精餾塔自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

＊孫興娟

（大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司烯烴中心 內(nèi)蒙古 027300）

引言

精餾塔在化工領(lǐng)域中的應(yīng)用比較廣泛，主要在提純以及分離混合物料的操作中加以應(yīng)用。隨著對精餾塔的自動控制要求的提高，就要充分注重自動化系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)計(jì)，滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。精餾塔的類型比較多，自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中就要和實(shí)際需要相結(jié)合。

1.精餾塔主要結(jié)構(gòu)以及精餾的原理

精餾塔在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用發(fā)揮著重要作用，主要是把混合物當(dāng)中的組分實(shí)施分離，精餾塔的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，進(jìn)料入口以下到塔底是提餾段，以上到塔頂是精餾段。在精餾塔中有著諸多層塔板，塔板有著相應(yīng)高度液層，回流液經(jīng)過溢流管通過上一級的塔板流入到下一級當(dāng)中，蒸汽是通過底部上升經(jīng)過塔板小孔，以及下一級塔板進(jìn)入到上一級塔板，并和塔板的液體進(jìn)行有機(jī)的接觸。每塊塔板會同時發(fā)生上升蒸汽部門冷凝以及回流液體部門汽化的轉(zhuǎn)熱過程，液相轉(zhuǎn)入到汽相，對于難揮發(fā)的組分就會冷凝，然后又從汽相轉(zhuǎn)入到液相?？刂坪脺囟纫约皦毫?，就能在塔頂以及塔底獲得需要的物質(zhì)成分。對于精餾塔的控制中，有著比較多的方案，對象控制通道比較復(fù)雜，反應(yīng)也比較緩慢。

精餾塔系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用過程中，要熟悉系統(tǒng)運(yùn)行的原理，精餾技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中，組份分離混合溶液通過特定裝置輸入到精餾裝置當(dāng)中。精餾塔當(dāng)中的混合物在壓力作用以及溫度壓力下，就會對其組份分離產(chǎn)生影響，精餾塔頂以及底部就會出現(xiàn)不同組份分離物。系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，對精餾塔以及冷凝器和再沸器等設(shè)備都會應(yīng)用到，主要是對混合物按照相應(yīng)的規(guī)則分類，和精餾塔的類型結(jié)構(gòu)相結(jié)合加以應(yīng)用。

2.精餾塔工作影響條件及自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化應(yīng)用

(1)精餾塔工作影響條件。影響精餾塔工作的條件比較多，其中的塔釜溫度是比較重要的影響條件，實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行操作過程當(dāng)中，提高塔釜溫度能有助于提高氣體物質(zhì)上升的速度和物質(zhì)傳輸效率。這就要求在塔釜的溫度控制環(huán)節(jié)要加強(qiáng)重視，不管是獲得的產(chǎn)品通過塔頂氣體冷凝獲得，或是塔釜排出物獲得，都要注重排出物易揮發(fā)組份維持在比較低的水平，對其精餾的精度要能保證，避免物質(zhì)損失的情況發(fā)生。再者，影響精餾塔工作的條件中，加料量以及組份的變化也是重要條件內(nèi)容，由于加料量的不同，對其蒸汽的量就有著影響，如果是加料比較少就必然會造成蒸汽速度降低，精餾的效率也會降低。而加料的各組份的比例也是影響其質(zhì)量的因素。

(2)精餾塔自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。精餾塔自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要充分注重相應(yīng)控制系統(tǒng)的具體化作用的發(fā)揮，并要注重控制遵循的要求。其中在質(zhì)量指標(biāo)方面是比較關(guān)鍵的，混合物分離純度就是精餾塔控制的重要指標(biāo)。實(shí)際精餾塔的系統(tǒng)運(yùn)行過程中，就要將塔底以及塔頂?shù)漠a(chǎn)品組份純度達(dá)到相應(yīng)要求，也就是從質(zhì)量指標(biāo)上要滿足實(shí)際的系統(tǒng)應(yīng)用要求。再有就要注重遵循平穩(wěn)操作的要求，這就需要將進(jìn)塔前的可控?cái)_動的因素及時性的消除。再有就要注重約束條件，從這些控制要求層面加強(qiáng)重視，才能保障系統(tǒng)的應(yīng)用效果良好呈現(xiàn)。

