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)。由上述分析可以看出，進(jìn)料流量和進(jìn)料成分的波動(dòng)是精餾塔操作的主要干擾，這個(gè)干擾往往不可控。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。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)。精餾塔系還實(shí)現(xiàn)了冷凝器與塔體的一體化安裝方式和低位回流比調(diào)節(jié)的工藝操作方式，大大改善了精餾的操作方便性和工藝穩(wěn)定性。

對(duì)于一個(gè)精餾塔來(lái)講，在進(jìn)料成分Z一定時(shí)，只要保持V／F和D／F一定（或者在F一定時(shí)保持D和V一定），這個(gè)塔的分離結(jié)果也就是產(chǎn)品成分y和x將被完全確定。而當(dāng)進(jìn)料成分變化時(shí)，為了保持產(chǎn)品成分不變，可以相應(yīng)調(diào)節(jié)D／F，以補(bǔ)償進(jìn)料成分變化的影響。塔內(nèi)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(jìn)料熱熔的影響。當(dāng)冷凝器冷卻量Q增加時(shí)，必然會(huì)使更多的氣相變?yōu)橐合?，從而降低了塔壓；同時(shí)使塔內(nèi)相同組分的平衡溫度下降，增加了再沸器兩側(cè)間的溫差，使再沸器提供的加熱量QH增加。正因如此，在進(jìn)料熱熔變化不大或可以忽略時(shí)，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(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；從而使頂部及底部產(chǎn)品中各組分的濃度發(fā)生變化。當(dāng)進(jìn)料中幾個(gè)組分濃度同時(shí)變化時(shí)，情況將更為復(fù)雜。克服這些擾動(dòng)的控制手段卻只有靠D／F和V／F。二是對(duì)于選取的具有相關(guān)影響的控制系統(tǒng)，可通過(guò)整定調(diào)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(guān)。此時(shí)僅有兩個(gè)關(guān)鍵組分可以控制，其余組分在產(chǎn)品中的分配情況主要由進(jìn)料濃度確定。

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。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。

   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。（4）再沸器加熱劑熱量的變化當(dāng)加熱劑是蒸汽時(shí)，加入熱量的變化往往是由蒸汽壓力的變化引起的。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(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。在蒸餾過(guò)程中首先析出的是溶解度較小的碳酸鈣、碳酸鎂、磷酸鈣等，而溶解度稍大一些的也逐漸被濃縮沉積，如硫酸鈣、有機(jī)酸鈣等。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。