第12章 精馏塔的控制
关于精馏塔操作的知识
关于精馏塔操作的知识精馏塔是化工生产中常用的设备,用于将混合物中的不同成分按照其沸点进行分离的一种方法。
在精馏塔中,通过加热混合物并将其蒸发,然后再冷凝回液体形式,从而实现不同成分的分离。
精馏塔是一个非常重要的设备,广泛应用于石油化工、化学工业、制药、食品工业等领域。
精馏塔的操作过程一般包括物料的进料、加热、分馏和冷凝等步骤。
不同的物料在精馏塔中会根据其沸点的不同被分离出来,可以得到纯净的产品或分离出不同部分的产品。
在精馏塔的操作中,需要注意以下几个方面的知识:一、精馏塔的结构和工作原理精馏塔一般由塔体、填料、冷凝器、除液泵等部分组成。
在精馏塔中,填料的作用是增加塔内的表面积,促进气液两相的充分接触,从而提高分馏效率。
冷凝器则用于将蒸发的气体冷凝成液体,形成产品。
精馏塔的工作原理是通过将混合物加热至其中成分的沸点,使其蒸发成气体,然后再冷却冷凝成液体,实现不同成分的分离。
二、操作前的准备工作在进行精馏塔操作前,需要进行一些准备工作。
首先要检查精馏塔的设备和仪器是否正常运转,检查各种阀门、管道和连接件是否密封无漏。
其次检查填料是否完整,冷却水是否正常供应等。
还需要根据操作手册和工艺要求设置好操作参数,如加热温度、进料速度等。
三、加热操作加热是精馏塔操作的重要环节,需要控制加热温度和速度。
加热温度应该根据混合物中各成分的沸点来设定,从而确保被分离的成分能够达到沸点并蒸发出来。
加热速度也需要适当控制,过快的加热会导致压力升高,影响操作的稳定性。
四、分馏操作在精馏塔中,分馏是将混合物中的不同成分分离出来的过程。
在进行分馏操作时,需要根据混合物的成分和物性来确定操作参数,如进料速度、塔体高度、冷凝温度等。
对于待分离的成分,需要关注其沸点、比重等特性,掌握好分馏的时机和程度,确保分离效果。
五、冷却和收集操作在分馏后,需要将蒸馏出来的气体冷却成液体,并进行收集。
冷却器的选择和设置要合理,确保冷却效果良好。
冷却后的液体产品要进行检查,确认其质量和纯度是否符合要求,再进行储存或进一步处理。
过程控制技术课后作业答案详解
过程控制与自动化仪表课后作业详解第一章 P152-1. (1)简述图1-6所示系统的工作原理,画出控制系统的方框图并写明每一方框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。
LTLC1Q 2Q A图1-6 控制系统流程图答:1)图为液位控制系统,由储水箱(被控过程)、液位检测器(测量变送器)、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统,为了达到对水箱液位进行控制的目的,对液位进行检测,经过液位控制器来控制调节阀,从而调节Q 1(流量)来实现液位控制的作用。
2)框图如图1-7所示:控控控LC控控控控控控控A控控控控LT_2()Q t ()1Q t ()r t ()e t ()u t h图1-7 控制系统框图3)控制器输入输出分别为:设定值与反馈值之差e (t )、控制量u (t );执行器输入输出分别为:控制量u (t )、操作变量Q 1 (t ) ;被控对象的输入输出为:操作变量Q 1 (t ) 、扰动量Q 2 (t ) ,被控量h ;所用仪表为:控制器(例如PID 控制器)、调节阀、液位测量变送器。
2-3某化学反应过程规定操作温度为800℃,最大超调量小于或等于5%,要求设计的定值控制系统,在设定值作最大阶跃干扰时的过渡过程曲线如图所示。
要求:1)计算该系统的稳态误差、衰减比、最大超调量和过渡过程时间; 2)说明该系统是否满足工艺要求。
答:1)稳态误差:e(∞)=810-800=10衰减比:n=B 1/B 2=(850-810)/(820-810)=4 最大超调量:σ=(850-810)/810=4.9%假设以系统输出稳定值的2%为标准,则810*2%=16.2,则 过渡过程时间:ts=17min2)由于规定操作温度为800︒C ,而系统稳态值为810︒C 所以不满足工艺要求。
第二章P711-3 某台测温仪表测量的上下限为500℃~1000℃,它的最大绝对误差为±2℃,试确定该仪表的精度等级;答:根据题意可知:最大绝对误差为±2℃则精度等级%4.0%1005002±=⨯±=δ 所以仪表精度等级为0.4级1-4某台测温仪表测量的上下限为100℃~1000℃,工艺要求该仪表指示值的误差不得超过±2℃,应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求?答:由题可得:%22.0%10010010002±=⨯-±=δ仪表精度等级至少0.2以上。
精馏塔的设计
第一章生产工艺流程的确定本设计的任务为分离正庚烷和正辛烷混合物的精馏塔设计。
对于此二元混合物的分离,采用常压下的连续精馏操作装置。
本设计采用饱和蒸汽进料,将原料以饱和蒸汽状态送人精馏塔内。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝,冷凝液体在泡点下一部分经回流装置回流至塔内,其余的部分经产品冷凝冷却器冷凝冷却后送人储罐。
塔釜采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。
该物系属于易分离物系,最小回流比较小,操作回流比为最小回流比的2倍。
本设计带控制点的生产工艺流程图见附图-1。
第二章精馏塔2.1 精馏塔的物料衡算通过查阅资料知,一个大气压下,正庚烷的沸点为98.4℃,正辛烷的沸点125.6℃,所以混合液中,正庚烷是易挥发成分。
2.1.1已知条件:混合液的流量:F=12t/h正庚烷的含量:x F=0.42正庚烷的回收率:φ=0.98釜残夜中正庚烷的含量:x w =0.032.1.2物料衡算过程:混合液的平均相对分子质量:M F=0.42*100+0.58*114=108.12Kg/kmol混合液的流量:F=12*1000/108.12=110.99Kmol/h总物料衡算:110.99=D+W110.99*0.42=D* x D +W* x w0.98=D* x D /F*x F计算结果:D=79.77 W=31.22 x D=0.5732.2 塔板数的确定2.2.1塔板理论数N T的求取正庚烷—正辛烷属于理想物系,采用图解法求理论板层数。
(1)由资料查得正庚烷—正辛烷在101.3KPa的气液平衡数据如下:温度(℃):98.4 105 110 115 120 125.6X: 1.0 0.656 0.487 0.311 0.157 0.0y: 1.0 0.810 0.673 0.491 0.280 0.0绘出x-y图,见附图2。
(2)求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比。
在附图2中对角线上,自点e(0.42,0.42)作垂线ef即为进料线,该线与平衡线的交点坐标y q = 0.42 x q=0.26最小回流比为R min= (x D- y q )/ (y q - x q)=(0.573-0.42) / ( 0.42-0.26) = 0.96取操作回流比为R=2 R min=2*0.96=1.92(3)求精馏塔的气液负荷线L=RD=1.96*79.77=156.35V=(R+1)D=(1+1.96)*79.77=232.93L=L=156.35V=V-F=232.93-110.99=122.0(4) 求操作线方程精馏段操作线方程为y=L x /V + D x D /V =0.658x+0.196提馏段操作线方程为y=L x /V -W x W /V =1.282x-0.008(5)图解法取理论板层数采用图解法取理论板层数,如附图2所示。
