能耗要求和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

   精餾過程中消耗的能量，主要是再沸器的加熱量和冷凝器的冷卻量消耗；此外，塔和附屬設(shè)備及管線也要散失部分能量。

   在一定的純度要求下，增加塔內(nèi)的上升蒸汽是有利于提高產(chǎn)品回收率的；同時(shí)也意味著再沸器的能量消耗要增大。且任何事物總是有一定限度的。在單位進(jìn)料量的能耗增加到一定數(shù)值后，再繼續(xù)增加塔內(nèi)的上升蒸汽，則產(chǎn)品回收率就增長不多了。二是采取在上一工序設(shè)置液位均勻控制系統(tǒng)來控制出料，使塔的進(jìn)料流量F波動(dòng)比較平穩(wěn)，從而避免劇烈的變化。應(yīng)當(dāng)指出精餾塔的操作情況，必須從整個(gè)經(jīng)濟(jì)效益來衡量。在精餾操作中，質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品回收率和能量消耗均是要控制的目標(biāo)。其中質(zhì)量是必要條件，在質(zhì)量指標(biāo)一定的條件下應(yīng)在控制過程中使產(chǎn)品的產(chǎn)量盡可能提高一些，同時(shí)能量消耗盡可能低一些。

精餾塔的基本控制方案

   精餾塔的基本控制方式是討論復(fù)雜和特殊控制方案乃至1優(yōu)控制的基礎(chǔ)，同時(shí)也是目前實(shí)際應(yīng)用中1常見的方案。精餾塔是一個(gè)多變量對(duì)象，因此如果將任意一個(gè)被調(diào)參數(shù)和任意一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)組成調(diào)節(jié)回路，就可能有許多調(diào)節(jié)方案。2．產(chǎn)品產(chǎn)量指標(biāo)在達(dá)到一定質(zhì)量指標(biāo)要求的前提下，應(yīng)得到盡可能高的產(chǎn)量，從而使產(chǎn)品的回收率提高。而產(chǎn)品質(zhì)量往往是精餾過程的主要目標(biāo)，因此，在基本控制方案中，以產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)來選取調(diào)節(jié)參數(shù)，一種是采用溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)，一種是采用產(chǎn)品成分等作為直接質(zhì)量指標(biāo)。

   （l）按提餾段指標(biāo)的控制方案

如果對(duì)釜底出料的成分要求高于塔頂出料，塔頂或精餾段板上溫度不能很好地反映組分變化和實(shí)際操作回流比大于幾倍1小回流比時(shí)，可采用提餾段控制。提餾段溫度是衡量質(zhì)量指標(biāo)的間接指標(biāo)，而以改變?cè)俜衅骷訜崃孔鳛榭刂剖侄蔚姆桨?，就是提餾段溫控。

該方案以提餾段塔板溫度為被控變量，加熱蒸汽量為操縱變量。除了這個(gè)主要控制系統(tǒng)外，還設(shè)有若干個(gè)輔助控制系統(tǒng)；在一定的純度要求下，增加塔內(nèi)的上升蒸汽是有利于提高產(chǎn)品回收率的。進(jìn)料量F為定值控制或用均值控制系統(tǒng)；對(duì)塔底采出量B和塔頂餾出物D，按物料平衡關(guān)系分別設(shè)有塔底與回流罐的液位控制器作均勻控制；為維持塔壓恒定，在塔頂設(shè)置壓力控制系統(tǒng)，控制手段是控制冷凝器的冷卻量；提餾段溫控時(shí)，回流量采用定值控制，且回流量應(yīng)足夠大，以便當(dāng)塔的處理量1大時(shí)，仍能保持塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)在規(guī)定的范圍內(nèi)。

   提餾段溫控由于采用了提餾段溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)。因此，它能夠較直接地反映提餾段產(chǎn)品情況。將提餾段恒定后，就能較好地保證塔底產(chǎn)品的質(zhì)量。

   對(duì)于液相進(jìn)料時(shí)，進(jìn)料量或進(jìn)料成分的變化很快影響塔底的成分，而提餾段溫控比較及時(shí)，動(dòng)態(tài)過程也比較快。酒精蒸餾塔清洗方法酒精生產(chǎn)中醪垢形成、預(yù)防及清洗蒸餾塔(醪塔)結(jié)垢堵塞問題，尤其是醪塔堵塔問題，是蒸餾系統(tǒng)不能長周期運(yùn)行的主要制約因素。提餾段溫控的一個(gè)特點(diǎn)是回流量足夠大，因而在保持塔底質(zhì)量的前提下，仍能保持塔頂質(zhì)量，因此即使塔頂產(chǎn)品質(zhì)量要求比塔底嚴(yán)格時(shí)，仍可采用提餾段溫控。

按精餾段指標(biāo)的控制方案

   如果對(duì)塔頂出料的成分要求高于釜底出料時(shí)，或者全部為氣相進(jìn)料時(shí)，或當(dāng)塔底提餾段板上的溫度不能很好地反映產(chǎn)品組分變化時(shí)，則可采用精餾段控制。精餾段溫度也是衡量質(zhì)量指標(biāo)的間接指標(biāo)，它是以改變回流量作為控制手段的方案，稱為精餾段溫控。  

