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1、*1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： 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； 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； 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
2、：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。*25.3.1 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VSFBDH分 馏 塔VsLRFC 103 FT 103FC 102 FT 102LT 101LC 101FC 101FT 101LT 102LC 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FH
3、LRFT 103FC 102FT 102FC 101FT 101K1K2VS*32、固定馏出液流量D和再沸器加热蒸汽量VSFC 101FT 101FC 102 FT 102FBDH分 馏 塔VsLRLT 102 LC 102FC 103 FT 103LT 101LC 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LRFBDH分 馏 塔VsLRFC 103 FT 103LC 101LT 101FT 103FC 103FC 101FT 101LT 102LC 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
4、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。*45.3.2 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：*51、间接物
5、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0.8，需要减少滞后的塔FBDH分 馏 塔VsLRFC 103 FT 103FC 101 FT 101LT 101LC 101TC 101TT 101LT 102LC 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
6、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*6常压塔工艺流程及控制方案简图(中段回流未画出)方案特点：塔顶温度控制回流FB常一线H分 馏 塔VsLRFC 103 FT 103FC 102 FT 102LT 101LC 101LT 102LC 102TC 101TT 101FC 101 FT 101LC 103LT 103LC 104LT 104LC 105LT 105FC 104FT 104FC 105FT 105FC 106FT 106常二线常三线常四线*72、直接物料平衡控制方案：按精馏段指标控制塔顶馏出液D，保
7、持Vs不变。优点：物料平衡与能量平衡关联小，内回流稳定 缺点：控制回路滞后较大D的改变间接通过液位控制回路来实现对温度的控制。回流罐容积较大时，反应更慢，使用场合：溜出液D很小，或回流比 较大，回流罐容积适当FBDH分 馏 塔VsLRLT 102LC 102FC 103 FT 103FC 102 FT 102TC 101TT 101LT 101LC 101*85.3.3按提馏段指标的控制方案当(1) 对塔底馏出液的成分要求较高(2) 进料全部为液相(因为进料先影响馏出液)(3) 塔顶或精馏段塔板温度不能很好反映成分的变化1、间接物料平衡控制以提馏段的塔板温度来控制加热蒸汽流量回流定值控制，方案
8、简单 ， 对负荷的适应能力较差。FBDH分 馏 塔 VsLRTC 101TT 101 LT 101LC 101FC 101FT 101LT 102LC 102FC 102 FT 102 FBDH分 馏 塔 VsLRTC 101TT 101 LT 101LC 101FC 103 FT 103LT 102LC 102FC 102FT 102FT 101K回流比定值控制，对负荷的适 应性较强。 实际操作回流比较最小回流比大好多倍。*92、直接物料平衡控制按提馏段温度控制塔底产品采出B，同时保持回流量LR恒定塔顶产品馏出量D由回流罐的液位控制加热蒸汽量的大小由塔底液位控制优点：物料平衡与能量平衡之间关
9、联最小，当B少时，较平稳；当B不符合质量要求时，会自行暂停出料。缺点：滞后较大，液位控制回路存在反向特性实用场合：B少，且B20%VS的塔FBDH分 馏 塔 VsLRTT 101TC 101FC 101FT 101LT 102LC 102FC 102 FT 102LC 101LT 101*105.3.4 精馏塔的压力控制系统操作要求：塔压维持恒定干扰：进料流量、成分、温度；加热蒸汽量、回流量、回流温度等1、加压精馏塔的压力控制(1) 液相采出，馏出物中含有大量不凝物压力变 气液平衡条件变 塔的正常操作被破坏，影响产品质量适合气体流经冷凝器的阻力变 化大，回流罐的压力可间接代表塔 顶压力。DLR
10、PT 101PC 101DLRPT 101PC 101干扰使冷凝器的阻力变化时， 回流罐压力不能代表塔顶压力。方法：应用能量平衡控制控制方案的确定与塔顶馏出物状态（气相还是液相）及馏出物中含不凝性气体量的多少有关。*11(2) 液相采出，馏出物中含有少量不凝物(塔顶气相总流量2%)传热量小于使全部蒸汽冷凝所需热量， 蒸汽积聚压力升高；传热量过大，压力会降 低。当V1全开塔压还偏高时，打开V2增大传 热量使压力下降分程控制。 (3) 液相采出，馏出物中含有微量不凝物DLRPT 101PC 101V1V2改变传热量控制塔顶压力DLR图1 按压力改变冷剂流量PT 101PC 101特点：图1有利于节
11、约冷却剂；图2反应迟钝；图3反应灵敏，应用较广泛图2 按压力改变传热面积DLRPT 101PC 101图3 采用热旁路DLRPT 101PC 101*12“浸没”式冷凝器压力控制方案冷凝器一般在回流罐下35m，通过控制P=P1-P2来改变传热面积。P1 控制阀开度 P P1P冷凝液面气相冷凝面积传热量冷凝量P1(4) 气相采出DLRPT 101PC 101LC 101LT 101DLRFC 101FT 101PT 101PC 101当气相出料为下一工序进料时，可采用压力-流量均匀控制系统。*13减压精馏塔的压力控制 采用蒸汽喷射泵抽真空的塔顶压力控制方案蒸汽管线上设压力控制系统，以维持喷射泵的最佳蒸汽压力，塔顶压力用补充的空气量来控制。可有效地控制任何波动和扰动对塔顶压力的影响。 采用电动真空泵的减压系统的压力控制方案 常压塔安排较简单，可在回流罐或冷凝器上设置一个通大气的管道来平衡压力，以保持塔内压力接近大气压。如对精馏塔操作压力稳定性要求较高，则须设置压力控制系统，方案可类似加压塔控制方案。
