系统及工程,信息学院自动化系:孙洪程 Email:S,第17章 精馏塔的控制,精馏塔的控制,17.1 概述 17.2 精馏塔的特性 17.3 精馏塔被控变量的选择 17.4 精馏塔的整体控制方案 17.5 精馏塔的新型控制方案,第17章,教学进程,利用混合物中各组分的挥发度(沸点)不同,或在相同温度下,各组分的蒸汽分压不同,轻组分(液相中)和重组分(汽相中)相互转移 根据结构不同,可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流板塔、浮喷塔、浮舌塔等。,17.1,概述,机理,精馏塔系统特点: MIMO系统、相互关联、机理复杂、动态响应迟缓、能耗大 -控制要求高,机理,17.1,概述,二元精馏系统,1
2、7.1.1,精馏塔的基本关系,(1) 物料平衡 F=B+D B、D:塔釜、塔顶馏出液 Fzf=DxD+BxB xD、xB :塔釜、顶轻组分含量,物料平衡、能量平衡 二元精馏系统,物料平衡方程:,:xB xD,B/F : xB xD,D/F ,分离度 s: xD xB 能量平衡方程 V:上升蒸汽量 表征了s与V/F的 关系 V/F增加,s也增加,但能耗增加 对于特定的塔,进料组分一定,只要D/F 和 V/F 一定,塔顶和塔底的组分就可确定。,17.1.1,精馏塔的基本关系,(2) 能量平衡,17.1.2,精馏塔的控制要求,在保证产品合格情况下,总收益最大或总成本最小。,(1)产品质量控制,塔顶或
3、塔底产品之一应达到规定的纯度。另一产品组成也应在要求范围之内。多元精馏的关键组份含量来描述质量指标。,(2)物料平衡控制,维持塔平稳操作,液位稳定,(3)能量平衡控制,操作压力稳定,(4)约束条件控制,塔的正常操作必须满足一定约束条件,如最大处理量下产品质量好,产量高,能耗小。确定目标函数使收效最大,能耗最小。对塔最大气速操作压力,加热、温差、冷却温差等都有限制。,17.2,精馏塔的特性,j,j+1,j-1,17.3,精馏塔被控变量的选择, 间接指标温度 压力一定情况下,温度与产品的成分有单值对应的关系,直接指标和间接指标, 直接指标产品成分 在线成分仪表价格贵,并且可靠性差, 间接指标温差控
4、制 在精密蒸馏时,要求产品纯度很高,组份之间的相对挥发度差异很小,组份变化引起的温度变化有时比压力变化引起的温度变化还小,对塔压控制要求很严格。,有时为了兼顾塔顶、塔底产品,可以取进料板温度,17.3,精馏塔被控变量的选择,温度点位置,塔顶分离物为产品时,温度放在塔顶精馏段控制,塔底分离物为产品时,温度放在塔底提馏段控制,塔顶温度受压力限制,变化很小,因而,有时取灵敏板温度,温度控制恒定时,压力的微小波动,对产品的成分影响很大,17.3,精馏塔被控变量的选择,压力补偿温度,(1) 直接压力补偿,17.3,精馏塔被控变量的选择,(4) 推断控制,(2) 温差控制,压力的变化,塔顶各板的温度同时变
5、化,某两点温差控制, 可 消除压力影响,关键是温差的取值大小。,(3) 双温差控制,17.4,精馏塔的整体控制方案,物料平衡控制方案 无质量控制(无温度控制) P332 图17-10 17-11,17.4,精馏塔的整体控制方案,共同特点:恒定控制塔顶或塔底回流量,有利于平稳操作,质量指标控制 通过温度控制成分 控制手段: 塔顶、 塔底回流、 塔釜加热量,D,L,Q,V,F,B,(1)方案1、2 在保证塔釜温度和液位基本稳定,控制精馏段温度,17.4,精馏塔的整体控制方案,2、L控制温度,下降,1、D控制温度,优点:物料与能量平衡之间的关联最小 缺点:温度控制滞后大,温度升高,D,升高,减小,液
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