精餾塔的干擾因素

   和其他化工過程一樣，精餾是在一定的物料平衡和能量平衡的基礎上進行的。二是對于選取的具有相關影響的控制系統(tǒng)，可通過整定調節(jié)器參數(shù)把控制回路的工作頻率拉開的方法減少相關。一切因素均通過物料平衡和能量平衡影響塔的正常操作。影響物料平衡的因素包括進料量和進料成分的變化，頂部餾出物及底部出料的變化。影響能量平衡的因素主要是進料溫度或熱焓的變化，再沸器加熱量和冷凝器冷卻量的變化，此外還有塔的環(huán)境溫度等變化。同時，物料平衡和能量平衡之間又是相互影響的。要了解這些因素是如何影響精餾塔操作的，首先必須分析它的靜態(tài)規(guī)律，即研究其靜態(tài)特性。從而分析上述因素對精餾塔的動態(tài)影響。

   1．精餾塔中靜態(tài)關系的分析

   圖15為精餾塔的物料流程圖，可簡單地視其于為二元精餾。則從物料平衡和能量關系出發(fā)，可得出它的總的物料平衡關系為

           F=D＋B           （9）

   輕組分的物料平衡關系為

   Fz＝Dy＋Bx        （10）

式中，F(xiàn)、D和B分別為進料量、頂部餾出物量和塔底產品；z、y和x分別為進料、頂部餾出物和底部產品中輕組分的含量。由以上兩式，可明顯看出進料量F在產品中的分配量（即D／F）是決定頂部和底部產品中輕組分含量y和x的關鍵因素。

   靜態(tài)下精餾塔的能量關系為

   QH FHF＝QC＋DHD＋BHB      （11）

式中，QH為再沸器加熱量，QC為冷凝器冷卻量，HP、HD和HB分別為進料頂部、底部產品的比熱熔。在式中，每一項都影響著塔內上升蒸汽的流量V。對于一個既定的塔來講，V與F之比與塔的分離度S有關。即V／F一定時意味著塔分離度也一定。

對于一個精餾塔來講，在進料成分Z一定時，只要保持V／F和D／F一定（或者在F一定時保持D和V一定），這個塔的分離結果也就是產品成分y和x將被完全確定。提餾段溫度是衡量質量指標的間接指標，而以改變再沸器加熱量作為控制手段的方案，就是提餾段溫控。而當進料成分變化時，為了保持產品成分不變，可以相應調節(jié)D／F，以補償進料成分變化的影響。塔內上升蒸汽量V，在塔的提餾段是由再沸器加熱提供的，在塔的精餾段還受到進料熱熔的影響。當冷凝器冷卻量Q增加時，必然會使更多的氣相變?yōu)橐合啵瑥亩档土怂?；同時使塔內相同組分的平衡溫度下降，增加了再沸器兩側間的溫差，使再沸器提供的加熱量QH增加。正因如此，在進料熱熔變化不大或可以忽略時，一般總把V的變化或V／F的變化，看作是由再沸器加熱量QH提供的。在多元精餾中，影響關系要復雜得多，當進料中某一組分的濃度變化時，必然使其他組分的濃度變化；從而使頂部及底部產品中各組分的濃度發(fā)生變化。當進料中幾個組分濃度同時變化時，情況將更為復雜?？朔@些擾動的控制手段卻只有靠D／F和V／F。此時僅有兩個關鍵組分可以控制，其余組分在產品中的分配情況主要由進料濃度確定。

精餾塔的基本控制方案

   精餾塔的基本控制方式是討論復雜和特殊控制方案乃至1優(yōu)控制的基礎，同時也是目前實際應用中1常見的方案。概述：1、本設備有間歇式和連續(xù)式兩種形式，主要由塔釜、塔身、冷凝器、平衡罐、流量計等部件組成。精餾塔是一個多變量對象，因此如果將任意一個被調參數(shù)和任意一個調節(jié)參數(shù)組成調節(jié)回路，就可能有許多調節(jié)方案。而產品質量往往是精餾過程的主要目標，因此，在基本控制方案中，以產品質量指標來選取調節(jié)參數(shù)，一種是采用溫度作為間接質量指標，一種是采用產品成分等作為直接質量指標。

   （l）按提餾段指標的控制方案

如果對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際操作回流比大于幾倍1小回流比時，可采用提餾段控制。提餾段溫度是衡量質量指標的間接指標，而以改變再沸器加熱量作為控制手段的方案，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。同時使塔內相同組分的平衡溫度下降，增加了再沸器兩側間的溫差，使再沸器提供的加熱量QH增加。除了這個主要控制系統(tǒng)外，還設有若干個輔助控制系統(tǒng)；進料量F為定值控制或用均值控制系統(tǒng)；對塔底采出量B和塔頂餾出物D，按物料平衡關系分別設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，回流量采用定值控制，且回流量應足夠大，以便當塔的處理量1大時，仍能保持塔頂產品的質量指標在規(guī)定的范圍內。

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

   對于液相進料時，進料量或進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，動態(tài)過程也比較快。內回流通常是指精餾塔的精餾段內上一層塔盤向下一層塔盤流下的液體量，一般要控制內回流為恒定量或按某一規(guī)律變化的操作。提餾段溫控的一個特點是回流量足夠大，因而在保持塔底質量的前提下，仍能保持塔頂質量，因此即使塔頂產品質量要求比塔底嚴格時，仍可采用提餾段溫控。