精馏塔操作规程范文
精馏塔操作规程范文精馏塔是一种常用的物质分离设备,它通过利用不同物质的沸点差异,将混合物中的组分分离开来。
为了保证精馏过程的安全和高效进行,需要遵循一些操作规程。
以下是精馏塔操作规程的详细介绍。
1.安全操作-操作人员应该熟悉精馏系统的设备结构、操作原理和安全规程,并定期接受相关培训。
-在操作过程中,应严格按照操作规程进行,不得擅自进行任何修改和调整。
-操作人员应佩戴符合规定的个人防护装备,包括安全帽、护目镜、防护服等,确保人身安全。
-在操作过程中,要注意防止火源和静电产生,保持操作环境的安全性。
2.原料投料-投料前要检查投料管道是否正常,确保无堵塞和泄漏等现象。
-在投料之前,应确保塔内压力正常,避免造成不安全工况。
-投料时应按照工艺要求进行精确计量,避免投料量超过设备负荷和安全极限。
3.温度控制-精馏塔内应设置温度传感器,监测塔内温度变化。
-操作人员要根据设备工艺流程设置温度控制参数,确保塔内温度稳定在允许范围内。
-若发现温度快速升高或异常波动,应立即停止操作,检查原因并采取相应措施。
4.塔底液位控制-精馏塔底部应设置液位计,监测塔底液位高低。
-操作人员要根据设备工艺流程设置液位控制参数,确保塔底液位在规定范围内。
-如发现液位异常,应及时检查塔底排液管道是否堵塞,并调整液位控制参数。
5.气体排放-精馏塔操作过程中产生的气体应安全排放,不得直接释放到室内或空气中。
-对有毒气体的排放应经过适当的处理,保证对操作人员和环境的安全性。
6.装置维护-锅炉定期进行安全检查,确保各部件正常运行。
-定期检查冷却水系统是否正常运行,及时清洗和更换冷却水。
-定期对设备进行清洗和维护,确保设备的正常运行和工作效果。
-负责设备的操作和维护的人员要定期进行技能培训和知识更新,以提高操作和维护水平。
7.废弃物处理-产生的废弃物和污水应按照规定进行分类、包装和处理。
-废弃物的储存和处置应符合相关环保法规和安全操作要求。
总结:精馏塔操作规程主要包括安全操作、原料投料、温度控制、塔底液位控制、气体排放、装置维护以及废弃物处理等方面。
过程控制工程智慧树知到答案章节测试2023年中国石油大学(华东)
第一章测试1.广义对象包括()。
A:被控对象B:检测元件C:执行器D:控制器答案:ABC2.先进控制有()。
A:时滞补偿B:故障诊断C:预测控制D:解耦控制答案:ABCD3.过程控制系统中,代替人眼睛的是()。
A:执行器B:控制器C:检测装置D:被控对象答案:C4.控制系统组成中具有大脑功能的是()。
A:控制装置B:检测装置C:执行机构D:被控对象答案:A5.控制目标中不需要考虑环保因素。
A:对B:错答案:B6.随动控制系统的设定值是随时间变化的。
A:对B:错答案:A第二章测试1.被控对象的动态特性是描述被控对象输入输出关系动态特征的。
A:错B:对答案:B2.稳态指的是被控量不再随时间变化时,系统处于平衡状态。
A:对B:错答案:A3.误差绝对值积分(IAE)准则可避免正负积分面积相消现象。
A:对B:错答案:A4.灰箱模型是基于过程动态学的机理建模。
A:对B:错答案:B5.调节通道对象特性的T0小对控制系统有利。
A:错B:对答案:B6.比例积分作用为系统增加了一个开环零点,使系统相角超前,增加了稳定性。
A:错B:对答案:B7.调节系统在纯比作用下已整定好,加入积分作用后,为保证原稳定度,此时应将比例度()A:减小B:不变C:增大D:先增大后减小答案:C8.对于气动执行机构,当信号压力增加,推杆下移的,称该气动执行机构为A:可调式B:反作用式C:正作用式D:移动式答案:C9.在控制系统中,工艺变量需要控制的生产过程、设备或机械等,称为()A:反馈B:控制器C:被控过程D:设定值答案:C10.下面对过程的控制质量没有影响的是()A:扰动通道放大倍数B:扰动通道时间常数C:控制通道放大倍数D:扰动通道纯滞后时间答案:D11.过渡过程品质指标中,余差表示()A:新稳态值与给定值之差B:测量值与给定值之差C:超调量与给定值之差D:调节参数与被调参数之差答案:A12.下列哪个参数不是描述对象特性的参数()A:tB:TC:KD:τ答案:A13.受控制器的操纵,使被控变量保持在设定值的物理量是()A:操纵变量B:被控对象C:设定值D:测量值答案:A14.在阶跃扰动作用下,过程控制系统的过渡过程出现的形式如下,()是一种稳定控制系统A:非振荡发散过程B:衰减振荡过程C:发散振荡过程D:等幅振荡过程答案:B15.以下哪个传递函数可以表示积分环节()A:TsB:KC:K/(Ts)D:K/(Ts+1)答案:C16.PID参数整定方法有()A:响应曲线法B:临界比例度法C:继电器型PID自整定法D:经验法答案:ABCD第三章测试1.下列哪种不属于复杂控制系统?A:流量控制系统B:前馈控制系统C:串级控制系统D:解耦控制系统答案:A2.串级控制对所有的干扰都有很强的克服能力A:对B:错答案:B3.串级控制副参数的选择需要注意的问题有()?A:副参数必须可测B:调节阀与副参数之间具有因果关系C:尽可能将带有非线性或时变特性的环节包含于副回路中D:副参数的选择应使副对象的时间常数比主对象的时间常数小答案:ABCD4.串级控制多用于()场合?A:用于所有的控制场合;B:用于时滞较大的对象;C:用于对象具有较大的非线性特性,且负荷变化较大;D:用于克服变化剧烈和幅值大的干扰;答案:BCD5.均匀控制有()两种形式?A:前馈均匀控制B:单回路均匀控制C:串级均匀控制D:比值均匀控制答案:BC6.前馈控制的基本原理是()?A:可变性原理B:等价原理C:不变性原理D:抗干扰原理答案:C7.动态前馈的效果一定比静态前馈的效果好。
精馏塔说明书
精馏塔说明书一、产品介绍精馏塔是一种用于分离液体混合物的设备,广泛应用于化工、石油、食品等领域。
本说明书将详细介绍精馏塔的结构、工作原理、操作方法以及注意事项。
二、结构与工作原理精馏塔主要由塔体、进料口、出料口、塔板、冷凝器、再沸器等组成。
其工作原理是基于物质的沸点差异,通过加热和冷凝的方式实现液体混合物的分离。
具体来说,精馏塔内的液体混合物经过加热后,部分组分会蒸发并随上升蒸汽进入塔顶的冷凝器,在那里被冷却液化。
而未蒸发的组分会继续留在塔内,通过再沸器加热后再次蒸发,如此反复,直至达到所需的分离效果。
三、操作方法1、开启前检查:检查精馏塔及相关设备是否完好,管道、阀门有无泄漏,冷凝器、再沸器是否正常工作。
2、开启进料口:将待分离的液体混合物加入进料口,注意流量控制,保持稳定。
3、开启加热系统:根据需要调整再沸器的加热温度,使液体混合物在塔内蒸发并上升至冷凝器。
4、开启冷凝器:调整冷凝器的冷却水流量,使上升的蒸汽在冷凝器中被液化。
5、收集产品:将冷凝器下方收集到的液体产品通过出料口导出。
6、调整操作参数:根据实际分离效果,调整加热温度、进料流量等参数,以达到最佳分离效果。
四、注意事项1、操作过程中要保持设备密封性良好,防止泄漏。
2、严格控制加热温度,防止过热引起物料分解或设备损坏。
3、定期检查设备及相关管道,发现泄漏或其他异常情况应及时处理。
4、在操作过程中要保持安全距离,避免直接接触高温设备和液体。
5、如遇紧急情况,应立即停车并采取相应措施。
五、维护与保养1、定期检查设备及相关管道的密封性,发现泄漏应及时处理。
