精馏塔温度控制系统设计.doc
精馏塔塔底温度控制方案
精馏塔塔底温度控制方案
精馏塔是化工生产中常用的一种分离设备,主要用于将混合物中的各组分按照其沸点的不同进行分离。在精馏过程中,塔底温度的控制是非常重要的,因为它直接影响到产品的纯度和收率。本文将对精馏塔塔底温度控制方案进行详细的介绍。
一、精馏塔塔底温度控制的重要性
1. 保证产品质量:精馏塔塔底温度的稳定与否直接关系到产品的质量。如果塔底温度过高,会导致产品中轻组分的损失,降低产品的纯度;反之,如果塔底温度过低,会导致产品中重组分的残留,影响产品的性能。
2. 提高生产效率:合理的塔底温度控制可以提高精馏过程的效率,减少能源消耗,降低生产成本。
3. 保证生产安全:精馏塔塔底温度的波动可能导致操作不稳定,甚至引发安全事故。因此,对塔底温度进行有效的控制是非常必要的。
二、精馏塔塔底温度控制方案
1. 串级控制方案
串级控制是一种常见的温度控制方案,它通过将主控制器的输出作为副控制器的设定值,实现对温度的精确控制。具体实施步骤如下:
(1)选择主控制器和副控制器:根据精馏塔的特点和工艺要
求,选择合适的控制器类型,如PID控制器、模糊控制器等。
(2)设定主控制器的参数:根据工艺要求和实际操作经验,设定主控制器的比例、积分和微分参数。
(3)设定副控制器的参数:根据主控制器的输出和塔底温度的变化趋势,设定副控制器的比例、积分和微分参数。
(4)实施串级控制:将主控制器的输出作为副控制器的设定值,实现对塔底温度的精确控制。
2. 前馈控制方案
前馈控制是一种基于模型的控制方案,它通过预测塔底温度的变化趋势,提前调整控制参数,以实现对塔底温度的快速响应。具体实施步骤如下:
精馏塔温度控制系统设计
精馏塔温度控制系统设计
精馏塔是一种常见的化工设备,用于分离液体混合物中的成分。精馏
塔温度控制系统的设计是确保精馏塔能够稳定运行,提高产品质量和产量
的关键。下面将详细介绍精馏塔温度控制系统的设计原理和步骤。
精馏塔温度控制系统的设计原理是根据精馏塔内部的物料性质和工艺
要求,通过控制介质的流量和温度来实现温度的稳定控制。精馏塔内部通
常分为多个段落,每个段落都有一个特定的温度要求。温度的控制涉及到
对塔釜的加热和冷却以及介质的流量调节。
1.确定控制目标:根据工艺要求和产品规格,确定需要控制的温度范
围和偏差,以及控制精度要求。
2.确定控制方法:根据工艺特点和实际情况,选择适合的控制方法。
常见的控制方法包括比例控制、比例积分控制、比例积分微分控制等。
3.确定传感器:选择合适的温度传感器,用于测量精馏塔内部的温度。常见的温度传感器包括热电偶、热敏电阻等。
4.确定执行器:根据控制目标和方法,选择合适的执行器。常见的执
行器包括电动调节阀、蒸汽控制阀等。
5.设计控制回路:根据控制方法和控制器的性能,设计控制回路。控
制回路包括传感器、控制器和执行器。
6.参数整定:根据实际情况和反馈调整,优化控制回路的参数。参数
整定通常包括比例增益、积分时间和微分时间等。
7.验证和优化:通过实际运行验证控制系统的性能,并根据实际情况
进行反馈调整和优化。
总之,精馏塔温度控制系统的设计是确保精馏塔能够稳定运行,提高产品质量和产量的关键。设计步骤包括确定控制目标、控制方法、传感器和执行器的选择、设计控制回路、参数整定以及验证和优化。合理的设计能够使温度控制更加稳定和可靠。
精馏塔控制系统
第6章精馏塔控制系统
6.1 概述
精馏是化工、石油化工、炼油生产过程中应用极为广泛的传质传热过程。精馏的目的是利用混合液中各组分具有不同挥发度,将各组分分离并达到规定的纯度要求。精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度,即同一温度下各组分的蒸汽分压不同,使液相中轻组分转移到气相,气相中的重组分转移到液相,实现组分的分离。
轻组分的转移提供能量;冷凝器将塔顶来的上升蒸汽冷凝为液相,并提供精馏所需的回流。
精馏过程是一个复杂的传质传热过程。表现为:过程变量多,被控变量多,可操纵的变量也多;过程动态和机理复杂。因此,熟悉工艺过程和内在特性,对控制系统的设计十分重要。
6.1.1 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,使塔的回收率最高、能耗最低,即使总收益最大,成本最小。
精馏过程是在一定约束条件下进行的。因此,精馏塔的控
制要求可从质量指标、产品产量、能量消耗和约束条件四方面
考虑。
1.质量指标
精馏塔的质量指标是指塔顶或塔底产品的纯度。通常,满
足一端的产品质量,即塔顶或塔底产品之一达到规定纯度,而
另一端产品的纯度维持在规定范围内。所谓产品的纯度,就二
