精餾過程的自動(dòng)控制方法

   精餾過程是石油和化工生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛的生產(chǎn)過程，它是利用混合液中各組分揮發(fā)度的不同，將各組分進(jìn)行分離提取以達(dá)到規(guī)定純度要求的產(chǎn)品。

    精餾過程是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，其關(guān)鍵設(shè)備是精餾塔。在精餾操作中，被控變量多，可以選用的操作變量也多，它們之間又可以有多種不同組合。所以，控制方案繁多。

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，余下的問題就是如何確定精餾塔的控制方案?；厥赵砭凭厥账墓ぷ髟硎抢眯D(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力場(chǎng)代替常規(guī)重力場(chǎng)，極大地強(qiáng)化氣液傳質(zhì)過程。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。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。由以上兩式，可明顯看出進(jìn)料量F在產(chǎn)品中的分配量（即D／F）是決定頂部和底部產(chǎn)品中輕組分含量y和x的關(guān)鍵因素。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?。?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)。當(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。

精餾流程和塔型的選擇  

  乙醇和水混合料經(jīng)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后，送至精餾塔，塔頂采用全凝器冷凝后，一部分作回流，其余為塔頂產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送貯槽，塔釜采用直接蒸汽供熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至貯槽，流程圖如下圖：  根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，若按每天開動(dòng)設(shè)備24小時(shí)計(jì)算，產(chǎn)品流量為1.67t/h，由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價(jià)，降低生產(chǎn)過程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用浮閥塔。在多元精餾中，影響關(guān)系要復(fù)雜得多，當(dāng)進(jìn)料中某一組分的濃度變化時(shí)，必然使其他組分的濃度變化。  塔設(shè)備的高度與直徑之比，因情況不同，差別很大，塔外殼用鋼板焊制，也可用鑄鐵鑄造，每層塔板為一節(jié)，并用法蘭連接。  塔體材料和踏板材料均選用TiNiCr918,因這種不銹鋼具有高的強(qiáng)度極限，較低的屈服極限，的塑性和韌性，他的焊接性能和冷彎成形等工藝性也很好，是目前制造容器、塔的廣泛的一類不銹鋼，又因?yàn)檫@種鋼在乙醇介質(zhì)中有很好的耐腐蝕性，所以選用TiNiCr918。