2、定期清理设备内部杂物及沉积物,保持设备清洁。
3、定期检查加热系统和冷却系统的工作情况,确保设备正常运行。
4、根据实际使用情况,适时调整设备的操作参数,以达到最佳分离效果。
5、在停车期间,应对设备进行全面检查和维护,确保设备良好运行。
六、常见问题及解决方案1、分离效果不佳:可能是由于加热温度、进料流量等参数调整不当所致。
连续精馏培训资料
连续精馏培训资料
连续精馏是一种常用的分离技术,用于从混合物中分离出不同组分。
这种技术广泛应用于化学工业、石油化工、制药等领域。
下面我将为大家介绍连续精馏的基本原理和操作步骤。
连续精馏的基本原理是利用不同组分在不同温度下的汽化特性来实现分离。
在连续精馏塔中,混合物从塔顶进入,经过塔板层层分离,最终在塔底得到纯净的组分。
塔板上设有塔盘和塔板孔,通过塔板孔将液体和气体进行交替传递,实现组分的分离。
在塔中,通过加热和冷却,不同组分的汽化和冷凝得以进行,从而实现分离。
连续精馏的操作步骤主要包括进料、加热、汽化、冷凝、收集等过程。
首先,混合物从塔顶进入,经过塔板的分离,不同组分逐渐沉淀到不同的塔板上。
然后,通过加热装置对混合物进行加热,使其达到汽化温度。
随着温度升高,混合物中的组分逐渐汽化,形成蒸汽。
蒸汽随着温度的升高向上升腾,逐渐与冷凝器中的冷却介质接触,发生冷凝反应。
冷凝后的液体沿着塔板下降,最终收集到相应的收集器中。
在连续精馏过程中,需要注意的是控制好塔的温度和压力,以及合理调节加热和冷却的强度。
同时,还需要根据混合物的成分和性质,选择合适的塔板和塔盘孔的布置方式,以提高分离效果。
连续精馏是一种重要的分离技术,通过控制温度和压力,在连续操
作的过程中实现混合物的分离。
它在化学工业和其他领域中有着广泛的应用,为生产提供了重要的技术支持。
通过合理的操作和设备选择,可以实现高效的分离效果,提高产品的纯度和质量。
第12章_简单控制系统
XD%
TD /℃
进料
回流F
塔顶产品
P/ MPa
苯-二甲苯的T-x图
Q入,X入,T
入
QZ 蒸汽 塔底产品
XD%
精馏过程示意图
苯-二甲苯的P-x图
塔顶易挥发组分纯度XD、塔顶温度TD、塔顶压力P三者之
间的关系为: XD= f (TD,P),两个独立变量。
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12.2.2 被控变量的选择 2、被控变量选择的一般原则
答:拿一个对被控变量影响较显著的变量来控制。
K大一些,T小一些,τ最好为0。 测量仪表的选用和安装 执行器的选用和安装
4
第三个问题:以什么方式控制? 答:没有标准答案(选择合适的调节规律) 最常用的调节规律: 位式控制、P、PI、PD、PID
(需要充分理解各种调节规律的特点和适用场合)
后续问题:如何整定PID参数? 答:临界比例度法+经验 衰减曲线法+经验 经验凑试法 最好的方法就是“经验”
干扰作用与控制作用之间的关系
控制质量:系统的过渡过程形式——超调量、衰减比、
余差、过渡时间、振荡周期
对象特性:(1)系统的输入输出关系
(2)分为对象静态性质和对象动态性质
(3)考察对象特性对控制质量的影响,用以选择操纵变量
16
12.2.3 操纵变量的选择
3、对象稳态性质对控制质量的影响
Y 绝对放大系数 X
器,与图 2 相比,控制通道滞后较大,对干燥温度校正作用
灵敏度次之。
方案Ⅲ :蒸汽流量要经过换热器的热量交换去改变空
气温度,滞后最大,对干燥温度校正作用灵敏度最差。 综合考虑应选择方案II,以旁路空气量为操纵变量。
25
12.2.4 控制器控制规律的选择
化工原理课程设计精馏塔
化工原理课程设计任务书(一)设计题目在抗生素类药物生产过程中,需要用甲醇溶液洗涤晶体,洗涤过滤后产生废甲醇溶液,其组成为含甲醇46%、水54%(质量分数),另含有少量的药物固体微粒。
为使废甲醇溶液重复利用,拟建立一套填料精馏塔,以对废甲醇溶液进行精馏,得到含水量≤0.3%(质量分数)的甲醇溶液。
设计要求废甲醇溶液的处理量为 3.6万吨/年,塔底废水中甲醇含量≤0.5%(质量分数)。
(二)操作条件1)操作压力常压2)进料热状态自选3)回流比自选4)塔底加热蒸汽压力0.3Mpa(表压)(三)填料类型因废甲醇溶液中含有少量的药物固体微粒,应选用金属散装填料,以便于定期拆卸和清洗。
填料类型和规格自选。
(四)工作日每年工作日为300天,每天24小时连续运行。
(五)设计内容1、设计说明书的内容1)精馏塔的物料衡算;2)塔板数的确定;3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算;5)填料层压降的计算;6)液体分布器简要设计;7)精馏塔接管尺寸计算;8)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
摘要甲醇最早由木材和木质素干馏制的,故俗称木醇,这是最简单的饱和脂肪组醇类的代表物。
无色、透明、高度挥发、易燃液体。
略有酒精气味。
近年来,世界甲醇的生产能力发展速度较快。
甲醇工业的迅速发展,是由于甲醇是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂,广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。
由甲醇转化为汽油方法的研究成果,从而开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。
近年来碳化学工业的发展,甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯、醋酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品,正在研究开发和工业化中。
甲醇化工已成为化学工业中一个重要的领域。
目前,我国的甲醇市场随着国际市场的原油价格在变化,总体的趋势是走高。
随着原油价格的进一步提升,作为有机化工基础原料——甲醇的价格还会稳步提高。
国内又有一批甲醇项目在筹建。
这样,选择最好的工艺利设备,同时选用最合适的操作方法就成为投资者关注的重点。
空分流程及操作简述
空分流程简述KDNOAr-10000/8000/390型空分装置第一章精馏一、进塔流程:进塔流程(如图:1-1所示)(图:1-1)二、精馏过程:1、什么叫精馏:简单的说:精馏就是利用两种不同物质(气体)的沸点不同,多次地进行混合蒸气的部分冷凝和混合液体的部分蒸发的过程就叫做精馏。
2、进塔空气的作用:空气从纯化系统来经冷箱换热与膨胀后的空气混合后进入下塔底部,这部分气体做为下塔的上升蒸气;经高压节流的液空被送往下塔中部作为下塔的部分冷凝液;3、精馏---下塔液氮的分离:精馏塔下部的上升蒸气温度要比上部下流的液体温度高,所以膨胀空气进入下塔后空气温度会比上塔下流的温度高,当下塔的气体每穿过一块塔板就会遇到比它温度低的液体,这时,气体的温度会下降,并不断的被冷凝成液体,液体被部分气化;由于氧的液化温度最高,所以氧被较多的冷凝下来,剩下的蒸气含氮浓度就会有所提高。
就这样,一次,又一次的循环下去,到塔顶后,蒸气中的氧大部分被冷凝到液体中去了;从而得到了蒸气中含氮纯度达到99.9%的高纯氮;这部分气体被引入主冷,被上塔的液氧冷凝成液氮后部分做为回流液回流下塔再次精馏(如图:1-2所示),部分被送往上塔作为上塔的回流液。
同时下塔液空纯度也得到了含氧36%的液空。