元精馏来说,其质量指标是指塔顶产品中轻组分含量和塔底产
品中重组分含量。对于多元精馏而言,则以关键组分的含量来
表示。关键组分是指对产品质量影响较大的组分,塔顶产品的
关键组分是易挥发的,称为轻关键组分;塔底产品的关键组分
是不易挥发的,称为重关键组分。产品组分含量并非越纯越好,
原因是,纯度越高,对控制系统的偏离度要求就越高,操作成
化工精馏塔的PLC温度控制系统设计
定使用 P C来实现对精馏 塔温度的实用控制 。 L
1 系 统 工 艺 简 介
塔底产 品
精馏过程 的实质是利 用混 合 物 中各 组分 具有 不 同 的挥 发 度, 即同一 温度下各 组分 的蒸 汽分 压不 同 , 液相 中轻 组分 转 使
数据 的记 录。为了便于 运行 过程 中数据 的对 比和故 障后 问题
的分析判断 , 要将相关数据形成历史 趋势 。控 制系统也要 有较 高 的传输速率 和刷新频率 , 来确保数 据库 的实时性 。于是 选用
WiC n C来进行上位监控画面 的制作 , 通过 M I P 方式与 P C进行 L
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过低时 , 会形 成过多 的釜残 , 物料损耗大 。 该精馏塔是化工产 品叔碳酸 C O精馏塔 , 高压釜 中送来 I 从 的物料在塔 中进行 叔碳酸的轻组分 和重组分 的分离 , 出产 品 采
精馏塔精馏段温度比值控制方案设计
目录
1. 精馏塔控制系统介绍 (1)
1.1精馏塔原理 (1)
2. 精馏塔精馏段控制分析 (2)
2.1精馏塔精馏段的控制要求 (2)
2.2精馏塔精馏段的扰动分析 (3)
2.3精馏塔被控变量的选择 (7)
3. 比值控制系统 (8)
3.1 比值控制系统简介 (8)
3.2 比值控制系统的设计 (9)
4. 精馏塔精馏段温度比值控制系统设计 (11)
4.1精馏塔精馏段比值控制系统参数的选择 (11)
4.2控制参数的确定 (11)
4.3现场仪表选型,编制有关仪表信息的设计文件 (12)
4.4系统块图 (13)
5. 分析被控对象特性,选择控制算法(调节器控制规律的确定) (13)
5.1比值系数的确定 (14)
6. 精馏塔精馏段温度控制分析 (15)
7. 系统仿真与参数整定 (17)
7.1 控制系统的Simulink仿真框图 (17)
7.2 PID参数整定 (17)
8. 课程设计总结 (22)
9. 参考文献 (23)
1.精馏塔控制系统介绍
1.1精馏塔原理
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。有板式塔和填料塔两种主要类型。根据操作式又可分为连续精馏塔和间歇精馏塔。
蒸汽由塔底进入,与下降液进行逆流接触,两相接触中,下降液中的易挥发组分不断地向蒸汽中转移,蒸汽中的难会发组分不断地向下降液中转移,蒸汽越接近塔顶,其易挥发组分浓度越高,而下降液越接近塔底,其难挥发组分则越富集,达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸汽进入冷凝器,冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中,其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体,其中的一部分送入再沸器,热蒸发后,蒸汽返回塔中,另一部分液体则作为釜残液取出。蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组分挥发度不同的特性,实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作式可分为:简单蒸馏,闪蒸,精馏,特殊精馏等。
精馏塔提馏段温度控制系统.doc
University of South China
过程控制仪表课程设计
设计题目:精馏塔提馏段温度控制系统**:***
班级:自动化073班
学号:***********
指导教师:高飞燕唐耀庚
2 0 1 0年12 月31日
1、系统简介
精馏操作是炼油、化工生产过程中的一个十分重要的环节。精馏塔的控制直接影响到工厂的产品的质量、产量和能量的消耗,因此精馏塔的自动控制长期以来一直受到人们的高度重视。精馏塔是一个多输入多输出的对象,它由很多级塔板组成,内在机理复杂,对控制要求又大多较高。这些都给自动控制带来一定的困难。同时各塔工艺结构特点有千差万别,这需要深入分析特性,结合具体塔的特点,进行自动控制方案设计和研究。精馏塔的控制最终目标是:在保证产品质量的前提下,使回收率最高,能耗最小,或使总收益最大。在这个情况为了更好实现精馏的目标就有了提馏段温度控制系统的产生。
