精餾塔工藝要求和約束條件

   要對精餾塔實(shí)施有效的自動(dòng)控制，必須首先了解精餾塔的控制目標(biāo)。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。任何精餾塔的操作情況同時(shí)受約束條件的制約，因此，在考慮精餾塔控制方案時(shí)一定要把這些因素考慮進(jìn)去。

   1．質(zhì)量指標(biāo)

   質(zhì)量指標(biāo)（即產(chǎn)品純度）必須符合規(guī)定的要求。一般應(yīng)使塔頂或塔底產(chǎn)品之一達(dá)到規(guī)定的純度，要求另一個(gè)產(chǎn)品也應(yīng)該維持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，或者塔項(xiàng)和塔底的產(chǎn)品均保證一定的純度要求。如果產(chǎn)品質(zhì)量不合格，它的價(jià)值就將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于合格產(chǎn)品。但決不是說質(zhì)量越高越好。由于質(zhì)量超過規(guī)定，產(chǎn)品的價(jià)值并不因此而增加；（2）進(jìn)料成分ZF的變化進(jìn)料成分取決于上一工序出料或原料情況，對精餾塔的控制系統(tǒng)來講，它是不可控的干擾。而產(chǎn)品產(chǎn)量卻可能下降，同時(shí)操作成本主要是能量消耗會(huì)增加很多。因此，總的價(jià)值反倒下降了。由此可見，除了要考慮使產(chǎn)品符合規(guī)格外，還應(yīng)同時(shí)考慮產(chǎn)品的產(chǎn)量和能量消耗。

   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。這對于提高經(jīng)濟(jì)效益顯然是有利的。

   產(chǎn)品的回收率定義為產(chǎn)品量與進(jìn)料中該產(chǎn)品組分的量之比。即：

           Ri=P/Fzi                                      （8）

   生產(chǎn)效益除了產(chǎn)品純度與產(chǎn)品回收率之間的關(guān)系，還必須考慮能量消耗因素。由精餾原理可知，用精餾搭進(jìn)行混合物的分離是要消耗一定能量的；要使分離的產(chǎn)品質(zhì)量越高，產(chǎn)品產(chǎn)量越多，所需的能量也就越大。

約束條件

   為保證正常操作，需規(guī)定某些參數(shù)的極限值，并作為約束條件。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。塔內(nèi)氣體的流速過低時(shí)，對于某些篩板精餾塔會(huì)產(chǎn)生漏液現(xiàn)象，從而影響操作降低塔板效率；而流速過高易產(chǎn)生液泛，將完全破壞塔的操作。由于塔板上液層，氣相通過液層的阻力增大，因而可用測量差壓的方法檢測塔的液泛現(xiàn)象。當(dāng)壓差過高時(shí)，則通過差壓控制系統(tǒng)減小氣體流速。每個(gè)精餾塔都存在著一個(gè)1大操作壓力限制，超過這個(gè)壓力，塔的安全就沒有保障。為精餾過程提供能量的再沸器和冷凝器，也都存在一定限制。再沸器的加熱，受塔壓和再沸器中液相介質(zhì)1大汽化率的影響；同時(shí)再沸器兩側(cè)間的溫差不能超過其臨界溫差，否則會(huì)導(dǎo)致給熱系數(shù)下降，傳熱量降低。對冷凝器冷卻能力影響1大的是冷卻介質(zhì)的溫度。而在介質(zhì)條件不變時(shí)，又與塔的操作壓力有關(guān)；同時(shí)餾出產(chǎn)品組份的變化也將影響到冷凝器的冷卻能力限制。在確定精餾塔的控制方案時(shí)，必須考慮到上述的約束條件，以使精餾塔工作于正常操作區(qū)內(nèi)。

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。離心清液的回配進(jìn)一步提高了發(fā)酵成熟醪中干物質(zhì)含量，加劇了微溶或可溶物質(zhì)在醪液輸送、換熱、蒸餾過程中的析出和結(jié)垢概率。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。

   采用色譜儀可以測量多組分的濃度，并可以通過測量其他含量較少的雜質(zhì)組分之和來決定產(chǎn)品的純度。（4）考慮控制系統(tǒng)間的相關(guān)影響在質(zhì)量指標(biāo)調(diào)節(jié)中，談及了頂部產(chǎn)品和底部產(chǎn)品質(zhì)量反饋系統(tǒng)之間的相關(guān)問題。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)。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。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。