精餾塔的控制方案

   在了解了精餾塔的操作要求和影響因素之后，余下的問(wèn)題就是如何確定精餾塔的控制方案。一般的解決辦法是定期或不定期進(jìn)行物理法或化學(xué)法處理，雖然能收到一定效果，但短時(shí)間又會(huì)產(chǎn)生同樣的問(wèn)題。首先簡(jiǎn)述設(shè)置精餾塔控制方案的基本觀點(diǎn)。為簡(jiǎn)化討論，只談及頂部和底部產(chǎn)品均為液相的且沒有側(cè)線采出的情況。由于精餾塔的控制方案繁多，只按這些基本觀點(diǎn)選擇具有代表性的、常見的控制方案作出介紹。

    1．設(shè)置精餾塔控制方案的基本觀點(diǎn)

   （1）按物料及能量平衡關(guān)系進(jìn)行控制

   對(duì)于一個(gè)實(shí)際操作的二元精餾塔，在進(jìn)料成分一定時(shí)，只要把D／F和V／F調(diào)節(jié)一定；且頂部回流罐液位調(diào)節(jié)以保證回流按照L=Vr－D的關(guān)系保持一定；底部產(chǎn)品流量B在液位調(diào)節(jié)作用下也可以保證B=F-D的物料平衡關(guān)系，那么該塔的產(chǎn)品質(zhì)量就能得到控制。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)。需指出，由于能量關(guān)系因素V主要取決于再沸器加熱量，但也取決于進(jìn)料和回流的熱焓。當(dāng)回流溫度恒定時(shí)，只須考慮進(jìn)料設(shè)置溫度或熱焓自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。于是可保持再沸器的蒸汽量一定，就相當(dāng)于塔內(nèi)上升蒸汽量V一定了?？紤]到因冷凝器冷卻量和環(huán)境等擾動(dòng)因素而使能量平衡可能破壞，從而使塔壓變化，因此在塔頂設(shè)置壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。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)。若考慮到動(dòng)態(tài)關(guān)系，可添加補(bǔ)償環(huán)節(jié)，一般采用超前-滯后環(huán)節(jié)。

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(guò)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)臏囟茸鳛楸豢刈兞俊．?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。解決這一問(wèn)題的方法，是取精餾塔的靈敏板的溫度作為被控變量。對(duì)于二元精餾塔可只采用頂部產(chǎn)品質(zhì)量反饋，底部產(chǎn)品質(zhì)量反饋可不用。

   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。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。于是可保持再沸器的蒸汽量一定，就相當(dāng)于塔內(nèi)上升蒸汽量V一定了。

   采用色譜儀可以測(cè)量多組分的濃度，并可以通過(guò)測(cè)量其他含量較少的雜質(zhì)組分之和來(lái)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。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。假如不恒定，進(jìn)料溫度和進(jìn)料熱量的變化會(huì)影響到塔的焓平衡，因此必須保持進(jìn)料溫度的恒定。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。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(lái)說(shuō)，準(zhǔn)確度一般較差、滯后時(shí)間也很長(zhǎng)，因而控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量受到很大影響。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。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。