   除了上述主要控制系統(tǒng)外，精餾段溫控還設(shè)有若干個(gè)輔助控制系統(tǒng)。對(duì)進(jìn)料量、塔壓、塔底采出量與塔頂餾出液的控制方案，與提餾段溫控時(shí)相同。在精餾段溫控時(shí)，再沸器加熱量應(yīng)維持一定，而且足夠大，以使塔在1大處理量時(shí)，仍能保持塔底產(chǎn)品的質(zhì)量。

   由于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)精餾段恒定后，能較好地保證塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量。對(duì)于動(dòng)態(tài)氣相進(jìn)料時(shí)，其進(jìn)料量的變化過程也比較快，采用精餾段溫控就比較及時(shí)。

   提餾段和精餾段溫控方案，分別以塔底和塔頂?shù)臏囟茸鳛楸豢刈兞?。?dāng)要分離的產(chǎn)品純度較高時(shí)，由于塔頂或塔底的溫度變化及其相鄰塔之間的溫度相差均很小，這就要求有非常靈敏的測(cè)溫裝置，同時(shí)對(duì)溫控的調(diào)節(jié)精度都有很高的要求，但實(shí)際上卻很難做到。（2）設(shè)置質(zhì)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)際上根據(jù)精餾塔靜態(tài)特性考慮的按物料和能量平衡關(guān)系控制的方案，在具體應(yīng)用時(shí)很難保證產(chǎn)品的質(zhì)量，僅在產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)并不嚴(yán)格的情況下才能使用。解決這一問題的方法，是取精餾塔的靈敏板的溫度作為被控變量。

   所謂靈敏板，是指當(dāng)塔的操作受到擾動(dòng)或控制作用時(shí)，各板上的物料組分和溫度變化1大的那塊塔板。當(dāng)產(chǎn)品組分變化時(shí)，在靈敏板處可獲得1大的的溫度變化值，所以，以靈敏板溫度進(jìn)行控制時(shí)，塔的產(chǎn)品純度可以得到保證。

按產(chǎn)品成分或物性指標(biāo)的直接控制方案

   精餾塔的質(zhì)量控制1好能選擇表征塔頂和塔底產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)，即產(chǎn)品的成分作為被控變量，即直接控制方案。上述的溫度、溫差或雙溫差控制都是間接控制產(chǎn)品質(zhì)量的方法。對(duì)于D／F和V／F的控制，由頂部產(chǎn)品量D、再沸器加熱蒸汽量和進(jìn)料量F分別組成比值控制系統(tǒng)。利用產(chǎn)品分析器，例如色譜儀、紅外分析器、密度計(jì)、干點(diǎn)、閃點(diǎn)及初餾點(diǎn)分析器等，分析出塔頂（或塔底）的產(chǎn)品成分并將其作為被控變量，而將回流量或再沸器的加熱量等作為控制變量，就可以組成成分控制，實(shí)現(xiàn)按產(chǎn)品成分的直接指標(biāo)控制。

   采用色譜儀可以測(cè)量多組分的濃度，并可以通過測(cè)量其他含量較少的雜質(zhì)組分之和來決定產(chǎn)品的純度。精餾工藝上通常采用工業(yè)色譜儀進(jìn)行在線的成分分析，并以關(guān)鍵組分的濃度比進(jìn)行控制。由于色譜儀也是根據(jù)吸收和解吸原理工作的，在精餾塔中很難進(jìn)行的分離在色譜儀中也是困難的。但是，在一個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過程中，精餾塔的處理量往往是上一工序的產(chǎn)出量。同時(shí)分析儀需要采樣系統(tǒng)且其測(cè)量滯后影響了控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。這是在使用時(shí)應(yīng)予注意的。在精餾塔的操作中，當(dāng)干擾產(chǎn)生時(shí)，多個(gè)塔板中靈敏板的變化量明顯。因此，可選擇測(cè)量靈敏板上的成分，并作為被控變量進(jìn)行控制。

與溫度控制的情況類似，塔頂或塔底產(chǎn)品的成分是能體現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)。但是當(dāng)分離的產(chǎn)品較純時(shí)，在鄰近塔頂、塔底的各板間，成分差很小，而且每塊板上的成分在受到干擾后變化也很小，這就要求檢測(cè)成分的儀表靈敏度很高。理論上講，按產(chǎn)品成分的直接指標(biāo)控制方案，是直接、1有效的方案。精餾塔的控制目標(biāo)一般從質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗三方面考慮。它可為各種基于化工熱力學(xué)的多變量控制及精1確控制打下基礎(chǔ)。但是，就目前測(cè)量產(chǎn)品成分的儀表來說，準(zhǔn)確度一般較差、滯后時(shí)間也很長，因而控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量受到很大影響。但只要不斷改善成分分析儀表的性能，按產(chǎn)品成分的直接指標(biāo)控制方案將得到廣泛應(yīng)用。