能耗要求和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

   精餾過(guò)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(zhǎng)不多了。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(lái)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)。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。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(guò)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。

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。塔內(nèi)氣體的流速過(guò)低時(shí)，對(duì)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(guò)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(guò)液層的阻力增大，因而可用測(cè)量差壓的方法檢測(cè)塔的液泛現(xiàn)象。當(dāng)壓差過(guò)高時(shí)，則通過(guò)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(guò)這個(gè)壓力，塔的安全就沒(méi)有保障。為精餾過(guò)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(guò)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(duì)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。例如在精餾塔中，可根據(jù)后一工序?qū)敳慨a(chǎn)品量的需要改變產(chǎn)品餾出液量，而餾出液量的變化會(huì)引起回流罐的液位變化，可通過(guò)液位調(diào)節(jié)改變塔的進(jìn)料量來(lái)實(shí)現(xiàn)。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)。

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(jiàn)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。這種逆流向方案，可使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定并可減少回流罐等中間容器的容積。而產(chǎn)品質(zhì)量往往是精餾過(guò)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(lái)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)；進(jìn)料量F為定值控制或用均值控制系統(tǒng)；為了使產(chǎn)品符合一定的質(zhì)量指標(biāo)，就必須在上述控制方案的基礎(chǔ)上設(shè)置質(zhì)量反饋系統(tǒng)，采用再沸器加熱量及頂部產(chǎn)品量（或回流量）等作為調(diào)節(jié)參數(shù)，以克服進(jìn)料成分變化等擾動(dòng)對(duì)產(chǎn)品成分的影響，使產(chǎn)品合格。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(guò)程也比較快。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。解決的方案一是可選取相關(guān)影響較小的系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)各控制回路間相關(guān)影響的定量分析方法來(lái)選取。

溫差控制及雙溫差控制

   在精密精餾中，產(chǎn)品純度要求很高，組分間的相對(duì)揮發(fā)度差值很小，因而組分變化不大，然而微小的壓力波動(dòng)會(huì)造成明顯的溫度變化。這樣，就破壞了溫度和組分間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。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。此時(shí)，采用溫度作為被控變量的提餾段和精餾段溫度控制就得不到很好的效果，而應(yīng)當(dāng)采用溫差控制。

  采用溫差作為被控變量通?？梢栽谒敚ɑ蛩祝└浇囊粔K塔板上檢測(cè)出該板溫度，再檢測(cè)出靈敏板上的溫度，由于壓力的波動(dòng)對(duì)每塊板的溫度影響基本相同，只要將上述檢測(cè)到的兩個(gè)溫度值相減，壓力的影響幾乎相互抵消。在實(shí)際應(yīng)用中，溫差控制的關(guān)鍵是正確選擇測(cè)溫點(diǎn)，合理給出溫差設(shè)定值。這是因?yàn)闇囟扰c產(chǎn)品成分之間的關(guān)系不是線性的，同一溫差在不同條件下可以有兩個(gè)不同的組分。圖18是正丁烷和異丁烷分離塔的溫差和塔底產(chǎn)品中輕組分濃度的關(guān)系示意圖。由圖可見(jiàn)，曲線除1高點(diǎn)外，每一溫差都有兩個(gè)不同的組分濃度。其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：作為連續(xù)相的氣體由進(jìn)氣口2進(jìn)入殼體，在壓差的作用下從轉(zhuǎn)子外側(cè)沿著靜折流圈與動(dòng)折流圈之間的間隙曲折地由外向中心流動(dòng)，最后經(jīng)出氣口5離開(kāi)床體。1高點(diǎn)左側(cè)部分對(duì)應(yīng)的塔底產(chǎn)品純度較高，而右側(cè)則較低。因此，溫差的工作點(diǎn)應(yīng)位于曲線的左側(cè)。