(图:1-2)4、上塔精馏:将下塔液空经节流降压后送到上塔中部,作为上塔精馏原料;而从主冷部分抽出的液氮则成为上塔的回流液;与下塔精馏原理相同,液体下流时,经多次部分蒸发和冷凝,氮气较多的蒸发出来,于是下流液体中含氧浓度不断提高,到达上塔底部时,可以获得含氧99.9%的液氧;部分液氧作为产品抽出;由于下塔上升蒸气(纯氮气),被引入主冷冷凝,所以它将热量较多的传给了液氧,致使液氧复热蒸发作为上塔的上升气;在上升过程中,一部分蒸气冷凝成液体流下,另一部分蒸气随着不断上升,氮含量不断增加;到塔顶时,可得到99%以上的氮气。
第二章开车步骤一、启动步骤:1、空气压缩机;2、空气预冷系统;3、空气纯化系统;4、空气增压机;5、空气膨胀机;6、分馏塔系统操作。
过程控制工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
过程控制工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.随动控制系统的超调量σ是表征控制系统( )的指标。
答案:稳定性2.比值控制系统通常采用乘法器实现,因为除法器方案在回路中引入了非线性。
答案:正确3.大口径控制阀的增益与小口径控制阀增益相比,()。
答案:大口径控制阀增益大4.过程输出变量和输入变量之间随时间变化时动态关系的数学描述,称为()数学模型答案:动态5.按过程时间特性,过程动态数学模型可分为连续和()两大类。
答案:离散6.过程输出变量和输入变量之间不随时间变化时的数学关系,称为过程的()模型。
答案:静态7.根据过程内在机理,应用物料和能量平衡及有关的化学、物理规律建立过程模型的方法是()答案:机理建模方法8.系统辩识方法建立的模型不具有放大功能,即不能类推到不同型号的放大设备或过程中。
答案:正确9.根据过程输入输出数据确定过程模型的结构和参数的建模方法称为( )答案:系统辩识方法10.精馏塔中上升蒸汽量越多,轻组分越容易从塔顶馏出,但消耗能量也越大.答案:正确11.前馈控制器的设计不需要过程对象的数学模型。
答案:错误12.温度变送器的量程由100C变为200C,则变送器的增益()答案:减小13.衰减比是控制系统( )指标.答案:稳定性14.衰减比n=( )表明控制系统的输出呈现等幅振荡,系统处于临界稳定状态.答案:1:115.机理建模适用范围广,操作条件可进行类比,便于从小试进行扩展和放大处理。
答案:正确16.控制阀常见的流量特性有线性、()、快开特性、抛物线特性等。
答案:对数17.Fail-close控制阀的增益是负的。
答案:错误18.Fail-open 类型的控制阀,其增益是正的。
答案:错误19.泵将机械能转化为热能,使液体发热升温,因此,在泵运转后,应及时打开出口阀答案:正确20.改变进口导向叶片的角度,主要是改变进口气流的角度来可以改变离心式压缩机流量答案:正确21.离心式压缩机不一定要设计防喘振控制系统。
精馏塔
第一章精馏塔简介1.1精馏塔概念精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置,又称为蒸馏塔。
有板式塔与填料塔两种主要类型。
根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
相平衡:相就是指在系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分,不同相之间往往有一个相界面,把不同的相分别开。
系统中相数的多少与物质的数量无关。
如水和冰混合在一起,水为液相,冰为固相。
一般情况下,物料在精馏塔内是气、液两相。
在一定的温度和压力下,如果物料系统中存在两个或两个以上的相,物料在各相的相对量以及物料中各组分在各个相中的浓度不随时间变化,我们称系统处于平衡状态。
平衡时,物质还是在不停地运动,但是,各个相的量和各组分在各项的浓度不随时间变化,当条件改变时,将建立起新的相平衡,因此相平衡是运动的、相对的,而不是静止的、绝对的。
比如:在精馏系统中,精馏塔板上温度较高的气体和温度较低的液体相互接触时,要进行传热、传质,其结果是气体部分冷凝,形成的液相中高沸点组分的浓度不断增加。
塔板上的液体部分气化,形成的气相中低沸点组分的浓度不断增加。
但是这个传热、传质过程并不是无止境的,当气液两相达到平衡时,其各组分的两相的组成就不再随时间变化了。
饱和蒸汽压:在一定的温度下,与同种物质的液态(或固态)处于平衡状态的蒸汽所产生的压强叫饱和蒸汽压,它随温度的升高而增加。
众所周知,放在杯子里的水,会因不断蒸发变得愈来愈少。
如果把纯水放在一个密闭容器里,并抽走上方的空气,当水不断蒸发时,水面上方气相的压力,即水的蒸汽所具有的压力就不断增加。
但是,当温度一定时,气相压力最中将稳定在一个固定的数值上,这时的压力称为水在该温度下的饱和蒸汽压。
露点:把气体混合物在压力不变的条件下降温冷却,当冷却到某一温度时,产生的第一个微小的液滴,此温度叫做该混合物在指定压力下的露点温度,简称露点。
处于露点温度下的气体称为饱和气体。
从精馏塔顶蒸出的气体温度,就是处在露点温度下。
值得注意的是:第一个野地不是纯组分,塔时露点温度下与气相平衡的液相,其组成有相平衡关系决定。
过程控制工程-17精馏塔的控制ppt课件
精馏塔系统特点: MIMO系统、相互关联、机理复杂、动态响应迟缓 、能耗大 -〉控制要求高
17.1 概述
机理
F,zf
冷剂
LD L
D,xD V
热剂 二元精馏系统
LB 釜液,B,xB
17.1.1 精馏塔的基本关系
物料平衡、能量平衡 二元精馏系统
17.3 精馏塔被控变量的选择
压力补偿温度
温度控制恒定时,压力的微小波动,对产品的成分影 响很大
(1) 直接压力补偿
P Kp TT
KpO z=T-Kp+KpO
17.3 精馏塔被控变量的选择
(2) 温差控制 压力的变化,塔顶各板的温度同时变化,某两点温差控制, 可 消除压力影响,关键是温差的取值大小。
第17章
精馏塔的控制
17.1 概述 17.2 精馏塔的特性 17.3 精馏塔被控变量的选择 17.4 精馏塔的整体控制方案 17.5 精馏塔的新型控制方案
教学进程
17.1 概述
机理
利用混合物中各组分的挥发度(沸点)不同,或在 相同温度下,各组分的蒸汽分压不同,轻组分(液相 中)和重组分(汽相中)相互转移
● 间接指标——温差控制
在精密蒸馏时,要求产品纯度很高,组份之间的相对挥发度差异很小, 组份变化引起的温度变化有时比压力变化引起的温度变化还小,∴对 塔压控制要求很严格。
17.3 精馏塔被控变量的选择
温度点位置 ●塔顶分离物为产品时,温度放在塔顶——精馏段控制 ●塔底分离物为产品时,温度放在塔底——提馏段控制 ●有时为了兼顾塔顶、塔底产品,可以取进料板温度 ●塔顶温度受压力限制,变化很小,因而,有时取灵敏板温度
(建筑工程管理)第章压杆失稳与外压容器青岛科技大学机电工程学院