按提馏段指标的控制方案:当塔釜液为主要产品时,常常按提馏段指标控制。如果是液相进料,也常采用这类方案。这是因为在液位相进料时,进料量的变化,首先影响到塔底产品浓度,塔顶或精馏段塔板上的温度不能很好地反映浓度的变化,所以采用提馏段控制温度比较及时。另外如果对釜底出料的成分要求高于塔顶出料,塔顶或精馏段板上温度不能很好反映组分变化和实际操作回流比大于几倍最小回流比时,可采用提馏段控制。提馏段温度是衡量质量指标的间接指标,而以改变再沸器加热量作为控手段的方案,就是提馏段温控。
2、设计方案及仪表选型
2.1控制方案的确定
图2-1是精馏塔底部示意图,在再沸器中,用蒸汽加热塔釜液产生蒸汽,然后在塔釜中与下降物料进行传热传质。为了保证生产过程顺利进行,需要把提馏段温度θ。保持恒定。为此在蒸汽管路上装上一个调节阀,用它来控制加热蒸汽流量。从调节阀的做到温度θ发生变化,需要相继通过很多热容积。实践证明,加热蒸汽压力的波动对θ的影响很大。此外,还有来自液相加料方面的各种干扰,包括它的流量、温度和组分等,它们通过提馏段的传质过程,以及再沸器中传热条件(塔釜温度、再沸器液面等),最后也影响到温度θ。很明显当加热蒸汽压力波动较大时,如果采用如图2-1所示的简单单回路温度控制系统,调节品质一般不能满足生产要求。由于存在这些扰动故考虑串级控制系统。
精馏塔控制系统
第6章精馏塔控制系统
概述
精馏是化工、石油化工、炼油生产过程中应用极为广泛的传质传热过程。精馏的目的是利用混合液中各组分具有不同挥发度,将各组分分离并达到规定的纯度要求。精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度,即同一温度下各组分的蒸汽分压不同,使液相中轻组分转移到气相,气相中的重组分转移到液相,实现组分的分离。
轻组分的转移提供能量;冷凝器将塔顶来的上升蒸汽冷凝为液相,并提供精馏所需的回流。
精馏过程是一个复杂的传质传热过程。表现为:过程变量多,被控变量多,可操纵的变量也多;过程动态和机理复杂。因此,熟悉工艺过程和内在特性,对控制系统的设计十分重要。
6.1.1 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,使塔的回收率最高、能耗最低,即使总收益最大,成本最
小。
精馏过程是在一定约束条件下进行的。因
此,精馏塔的控制要求可从质量指标、产品产量、
能量消耗和约束条件四方面考虑。
1.质量指标
精馏塔的质量指标是指塔顶或塔底产品的纯度。通常,满足一端的产品质量,即塔顶或塔底产品之一达到规定纯度,而另一端产品的纯度维持在规定范围内。所谓产品的纯度,就二元精馏来说,其质量指标是指塔顶产品中轻组分含量和塔底产品中重组分含量。对于多元精馏而言,则以关键组分的含量来表示。关键组分是指对产品质量影响较大的组分,塔顶产品的关键组分是易挥发的,称为轻关键组分;塔底产品的关键组分是不易挥发的,称为重关键组分。产品组分含量并非越纯越好,原因是,纯度越高,对控制系统的偏离度要求就越高,操作成本的提高和产品的价格并不成比例增加,因此纯度要求应与使图精馏塔示意图
精馏塔温度-流量控制
1.2控制要求及干扰因素
为了保证精馏生产工序安全、高效持续进行,改造生产工艺提出如下控制要求:
(1)保证产品质量。以塔顶产品的纯度作为质量参数进行控制,构建质量控制系统。
3.当温度偏差≥±1.5℃时能自动报警。
2课程设计的方案
2.1概述
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。
蒸气由塔底进入。蒸发出的气相与下降液进行逆流接触,两相接触中,下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向气相中转移,气相中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移,气相愈接近塔顶,其易挥发组分浓度愈高,而下降液愈接近塔底,其难挥发组分则愈富集,从而达到组分分离的目的。由塔顶上升的气相进入冷凝器,冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中,其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体,其中的一部分送入再沸器,加热蒸发成气相返回塔中,另一部分液体作为釜残液取出。
(2)保证平稳生产。首先要使精馏塔的进料参数保持稳定;其次为了维持塔的物料平衡,要控制塔顶和塔底产品采出量,使其和等于进料量;再次塔内的储液量应保持在限定的范围内;最后要控制塔内压力稳定。
