精馏塔的基本控制方案.ppt

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精馏塔的基本控制方案
精馏塔是多变量对象，在许多受控变量和操纵变量中，选择一
种白量配对就组成了一种精馏塔控制方案。但要确定一种比较合理
的方案则很棘手。60年代中期Shinskey以灵敏度和Bristol相对增益概
念为基本依据提出解决精馏塔控制中的变量配对问题的新方法，概
括为三条准则：
① 当仅需要控制塔一端的产品质量时，应当选用物料平衡方式来控
制该产品的质量；
② 塔两端产品流量较小者，应作为操纵变量去控制塔的产品质量；
③ 当塔的两端产品均需要按质量控制时，一般对含纯产品较少、杂
质较多的一端的质量控制选用物料平衡控制，而含纯产品较多、杂质
较少的一端的质量控制选用能量平衡控制。
物料平衡控制：选用顶部产品馏出物流量D或底部采出液流量B作为操
纵变量控制产品质量；
能量平衡控制：选用顶部回流或再沸器加热剂量作为操纵变量控制产
品质量。
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产品质量的开环控制
目的：使塔顶和塔底的产品满足要求
1、固定回流量LR和再沸器加热蒸汽量VS
F
B
D
H
分
馏
塔
Vs
LR
FC
103
FT
103
FC
102
FT
102
LT
101
LC
101
FC
101
FT
101
LT
102
LC
102
当进料流量F、及状态恒定时,固定
LR和Vs，D和B就确定了。
分别控制LR和VS
为平衡物料蓄存量，设两液位控制
克服进料流量干扰
进料量由上一工序规定时，可以进
料量为主动量，回流量和蒸汽流量的比
值控制
F
H
LR
FT
103
FC
102
FT
102
FC
101
FT
101
K1
K2
VS
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2、固定馏出液流量D和再沸器加热蒸汽量VS
FC
101
FT
101
FC
102
FT
102
F
B
D
H
分
馏
塔
Vs
LR
LT
102
LC
102
FC
103
FT
103
LT
101
LC
101
适用于回流比LR/D较大的场合，控
制D要比控制VS更有利，保证D比较平稳。
3、固定塔底采出量B和回流量LR
F
B
D
H
分
馏
塔
Vs
LR
FC
103
FT
103
LC
101
LT
101
FT
103
FC
103
FC
101
FT
101
LT
102
LC
102
塔底液位由加热蒸汽H控制
优点：控制方案简单方便
缺点：完全按物料和能量平衡关系
进行控制，在存在干扰，特别是
进料成分ZF的变化时，很难保证
产品纯度。
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按精馏段指标控制
当：(1) 对塔顶馏出液的纯度要求比塔底产品较高
(2) 全部为汽相进料
(3) 塔底、提馏段塔板上的温度不能很好反映产品成分变化
按精馏段指标控制
受控变量：精馏段某点成分或温度
操纵变量：塔顶回流量LR、馏出液流量D、
再沸器加热蒸汽量VS
优点：保证塔顶产品成分；
扰动不大时，塔底产品成分波动较小。
采用这种控制方案时，在LR、D、VS和B四者中选择一种作为控制产
品质量的手段，选择另一种保持流量恒定，其余两者则按回流罐和再沸
器的物料平衡，由液位控制器加以控制。
常用的控制方案有两类：
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1、间接物料平衡控制
按精馏段指标来控制回流量——最常用
保持加热蒸汽的流量恒定
优点：控制作用滞后小，反应迅速；
有利于克服进入精馏段的扰动；
保证塔顶产品质量。
适用场合：回流比<，需要减少滞后的塔
F
B
D
H
分
馏
塔
Vs
LR
FC
103
FT
103
FC
101
FT
101
LT
101
LC
101
TC
101
TT
101
LT
102
LC
102
由于回流量LR变化后再影响到馏出液D——间接物料平衡控制
炼油厂中的常压塔和减压塔都是只有
精馏段的塔是按精馏段指标控制的例子。
特点是都有侧线产品，并在每一侧线有汽
提装置（吹送蒸汽进行蒸汽蒸馏，把较轻
的组分蒸向上面的塔板）。进料是来自加
热炉的两相汇合物，其温度和流量都预先
控制。常用控制方案是按塔顶温度控制回
流量，并保持各侧线流量恒定。
缺点：环境温度改变时，内回流变化，且物料与能量之间关联较大
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