●外压容器失稳的实质,是容器由壹种平衡状态跃变到另壹种平衡状态。 ●外压容器的失稳是它的固有特性,和其它构件(例如:压杆)失稳壹样是独立于强度以外 的问题,更不能误判为是由于刚度不足而引起的。 ●使外压容器从在原有直线形状下的稳定平衡状态过渡到不稳定平衡状态的压力就是该外 压容器的临界压力,以表示。而筒体在临界压力作用下,筒壁内产生的环向压缩应力称为临 界应力,以表示。 ●外压筒体失稳时,圆筒壳由圆形可能跃变成俩个波,三个波,四个波……n=正整数的波 形(如图 4 所示)。 图 4 外压圆筒失稳时的形状 (3)外压容器的设计压力 设计压力 P 设:正常工作过程中可能产生的最大内外压差。 真空容器:有安全装置,取(1.25Pmax,0.1MPa)中的较小值;无有安全装置,取 0.1MPa 夹套容器:内部真空,真空容器设计压力+夹套设计压力;应考虑容器可能出现的最大压差 的危险工况。如内筒泄漏、夹套液压试验等工况 第二节外压圆筒环向稳定计算 1、临界压力的计算(calculationofcriticalpressure) (1)长圆筒(longcylinder) ①定义:筒端的俩个封头或其他刚性构件(如:加强圈)不能对整个筒体起加强作用。筒体 对俩端的刚性构件较远部分只能依靠自身来保持其形状,当它承受径向外压时,壳体有向内 变形的趋势,容易被压扁。变形时,波数 n=2。 ②临界压力计算 ,称为勃莱斯公式(1) --outsidediameterofcylinder,㎜; E—modulusofelasticity。 --effectivethicknessofcylinder,㎜。 从公式(1)可知:长圆筒的临界压力和长度无关,仅和圆筒厚和直径的比值有关。 (2)短圆筒(shortcylinders) ①定义当圆筒的长度和直径之比较小,失稳波数大于 2 时,称为短圆筒。 ②临界压力计算 ,拉默公式(2) 式中:L—筒体的计算长度,㎜。指筒体上俩个刚性构件如封头、法兰、加强圈之间的最大 距离。 图 5 外压圆筒的计算长度 对于凸形端盖:L=圆筒长+封头直边段+1/3 凸面高度; 对于法兰:L=俩法兰面之间的距离; 对于加强圈:L=加强圈中心线之间的距离; (3)临界长度 LCr 临界长度是划分长圆筒和短圆筒的界限,当圆筒的长度等于临界长度时, 用勃莱斯公式和拉默公式计算的结果,临界压力应该相等: ,进而解得: (3) 临界长度是封头或者其他刚性构件对筒体是否有支撑作用的分界线; 临界长度只和筒体的几何尺寸有关。 (4)临) 短圆筒:(6) 可是公式(5)和(6)仅在临界应力小于材料的比例极限时才成立。为了解决非弹性失稳时 临界应力的计算,取,此处的 E 为广义弹性模量。 长圆筒:(7) 短圆筒:(8) 临界应变和材料的 E 没有关系,仅是筒体几何尺寸的函数; 建立的临界压应变和 L/Do,Do/Se 的函数关系,是以于勃莱斯公式和拉默公式为基础的。因 此,只适用于仅存在周向应力、不存在轴向应力的情况。 先根据筒体的几何尺寸计算,如果,则能够利用公式(5)或(6)计算临界应力;如果,则 只有根据材料的应力—应变曲线查取相应的临界应力,利用公式(4)计算临界应力; 图 6 材料的应力—应变曲线 2、外压容器的设计计算 (1)许用外压的确定 在工程实际中:①长圆筒或者管子存在椭圆度,壹般压力达到 1/3~1/2 临界压力就会被压瘪; ②在操作时由于操作条件的破坏,壳体实际承受的压力会比计算的压力大。所以需要增加壹 个稳定系数 m,m 值根据我国设计规定取为 3.0。 (9) (2)图解法原理 ①,将其绘制如图 7 所示,利用图中的曲线,能够很方便地查出临界应变,即 A 的值。 图 7 曲线,用于所有的材料 钢制长圆筒,在图上是垂直于横坐标的直线部分。 钢制短圆筒:对应不同参数,ε不同。反映出米赛斯或拉默公式的适用范围,是壹条斜线。 本图和材料的 E 值无关。钢材取μ=0.3,普遍使用。 ②将材料的曲线改为, 因为所求为许用应力,(10) 为了查图更加方便,令,从而把材料的曲线改为 B—A 曲线,根据 A 的值直接查得B,则有: (11) 图 8B=f(A)曲线 如果在弹性范围内,能够采用计算,结果比图解法更为准确。 (3)设计计算步骤: 对于≥10 的圆筒: (1)假设,令,计算出; (2)查出ε=A。 (3)根据所用材料及设计温度查 B。若从图中查取的 A 值落在材料温度线左方,则 B 值查 不到,必须按公式计算: (4)按照公式(11)求出[P]; (5)比较 P 和[P],应使[P]略大于 P,否则必须再设,重复上述步骤。 第三节封头的稳定性计算 1、外压球壳的稳定计算 承受外压的凸形封头,稳定计算主要是以外压球壳的稳定计算为基础。 (1)外压球壳 按弹性小变形理论得球壳失稳得临界压力: (12)
制药工艺设计(3.1.3)--工艺流程设计习题答案
第二章 工艺流程设计1、填空题1工艺流程设计包括实验工艺流程设计和生产工艺流程设计两部分。
2在初步设计阶段,工艺流程设计的成果是初步设计阶段带控制点的工艺流程图和工艺操作说明;在施工图设计阶段,工艺流程设计的成果是施工图阶段带控制点工艺流程图,即管道仪表流程图(PID)。
3工艺流程图是以设备的外形、设备的名称、设备间的相对位置、物料流线及文字的形式定性地表示出由原料变成产品的生产过程。
4工艺流程图分为工艺流程框图、设备工艺流程图、物料流程图、带控制点的工艺流程图。
5物料流程图有三纵行,左边的表示原料、中间体和成品;中间的表示单元反应和单元操作;右边的表示副产品和“三废”排放物。
6当一个流程图中包括有两个或两个以上完全相同的局部系统时,可以只绘出一个系统的流程,其他系统用细双点划线的方框表示,框内注明系统的名称及其编号。
7在带控制点工艺流程图中,设备一般需要标注设备号、位号线、设备名称。
8在带控制点工艺流程图的设备标注中,设备位号包括设备类别代号、主项号、设备顺序号以及相同设备的尾号。
9工艺流程图中对管道进行标注时,一般包括流体代号、管道号、管径和管道等级代号四个部分,各个部分之间用一短横线隔开。
对于有隔热、隔声要求的管道,还要在管道等级代号之后注明隔热隔声的代号。
10管道等级代号由管道材料代号、管道的压力等级代号和序号三部分组成。
11在制药工业生产中,参见的操作方式有连续操作、间歇操作和联合操作三种方式。
12一般将化学原料药的工艺流程分为原料预处理过程、反应过程、产物后分离过程、产品的精制烘干包装和“三废”处理过程五个部分。
13离心泵的控制变量是出口流量,自控一般采用出口直接节流法、旁路调节法和改变泵的转速法。
填空题部分,一般都是对应的基本概念和基本常识的理解,不会有特别的出错部分。
题13中,需要指出的是往往学生对于“改变泵的转速法”不是特别的理解,认为泵选择后电机的功率就一定了,如何实现调节呢?其实实际上可以在电机上设置无级调速器来实现电机功率的控制,从而使得流量改变。
过程控制技习题解
10
第二章 习题与思考题 1 ~ 22
2-1 自动检测系统由哪几部分构成? 答:检测系统由检测对象、检测元件或环节、信号转 换与处理、显示环节组成。 2-2 自动检测系统如何进行分类? 答:工艺参数: 压力、物位、流量、温度、成分五大 类检测系统。 显示地点:就地式;远传式。远传式中以可分为: 1/非统一信号系统。例:霍尔压力变送器。 2/统一信号远传自动检测系统。标准变送器系列。
过程控制技术
习题解答
各章习题思考题的解答 第一章~节第七章共101道习题
1
第一章
1-1 读图1-1,试回答下列问题: (1)该流量控制图中有几套控制系统?各 系统的位号是什么?控制变量是什么? (2)图中T1-101、FR-103、Pd I-104、 LRCA-101分别是何含义? (3)图都有哪些检测系统?哪些是现场指 示?哪些在控制室的仪表盘上指示?
11
2-3 自动控制系统如何进行分类? 答:1.按结构分 1/ 开环系统 系统无反馈,信号不构成回路. 2/ 闭环系统 有反馈、信号组成合回路。 2.由设定值而分类 1/ 定值系统 x = x0 设定值恒定. 2/ 随动系统 x = x(z)设定值为随机的变化值. 3/ 程序系统 x = x(t)设定值为事先设定的程 序.