过程控制课程设计-精馏塔温度控制系统
过程控制课程设计-精馏塔温度控制系统(总34页)
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过程控制系统与仪表课程设计
目录
一、研究对象........................................................................................... 错误!未定义书签。
二、研究任务........................................................................................... 错误!未定义书签。
三、仿真研究要求 (4)
四、传递函数计算 (5)
五、控制方案........................................................................................... 错误!未定义书签。
1. 单回路反馈控制系统 (6)
1) 控制方案的系统框图和工艺控制流程图............................... 错误!未定义书签。
2) PID参数整定 (7)
3) 系统仿真................................................................................... 错误!未定义书签。
4) 对象特性变化后仿真 (12)
2. Smith预估补偿控制系统 ................................................................ 错误!未定义书签。
精馏塔的温度控制
辽宁工业大学
过程控制系统课程设计(论文)
题目:精馏塔温度控制系统设计
院(系):专业班级:学号:学生姓名:
指导教师:(签字)起止时间:
摘要
随着石油化工的迅速发展,精馏操作的应用越来越广,分流物料的组分越来越多,分离的产品纯度越来越高。采用提馏段温度作为间接质量指标,它能够较直接地反映提馏段产品的情况。将提馏段温度恒定后,就能较好地确保塔底产品的质量达到规定值。所以,在以塔底采出为主要产品、对塔釜成分要求比对馏出液高时,常采用提馏段温度控制方案。由于精馏塔操作受物料平衡和能量平衡的制约,鉴于单回路控制系统无法满足精馏塔这一复杂的、综合性的控制要求,设计了基于串级控制的精馏塔提馏段温度控制系统。
影响物料平衡因素包括进料量和进料成分变化,顶部馏出物及底部出料变化;影响能量平衡因素主要包括进料温度或热焓变化,再沸器加热量和冷凝器冷却量变化,及塔的环境温度变化。采用串级控制系统能有效地去除蒸汽压强的波动对温度的影响。使用超驰控制系统控制釜液输出端,在塔釜温度较低时,塔底不出料只有当温度达到低线以上,液位控制器取代温度控制器以后,才有出料排出。
关键词:提馏段;温度;串级控制;超驰控制
目录
第1 章绪论................................................ 错.. 误! 未定义书签
第2 章课程设计的方案...................................... 错. 误! 未定义书签概述.................................................. 错.. 误! 未定义书签
精馏塔控制方案设计
精馏塔控制方案设计
安徽理工大学课程设计(论文)任务书
机械工程学院
设计题目精馏塔控制方案设计
精馏塔控制系统的设计
本课程设计为加压精镏操作,原料液为脱丙烷塔塔釜的混合液 14056kg/h ,
分离后镏出液为高纯度的 C4产品,釜液主要是 C5以上组分。87.8摄氏度的原料 液从精
镏塔的第16块塔板(全塔共32块塔板)进料,塔顶蒸气经全凝器冷凝为
液体后进入回流罐,回流罐内的液体由泵抽出 (液位要求为 54.2%),一部分作为
回流液送回精镏塔第 32块塔板,另一部分作为产品送出 塔
釜中液体的一部分经再沸器后回精镏塔, 另一
部分作为塔底采出产品(7349kg/h )。再沸器由加热蒸
气加热。灵敏板温度要求保持为 89.3摄氏度,塔釜温 度要求
为 109摄氏度,液位要求为 98%,另工艺中
FA414要求液位保持为 88%
另附精镏塔工艺流程图。 1. 到图书馆查找相关资料,对被控对象进行分析,确定系统控制结构方案,完成 控制系统
原理方框图。
2. 画精馏塔带控制点的工艺流程图。
3.