精餾塔自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較關(guān)鍵，通過提餾段溫度的系統(tǒng)科學(xué)設(shè)計(jì)，保障控制的自動化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，就要注重設(shè)計(jì)方案的科學(xué)。此次的溫度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將提餾段的塔板溫度作為被控的變量，通過再沸器加熱蒸汽汽量作為操縱變量，這樣就能有效對溫度定值加以控制，不僅如此，還有五個輔助的控制回路，從而能保障溫度控制的效率。這五個輔助控制的回路主要是，塔釜液位控制回路，回流罐液位控制回路，回流量控制回路，塔頂壓力控制回路，進(jìn)料量控制回路。通過提餾段的溫度控制系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)計(jì)，就能在液相進(jìn)料的過程中，保障溫度控制的及時性以及動態(tài)化，保障對干擾的因素進(jìn)行消除。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對平衡控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要結(jié)合實(shí)際需求，平衡控制系統(tǒng)中包含精餾塔需要的能量穩(wěn)定控制和物料進(jìn)料控制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，就要考慮到精餾塔的實(shí)際運(yùn)行和控制物料的平衡性充分的結(jié)合起來，保障物料進(jìn)入到精餾塔能獲得高質(zhì)量分離產(chǎn)物，保障整體分離的效率水平提高。再有就是要最大化減少塔底排出物濃度，通過平衡控制物料方式提高產(chǎn)品分離質(zhì)量，在這一過程中不能出現(xiàn)浪費(fèi)的問題。保障產(chǎn)物分類速度效率。

精餾塔自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，變量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較關(guān)鍵，實(shí)際的系統(tǒng)操作中，就會有操縱變量以及被控變量和干擾變量。而操縱變量就有著塔底排出物流量以及冷凝液流量等。被控變量就有著產(chǎn)品濃度以及塔底液位等。在這幾種變量的關(guān)系上，被控變量和操縱變量是主從關(guān)系，兩種關(guān)系是相互進(jìn)行影響和作用的。而干擾變量就是以上變量的外部干擾因素，所以在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要注重變量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，保障精餾控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)安全穩(wěn)定。

除此之外，精餾塔自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，對于冷凝器以及壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也是重要設(shè)計(jì)內(nèi)容。精餾塔的冷凝器有氣體排出，就可有效保障壓力和大氣壓相同狀態(tài)或是低于大氣壓，設(shè)計(jì)的時候要通過和使用壓力連鎖控制回路對其壓力控制，保障混合物的分離。再有就是要充分注重產(chǎn)品成分的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的時候注重產(chǎn)品流量以及蒸發(fā)量的監(jiān)測控制，把握好設(shè)計(jì)的幾個要點(diǎn)。

(3)精餾塔自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用。精餾塔自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化應(yīng)用是較為關(guān)鍵的，這是提高精餾塔自動控制系統(tǒng)作用充分發(fā)揮的舉措。和一般的工業(yè)設(shè)備有著不同，精餾塔自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，有著鮮明結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點(diǎn)，運(yùn)營的成本比較高，不同變量的關(guān)系比較復(fù)雜化，所以對系統(tǒng)實(shí)施優(yōu)化應(yīng)用需求就比較大。主要可通過幾個層面進(jìn)行優(yōu)化，要注重和精餾塔運(yùn)行的環(huán)境和狀態(tài)相結(jié)合，加強(qiáng)冷凝器以及再沸器設(shè)備參數(shù)的優(yōu)化，保障換熱效果良好呈現(xiàn)，這樣就比較有助于提高混合物的提純度，實(shí)現(xiàn)高效的分離目標(biāo)。另外，就要注重工藝的優(yōu)化，結(jié)合產(chǎn)品特征進(jìn)行工藝的選擇和優(yōu)化，保障精餾的流程優(yōu)化，通過添加科學(xué)高效的技術(shù)，提高精餾流程的科學(xué)性和高效性。充分注重將傳感技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和精餾塔控制系統(tǒng)相結(jié)合，最大化降低人為操作的誤差。還要詳細(xì)分析板式塔在原料的填充層面的不足之處，保障填充材料替換的高效化，通過從這些層面得到了優(yōu)化，就能有效提高精餾塔自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化和應(yīng)用效率。

結(jié)語

綜上所述，精餾塔自動控制系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，涉及到的要點(diǎn)比較多，這就需要從多方面加強(qiáng)重視，保障設(shè)計(jì)的科學(xué)完整度。通過從此次的理論對精餾塔自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，從理論上進(jìn)行了豐富，這對實(shí)際的系統(tǒng)應(yīng)用作用發(fā)揮就有著積極促進(jìn)作用。

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