y y
t
t
答: a b a控制作用强、消除余差快、周期短;Ti小。 b控制作用弱;余差消除慢、周期长;Ti慢。
28
2-15 什么是简单控制系统?试画出其组成 框图。图1-1中有哪些简单控制系统? 答:是由一个测量元件及变送器、一个控 制器、一个控制阀、一个控制对象,旨 在稳定一个被控变量的闭环系统,也称 单回路系统。 在图1-1中:釜底温度-蒸汽单回路控制 系统、塔顶压力-冷凝液控制系统、塔顶 回流量-自身两定值控制系统为简单控制 系统。 余则为复杂系统。
42工程制图6版答案-第12章 化工工艺图3
第十二章 化工工艺图12-1 复习管道及仪表流程图内容,回答下列问题 《习题答案》第十二章 (化工高职)工程制图(第6版)习题集12-1-1 复习管道及仪表流程图内容,回答下列问题。
(1)工艺方案流程图亦称 原理流程图 或 物料流程图 。
(2)工艺管道及仪表流程图亦称 PID 、或 施工流程图 、或 生产控制流程图 。
(3)机械制图的图线宽度分为 2 种,化工工艺图的图线宽度分为 3 种。
(4)化工工艺图的图线宽度分为:粗线宽 0.9~1.2 mm 、中粗线宽 0.5~0.7 mm 、细线宽 0.15~0.3 mm 。
(5)在工艺管道及仪表流程图中, 主物料管道 用粗线绘制, 其他物料管道 用中粗线绘制。
(6)在设备布置图中,“设备轮廓”用 粗实 线绘制,“设备支架和设备基础”用 中粗实 线绘制。
(7)用单线绘制的管道布置图中,“管道”用 粗实 线绘制,“法兰及阀门”用 细实 线绘制。
(8)在工艺管道及仪表流程图中,仪表位号中的 字母代号 填写在圆圈的上半圆中, 数字编号 填写在圆圈的下半圆中。
(9)在工艺管道及仪表流程图中,气液两相流工艺物料用 PGL 表示;仪表用空气用 IA 表示;润滑油用 LQ 表示;冷冻盐水回水用 RWR 表示;工艺液体用 PL 表示。
(10)管道号由三个单元组成,即 物料代 号、 工段 号、 管道顺序 号。
(11)管道应标注四部分内容,即 管道号 、 管道公称直径 、 管道压力等级代号 、 隔热(或隔声)代号 ,总称为管道组合号。
(12)仪表图形符号是一个直径为 10 mm 的细实线圆圈。
(13)在工艺方案流程图中,用 粗实线 画出各设备之间的主要物料流程;用 中粗实线 画出其他辅助物料的流程线。
流程线一般画成 水平 线和 垂直 线,转弯画成 直角 。
(14)当同一物料线交错时,按流程顺序 先 不断、 后 断;不同物料线交错时, 主物料线 不断, 辅助物料线 断。
精馏塔的工作原理
精馏塔的工作原理
精馏塔是一种常用的分离设备,其工作原理基于不同物质的沸点差异。
在精馏塔内,混合物首先被加热,使之达到蒸发温度。
混合物中具有较低沸点的组分首先蒸发成为蒸汽,上升至精馏塔上部,形成所谓的顶产物。
同时,在精馏塔下部设有冷凝装置,用来冷却和凝结蒸汽。
凝结后的产物则会从塔底流出,被收集起来。
对于其余残留在塔内的高沸点组分,它们无法在顶部升至蒸汽状态,而保持液体状态,被称为底产物。
底产物会经过塔板(或填料层),并与下降的凝液接触,发生质量传递过程。
这种顶产物和底产物之间的循环使得塔内的两相体系保持稳定。
通过塔板或填料的梯级结构,增加了液体和气体的接触面积,从而促进了质量传递。
精馏塔内的这种连续的蒸馏过程,逐步将混合物分离成不同组分。
总结来说,精馏塔利用混合物中组分的沸点差异,在不同温度下使其发生蒸发和凝结,通过塔板或填料的层次结构加强质量传递,最终实现分离的目的。
《常减压蒸馏装置技术问答》员工需重点掌握的章节目录清单-图文
《常减压蒸馏装置技术问答》员工需重点掌握的章节目录清单-图文第一章原油性质及评价2、原油是由哪些元素组成的?5、原油的馏分组成是什么?6、什么是中间馏分?9、原油汽提的烃类组成是什么?10、原油液体的烃类组成是什么?15、硫在原油中的存在形态是什么?17、硫在原油馏分中的分布规律是什么?21、环烷酸在原油中的分布规律是什么?27、原油评价包括哪些内容?28、原油有哪几种分类法?第二章产品种类和性质1、常减压蒸馏装置能生产哪些产品及二次加工的原料?2、车用汽油的使用要求有哪些?4、为什么要控制车用汽油的10%馏出温度?5、为什么要控制车用汽油的50%馏出温度?6、为什么要控制车用汽油的90%馏出温度和终馏点?10、什么叫汽油的抗爆性?27、什么叫殘炭?33、什么是软化点?34、为什么要控制柴油的流程?其流程指标是多少?35、评定柴油低温流动性的指标是什么?36、评定轻柴油安全性的指标是什么?38、轻柴油的牌号时如何划分的?41、减压蜡油作为加氢裂化原料时有何要求?44、对减压渣油有何控制指标?52、什么叫实沸点蒸馏?53、什么叫恩氏蒸馏?57、油品中机械杂质是什么?59、什么是油品的冷滤点?60、什么是油品的凝点?63、什么是油品的闪点?第三章加工方案和工艺流程1、什么是一次加工过程?2、什么是二次加工过程?8、什么情况下需要设置初馏塔?9、回流的方式有几种?10、循环回流的设置原则是什么?12、为什么常减压塔有侧线抽出?23、什么是加氢裂化?第四章原油电脱盐操作及防腐1、原油中含盐含水等杂质对原油加工有什么危害?2、电脱盐的基本原理是什么?3、电脱盐过程加注破乳剂的作用是什么?4、在电场中水滴间的凝聚基理时什么?8、电脱盐装置有哪些设备?其作用是什么?11、电脱盐的工艺流程包括哪些内容?12、电脱盐仪表及自动控制的主要内容是什么?13、常减压蒸馏装置腐蚀机理是什么?14、如何进行工艺防腐?16、怎样判断电流升高是由电器问题,还是油品问题造成?17、电极绝缘棒击穿是何原因?19、脱盐罐切水带油的原因有哪些?20、脱盐罐启用前,应做哪些检查?22、脱盐罐怎样进行在线冲洗?23、电脱盐原油入口温度的调整原则是什么?24、脱后原油含水量高的原因是什么?如何调节?25、脱后原油含盐量高的原因及调节方法?26、常顶冷凝器出“黑水”是什么原因?如何防止?27、注缓蚀剂有什么作用?29、什么是工艺挂片腐蚀试验?第五章常减压蒸馏原理1、什么叫饱和蒸气压?饱和蒸汽压得大小与那些因素有关?4、什么叫泡点温度和泡点压力?5、什么叫露点温度和露点压力?8、精馏过程的必要条件有哪些?9、原油蒸馏塔与简单精馏塔相比有哪些不同之处?10、原油蒸馏塔提馏段采取了哪些不同的提馏方式?11、什么叫回流比?它的大小对精馏操作有何影响?12、什么叫最小回流比?14、什么是内回流?15、什么是回流热?16、什么是气相回流?18、循环回流有什么作用和优缺点?如何设置中段循环回流?19、原油蒸馏塔内气、液相负荷分布有何特点?22、压力对液体的沸点有何影响?为何要采用减压蒸馏?23、常压蒸馏时压力的高低对蒸馏过程有何影响?如何正确选择适宜的操作压力?25、过气化量的不同对产品质量及能耗有何影响?26、如何如何合理的选择汽提蒸汽用量?27、如何确定原油蒸馏塔的进料温度?28、如何确定原油蒸馏塔侧线的抽出温度?29、如何确定原油蒸馏塔的塔顶温度?30、如何确定燃料型减压塔各点温度?第六章常压蒸馏塔及其操作4、什么叫液泛?5、什么叫液相负荷?8、什么叫雾沫夹带?9、什么叫馏分脱空?10、什么叫漏液点?11、什么叫干板压降?12、什么叫塔板开孔率?13、不同类型的塔板,他们气-液相传质的原理有何区别?15、板式塔的溢流有哪些不同的形式、适用于什么场合?16、如何确定板式塔的适宜操作区以及操作弹性?随着气液相负荷的变动,操作会出现哪些不正常的现象?17、填料塔内气、液相负荷过低或过高会产生哪些问题?21、初馏塔、常压塔、减压塔的工艺特征有何不同?(了解)22、气化段在其结构上有何特殊要求?25、初馏塔、常压塔及减压塔裙座高度是如何确定的?28、精馏塔的操作中应掌握哪三个平衡?29、原油性质变化对蒸馏装置操作有何影响?如何处理?30、初馏塔进料含水量增大对操作有什么影响?如何处理?31、影响初馏塔、常压塔塔顶温度、压力变化的原因有哪些?32、引起初馏塔塔底液位变化的原因有哪些?33、影响初馏塔进料温度变化有哪些原因?34、初馏塔侧线油颜色变深油哪些原因?