仪表选型,根据有关仪表目录或网站的仪表性能参数
,进行仪表选型。 4. 精馏塔控制系统调节器参数的整定。
5. 编写设计说明书: (1) 提出控制系统的基本任务和要求。 (2) 被控对象动态特性分析。
(3) 选择控制系统控制结构,画控制原理方框图。
(4) 精馏塔带控制点的工艺流程图。
(5) 控制器参数整定。
(6) 编制出控制设备表或仪表数据表等有关仪表信息的设计文件。 过控教研室 学生姓名
专业(班级) 过控09-2班 设 计 技 术
精馏塔控制系统设计下载-支持高清浏览-max文档
影响精馏塔温度不稳定的因素主要是来自外界来的干扰。 一般情况下精馏塔塔釜的温度 , 我们是通过控制精馏塔 釜内灵敏板的温度来控制的 。 以往调节只是采用灵敏板 温度调节器单一 回路调节 ,调节反应慢 , 时间滞后 ,对 精馏操作而言 ,产品的纯度很难保证 。精馏塔的控制最 终目标是: 在保证产品质量的前提下 ,使回收率最高,
当主调节器是比例控制的时候
仿真结果如下:
添加PID控制
仿真结果如下:
采用这种冗余并行控制结构 的目的是 : 在精馏塔计算机控 制系统实施复杂控制或优化 控制方案的情况下, 当工业控 制机接口电路或智能调节器 出现系统故障时, 控制系统仍 能保证重要调节回路具有良 好的控制性能, 从而保证该连 续生产过程对馏出产品的质 量要求, 避免了常规串行分布 式控制系统在下位机出现故 障后, 无法实施高级过程控制 方案的问题。
PLC
中央控制级设有两组配套的监控计算机和打印机 。两台监控计算机分为 工程师站和操作员站 , 带CP56ll 通讯卡以实现与PROFIBUS 总线的通讯 , 配WINDOWS XP ROFESSIONAL 操作系统,并配有STEP7 V5. 4 和 SIMATIC WinCC6. 0 软件 。计算机使用MPI 通讯方式与下位机PLC 进 行连接 ,进行不间断的数据交换 。根据PLC 的容量 ,通讯功能 ,模拟量 、数字量输入输出点数 , I /O 响应时间等因素 , 系统选用的PLC 型号为 西门子的S7-300 系列 ,CPU 为315-2DP ,在现场建立4 个ET200M 从站, 将现场的各种检测设备 ,控制设备均加到从站上 , 通过现场总线 PROFIBUS-DP 将数据传输到工程师站上 ,可以实现从现场信号到控制 室的数据高速通信 ,在工程师站上可以进行远程的控制 。在工程师站 , 操作员站和厂长室之间建立以太网连接 , 这样厂长就可以在自己的办公 室里监测全厂设备的运行情况 ,便于及时发出控制指令 。整个自动化监 控系统构成SCADA 系统 ,完成数据采集 、处理 、监视及对现场设备进行 控制。
精馏塔提馏段的温度控制设计
、
成绩
过程控制仪表课程设计
设计题目精馏塔提馏段的温度控制系统
学生姓名 XX ,
专业班级自动化X X X X班
学号 XXXXXXXXXXX
指导老师 XXX
2019年XX月XX日{
《过程控制仪表》课程设计评分标准表姓名:XX 学号:XXXXXXXXX
课程设计的最终成绩采取“优秀”、“良好”、“中等”、“及格”和“不及格”五级记分。100-90分(优秀)、89-80(良好)、79-70(中等)、69-60(及格)、低于60(不及格)
《过程控制仪表课程设计》任务书
目录
1.设计任务与要求 (1)
设计任务 (1)
设计要求 (1)
2.系统简介 (1)
3.设计方案及仪表选型 (2)
控制方案的确定 (2)
系统原理及方框图 (3)
仪表选型 (4)
4.系统仿真分析 (10)
5.控制系统仪表配接图及说明 (13)
6.仪表型号清单 (13)
7.总结 (13)
参考文献 (14)
1.设计任务与要求
设计任务
过程控制仪表课程设计,是《自动化仪表与装置》课程中的后续课程,实践教学环节,也是一次全面的专业知识的运用和实践。
⑴巩固和深化所学课程的知识:
通过课程设计,要求学生初步学会运用本门课程和其它相关课程的基本知识和方法,来解决工程实际中的具体的设计问题,检验学生对本门课程及相关课程内容的掌握的程度,以进一步巩固和深化所学课程的知识。