如何处理?35、蒸馏塔怎样做到平稳操作?36、在生产操作中,如何取中段回流流量比较合适?37、在生产操作中,使用塔底吹气要注意哪些问题?38、塔顶回流油带水油什么现象,如何处理?39、常压塔侧线油颜色变深时什么原因?40、用塔顶回流流量调节塔顶温度,有时为何不能起到很好的调节作用?41、正常生产操作中分馏塔板结盐垢堵塔,有什么现象?42、分馏塔板结盐垢如何进行不停工处理?43、分馏塔发生冲塔时什么原因?44、分馏塔发生冲塔后如何处理?45、在生产中怎样控制好汽提塔液位?46、在生产在怎样判断物料是否处于平衡状态?47、在生产操作中如何及时发现仪表控制的工艺参数是否正确?48、塔顶空冷风机突然停车有什么现象?49、进装置原油突然中断应如何处理?50、塔顶油水分离罐装满汽油有什么现象?如何处理?51、正常生产时如何判断玻璃板液位计指示的液位是否正确?52、汽油干点变化是什么原因?如何调节?53、侧线产品闪点低时什么原因造成的?如何调节?54、产品干点高怎样调节?55、如何调节产品之间的脱空和重叠?56、常压塔顶压力变化对产品质量有什么有影响?57、常一线如何生产窄馏分产品?61、怎样在产品质量合格的前提下获得较高的产品收率?第七章减压蒸馏及其操作1、为什么要采用减压蒸馏?2、什么是“干式”减压蒸馏?有什么特点?5、减压塔为什么要设计成两段细、中间粗的形式?8、影响真空度下降有哪些原因?9、减压塔真空度高低对操作条件有什么影响?10、减压塔塔顶压力的高低对蒸馏过程有何影响?11、减压塔试抽真空时真空度上不去如何处理?12、影响减压塔塔顶温度变化有哪些原因?13、减压塔塔底液位是如何控制的?14、引起减压塔低液位变化的有哪些原因?15、减压塔顶油水分离罐如何正常操作?16、减压馏分油收率低如何调节?17、填料型减压塔各填料段,上部气相温度怎样控制?有什么作用?18、如何判断减压系统有泄漏?20、“干式”减压塔回流油喷嘴头堵塞有何现象?如何处理?21、“干式”减压塔气化段上部,塔板或填料发生“干板”会造成什么后果?22、减压塔进料温度过高会引起哪些不良后果?24、减压塔顶回流,中断回流和侧线产品质量是如何控制的?25、蜡油做为裂化原料时有何要求?26、减压侧线馏分油殘炭高、油颜色深、干点高、重金属含量高由哪些原因引起的?27、减一线油凝固点变重的原因?如何调节?28、生产润滑油原料馏分油时,减压侧线油粘度如何调节?30、减压侧线馏分油使用仪表冲洗油时,对产品有什么影响?32、开减压部分时常遇到的问题及如何处理?33、停工过程中加热炉何时熄火及注意事项?37、影响不凝气量的因素有哪些?47、如何进行正压试验及负压试验?第八章加热炉及其操作1、什么叫燃烧?2、燃烧的基本条件是什么?3、传热的基本形式是什么?4、管式加热炉一般由几部分组成?5、辐射室的作用是什么?6、对流室的作用是什么?7、通风系统的通风方式有几种?8、管式加热炉的主要技术指标是什么?9、什么叫加热炉的热负荷?11、什么叫炉膛体积发热强度?12、炉膛体积发热强度为什么不允许过大?13、炉膛体积发热强度的控制指标是多少?14、什么叫炉管表面热强度?15、炉管表面热强度有何意义?18、什么叫加热炉热效率?20、影响加热炉热效率的主要因素有哪些?21、什么叫火墙温度?22、为什么要限制火墙温度?23、一般炉子的火墙温度应控制在什么范围?28、减压炉出口几根炉管为什么要扩径?31、辐射室采用立管式的优点是什么?33、对流室各种介质炉管的位置安排原则是什么?34、加热液体油料时的对流管为什么通常采用钉头管或翅片管?38、什么叫理论空气用量、实际空气用量?39、什么叫过剩空气系数?56、什么是加热炉的遮蔽段?57、如何提高加热炉的热效率?59、试述炉膛内燃料正常燃烧的现象?正常燃烧取决于哪些条件?60、影响炉出口温度波动的主要原因有哪些?61、如何保持炉出口温度平稳?62、怎样从烟囱排烟情况来判断加热炉操作是否正常?63、如何从火焰上判断炉子操作的好坏?64、如何搞好“三门一板”操作?它们对加热炉的燃烧有何影响?65、为什么烧油时要用雾化蒸汽?其量多少有何影响?66、雾化蒸汽压力高低对加热炉的操作有什么影响?67、燃料油性质变化及压力高低对加热炉操作有什么影响?68、火嘴漏油的原因是什么?如何处理?69、燃料油和瓦斯带水时燃烧会出现什么现象?70、燃料油、瓦斯中断的现象及其原因是什么?怎样处理?71、炉用瓦斯入炉前为什么要经分液罐切液?72、造成加热炉回火的原因及现象时什么?怎样预防?73、如何进行燃料的切换?74、多管程的加热炉怎样防止流量偏流?偏流会带来什么后果?75、炉管破裂有何现象?是何原因?如何处理?76、加热炉进料中断的现象、原因及处理方法有哪些?77、炉管结焦的原因、现象及防止措施是什么?81、空气预热器作用是什么?常用形式有哪几种?82、热管的工作原理是什么?。
我对过程控制工程的认识
我对过程控制工程的认识物电学院 10自动化 101103084 赵瑞云一、过程控制基本概念:过程控制工程专业,隶属一级学科动力工程及工程热物理学,它涉及炼油、化工、冶金、电力、轻工、制药、环保等国民经济支柱产业。
全书共分12章,第1章为过程控制概论;第2~6章讲述常规控制技术,内容包括过程动态建模,PID单回路控制,前馈与比值控制,串级、均匀、选择与分程控制等;第7、8章为先进控制技术,内容包括关联分析与解耦设计、基于模型的模型方法等;第9~12章为常用过程操作单元的控制方案,内容包括传热设备控制、精馏塔控制、化学反应过程控制及间歇过程控制概论全面地介绍了过程动态特性、建模方法、控制器原理以及计算机控制系统。
过程控制其实就是连续生产过程的自动控制。
过程控制所涉及的对象是流程性物料,从原料到产品需要经过复杂的工业工艺过程,因而整个过程需要由为数众多的单元构成过程装备。
而要保证每个设备直至整个装备能正常运行,必须对其流程性参数进行严格的控制,如压力、温度、流量、液位、浓度等。
因次与其相关的行业有,工艺过程,机械设计及制造材料等以及装备的控制。
控制系统的组成有:被控对象、测量变送器、执行器、控制器(调节器)图1.过程控制系统框图二、计算机控制:计算机控制系统自20世纪60年代初提出以来,随着计算机技术的发展,其性能不断完善,以系统结构的不同,计算机控制系统发展至今大致经历了直接数字控制、集中控制、分布式控制、现场总线控制四个阶段。
计算机控制系统的应用领域非常广泛,计算机可以控制单个电机、阀门,也可以控制管理整个工厂企业;控制方式可以是单回路控制,也可以是复杂的多变量解耦控制、自适应控制、最优控制乃至智能控制。
因而,它的分类方法也是多样的,可以按照被控参数、设定值的形式进行分类,也可以按照控制装置结构类型、被控对象的特点和要求及控制功能的类型进行分类,还可以按照系统功能、控制规律和控制方式进行分类。
常用的是按照系统功能分类,分为以下几类:(1)数据处理系统(DAS),对生产过程参数作巡检、分析、记录和报警处理。
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四、精馏塔塔压的控制
(1)常压塔 (2)加压塔 ①气相采出
PC
精馏段气相出料压力控制
②液相出料 a)液相出料
PC
馏出物中含有微量不凝物
)
b)液相出料
馏出物中含有大量不凝物
PC
PC
c)液相出料
馏出物中含有微量不凝物
PC
(3) 减压塔
空气 PC PC 惰性气体
抽真空 抽真空
二、精馏塔的控制要求
精馏塔的控制目标是,在保证产品质量合 格的前提下,使塔的总收益(利润)最大或总 成本最小。具体对一个精馏塔来说,需从四个 方面考虑,设置必要的控制系统。 (1)产品质量控制; (2)物料平衡控制; (3)能量平衡控制; (4)约束条件控制(液泛限、漏液限、压力限、 临界温差限等)。 防止液泛和漏液,可以塔压降或压差来监 视气相速度。
精馏塔真空度控制 抽气管路上节流控制
精馏塔真空度控制 控制旁路吸入气量
12.5 精馏塔的新型控制方案
随着控制技术的不断发展,新型控制方案、 控制算法不断出现,自动化控制技术工具也有 了飞速的发展,尤其是计算机在工业过程中的 应用愈益广泛,使得在静馏过程的控制中新的 控制方案层出不穷,控制系统的品质指标越来 越高,保证塔的平稳操作,以及满足工艺提出 的各种新要求。
二、质量指标反馈控制
一般说来,精馏塔的质量指标只设定一个, 分别称为精馏段控制和提馏段控制。 能量平衡控制的操纵变量为L或Q(V); 物料平衡控制的操纵变量为D或B。 被控变量除了质量指标外,尚有回流罐液 位LD、塔釜液位LB。 四个操纵变量与三个被控变量进行配对, 将富裕出一个操纵变量,这个操纵变量往往采 用本身流量恒定。 它们经配对后,较为常用的基本方案有四 种。
ΔT M1
x
温度检测点的位置,对于 塔顶馏出液为主要产品时,一 个测温点应放在塔顶(或稍下 一些),即温度变化较小的位 置;而另一点放在灵敏板附近, 即成分和温度变化较大、较灵 敏的位置上。
(3)双温差控制 为了克服温差控制中的不足,提出了双温 差控制,即分别在精馏段和提馏段上选取温差 信号。然后把两个温差信号相减,以这个温差 的差作为间接质量指标进行控制。
所谓灵敏板,是当塔受到干扰或控制作用 时,塔内各板的组分都将发生变化,随之各塔 板的温度也将发生变化,当达到新的稳态时, 温度变化最大的那块塔板即为灵敏板。
灵敏板的位置先根据测算,确定大致位置, 然后在它的附近设置多个检测点,从中选择最 佳的测量点作为灵敏板。
三、用压力补偿的温度参数作为间接指标
用温度作为间接质量指标有一个前提—塔 内压力恒定。虽然精馏塔的塔压一般有控制, 但对精密精馏等控制要求较高的场合,微小的 压力变化,将影响温度与组分间的关系,造成 质量控制难以满足工艺的要求,为此需对压力 的波动加以补偿。 (1)直接压力补偿 压力的变化Δ p引起沸点变化为Δ T,在小 范围内,此关系近似为线性关系:
(1)温度点的位置
若希望保持塔顶产品质量符合要求时,即顶 部馏出液为主要产品,应把间接反映质量的温度 检测点放在塔顶,构成所谓的精馏段温控系统; 同样,为了保证塔底产品符合质量要求, 温度检测点则应放在塔底,实施提馏段温控系统。 具有粗馏作用的切割塔,此时温度检测点 的位置应视要求产品的纯度的严格程度而定。
一、精馏塔的基本关系 (1)物料平衡关系
总物料平衡:F=D+B 轻组分平衡:F zf=D xD+B xB
联立(12-1)、(12-2)可得:
xD F ( z f xB ) xB D zD x f
(12-1) (12-2)
D F xD xB
(12-3)
(2)能量平衡关系 在建立能量平衡关系时,首先要了解分 离度的概念。所谓分离度s可用下式表示:
T K p
(12-11)
T校正 Kp K ( p p0 )
(12-12)
校正后的温度值应为:
z T T校正 T K ( p p0 ) T Kp Kp0 )
Kpo p T PT Kp TT T
(12-13)
Σ
z
这种直接压力补偿只适用于压力Δp在小范围内波动。
一、传统的物料平衡控制
FC LC
L D
FC
F
V
LC
FC
Q
B
图12-10 固定回流量L和加热蒸汽量Q(V)
LC
L
FC
FC
D
F
V
LC
FC
Q
B
图12-10 固定馏出液流量D和加热蒸汽量Q(V)
控制方案的主要特点是无质量反馈控制, 它们属于产品质量开环控制,只要保持D/F (或B/F)和V/F(或回流比)一定,完全按物 料及能量平衡关系进行控制。 它适用于产品质量要求不高以及扰动不多 的场合。 该方案结构简单,但适应性不高,目前应 用不多。
(3)当塔的两端产品均需按质量控制时,一般对含 3 纯产品较少,杂质较多的一端的质量控制选用物 料平衡控制,而含纯产品较多,杂质较少的一端 的质量控制选用能量平衡控制。 当选用塔顶部产品馏出物流量D或塔底采出 液量B来作为操纵变量控制产品质量时,称为物 料平衡控制; 而当选用塔顶部回流L或再沸器加热量Q(V) 来作为操纵变量控制产品质量时,称为能量平衡 控制。 欣斯基提出的三条准则对于精馏塔控制方案 设计有很好的指导作用。
T1dT
Δ 2T ΔT
TddT
M2
精 馏 塔
T2dT
M1
x
温差控制受两个因素的影响:一是进料组 分的波动,另一个是因负荷变化而引起塔板的 压降变化。前者若使温差减少,则后者当压降 增大时,温差反而增加,所以是有矛盾的,在 这种情况下就难以控制。 采用双温差控制后,若由于进料流量波动 引起塔压变化对温差的影响,在塔的上、下段 同时出现,因而上段温差减去下段温差的差值 就消除了压降变化的影响。从国内外应用双温 差控制的许多装置来看,在进料流量波动影响 下,仍能得到较好的控制效果。
三、串级、均匀、比值、前馈等控制系统在精馏 塔中的应用
1.串级控制系统
TC
FC TC LC FC LC
提馏段温度串级控制
精馏段温度串级控制
(2)均匀控制系统 (3)比值控制系统 (4)前馈控制系统
LC FY FC
精馏塔中的前馈控制
在精馏操作中,除了上述控制系统外,选择 性控制也常用于约束条件的控制,以及完成自动 开停车。此外还有其它一些的复杂控制系统,诸 如内回流控制、热焓控制等。
12.3 精馏塔被控变量的选择
通常,精馏塔的质量指标选取有两类:直 接的产品成分信号和间接的温度信号。 一、采用产品成分作为直接质量指标
成分分析仪表的制约因素: ①分析仪表的可靠性差;
②分析测量过程滞后大,反应缓慢;
③成分分析针对不同的产品组分,品种上较难 一一满足。
二、采用温度作为间接质量指标
(2)温差控制 在精密精馏等对产品纯度要求较高的场合, 考虑压力波动对间接指标的影响,可采用温差 控制。
塔顶产品纯度不变 64
Mpa ℃ 2.8 2.8 2.8
塔 板 序 号
52
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
1.126 1.155 1.190
Ⅰ Ⅱ Ⅲ 60 65 70 75 80 ℃
压力变化与各板温度分布
选择温差作为被控变量时,需要注意温差 给定值合理(不能过大),以及操作工况稳定。 温差与产品纯度并非是单值对应关系曲线 有最高点M1,在M1点的两侧,温差与浓度之 间的关系是反向的,所以温差选得过大,或操 作不平稳,均能引起温差失控的现象。
V s f ( ) F
(12-6)
式(12-6)的函数关系也可用一近似式表示:
V ln s F
(12-7)
或可表示为:
V x (1 x B ) ln D F x B (1 x D )
(12-8)
式中β 为塔的特性因子
V x D (1 x B ) ln F x B (1 x D )
x D (1 x B ) s x B (1 x D )
(12-5)
可见,随着s的增大,xD也增大,xB而减小, 说明塔系统的分离效果增大。 影响分离度s的因素很多,如平均相对挥发度、 理论塔板数、塔板效率、进料组分、进料板位置, 以及塔内上升蒸汽量V和进料F的比值等。
对于一个既定的塔来说:
中温控制:把温度检测点放在进料板附近的 塔板上。目的是及时发现操作线的移动情况,兼 顾塔顶和塔底组分变化。
TC
LC
L
D
FC
F V
LC FC
Q
B
精馏段温度控制
FC
LC
L
D
FC
F V
LC TC
Q
B
提馏段温度控制
LC
L
D
FC
F
TC FC
V
LC
Q
B
切割塔的温度控制
(2)灵敏板问题 采用塔顶(或塔底)温度作为间接质量指 标时,实际上把温度检测放置在塔顶(或塔底) 是极为少数的。而是把温度检测点放在进料板 与塔顶(底)之间的灵敏板上。
三、精馏塔的主要干扰因素
精馏塔的主要干扰因素为进料状态,即进 料流量F、进料组分zf、进料温度Tf或热焓FE。 此外,冷剂与热剂的压力和温度及环境温 度等因素,也会影响精馏塔的平衡操作。 所以,在精馏塔的整体方案确定时,如果 工艺允许,能把精馏塔进料量、进料温度或热 焓加以定值控制,对精馏塔的操作平稳是极为 有利的。
冷剂 冷凝器 L 精 进料 馏 F,zF 塔 V LB 热剂 再沸器 釜液 B,xB
LD
气液分离器 回流泵
馏出液D,xD
精馏塔的特点
精馏塔是一个多输入多输出的多变量过程, 内在机理较复杂,动态响应迟缓、变量之间相 互关联,不同的塔工艺结构差别很大,而工艺 对控制提出的要求又较高,所以确定精馏塔的 控制方案是一个极为重要的课题。而且从能耗 的角度,精馏塔是三传一反典型单元操作中能 耗最大的设备。