⑵培养学生的设计、实践能力:
通过课程设计,从方案选择、设计计算到绘制图纸、编写设计说明书,可以培养学生对工程设计的独立工作能力,树立正确的设计思想,掌握自动控制系统中各环节使用仪表的基本方法和步骤,为以后从事工程设计打下良好的基础。⑶使学生能熟悉和运用设计资料,学会查阅相关文献,如有关国家标准、手册、图册等,以完成作为工程技术人员在工程设计方面所必须的基本训练。
精馏塔提馏段温度控制方案
精馏塔提馏段温度控制方案
精馏塔的提馏段温度控制方案可以通过以下几个步骤实施:
1. 设置目标温度:根据产品的蒸汽化温度和沸点等物理性质,确定塔顶的目标温度。这个温度应该足够高,使得目标组分能够从原料中蒸发出来。
2. 监测温度:在塔顶和其他关键位置安装温度传感器,监测塔内各个位置的温度变化,并将数据传输给温度控制系统。
3. 确定控制策略:根据温度传感器的监测数据,控制系统分析和计算,确定合适的控制策略。常见的策略包括比例控制、比例积分控制和比例积分微分控制等。
4. 调节操作:根据控制策略的结果,控制系统会输出相应的控制信号,调节塔顶的加热或降温装置,以达到目标温度。
5. 反馈调整:监测实际温度和目标温度之间的偏差,并根据调整的结果进行反馈调整,进一步优化控制策略。
需要注意的是,精馏塔提馏段温度控制方案还需要考虑其他因素,如进料流量、冷却介质温度等。此外,不同的塔设计和操作条件可能需要不同的控制策略,因此具体的温度控制方案应根据具体情况进行定制。
精馏塔的温度控制
辽宁工业大学过程控制系统课程设计(论文)题目:精馏塔温度控制系统设计
院(系):
专业班级:
学号:
学生姓名:
指导教师:(签字)
起止时间:
摘要
随着石油化工的迅速发展,精馏操作的应用越来越广,分流物料的组分越来越多,分离的产品纯度越来越高。采用提馏段温度作为间接质量指标,它能够较直接地反映提馏段产品的情况。将提馏段温度恒定后,就能较好地确保塔底产品的质量达到规定值。所以,在以塔底采出为主要产品、对塔釜成分要求比对馏出液高时,常采用提馏段温度控制方案。由于精馏塔操作受物料平衡和能量平衡的制约,鉴于单回路控制系统无法满足精馏塔这一复杂的、综合性的控制要求,设计了基于串级控制的精馏塔提馏段温度控制系统。
影响物料平衡因素包括进料量和进料成分变化,顶部馏出物及底部出料变化;影响能量平衡因素主要包括进料温度或热焓变化,再沸器加热量和冷凝器冷却量变化,及塔的环境温度变化。采用串级控制系统能有效地去除蒸汽压强的波动对温度的影响。使用超驰控制系统控制釜液输出端,在塔釜温度较低时,塔底不出料只有当温度达到低线以上,液位控制器取代温度控制器以后,才有出料排出。
关键词:提馏段;温度;串级控制;超驰控制
目录
第1章绪论 (1)
第2章课程设计的方案 (2)
2.1概述 (2)
2.1.1 物料平衡关系 (2)
2.1.2 能量平衡关系 (3)
2.2设计方案 (3)
2.2.1控制方案类型 (3)
2.2.2控制方案的选择 (4)
第3章系统各仪表选择 (9)
3.1检测变送器的原理 (9)
3.1.1 温度变送器的选择 (9)
3.1.2 流量变送器的选择 (10)
精馏塔温度控制设计过程控制毕业设计
摘要
精馏是在石油、化工等生产过程中广泛运用的一种传质过程。通过精馏过程,使混合物料中的各组分分离,分别达到规定的纯度。分离的机理是利用混合物中各组分的挥发度不同进行分离。一般的精馏装置有精馏塔、再沸器、冷凝冷却器、回流罐及回流泵等设备组成。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。精馏塔是一个多输入多输出的多变量的过程,内在机理较复杂,动态响应迟缓,变量之间互有影响,所以控制复杂。精馏塔的控制目标是:在保证产品质量合格的前期下,使塔的总收益最大,总成本最小。
本文主要是针对精馏塔温度控制设计。温度作为间接质量指标,是精馏塔质量控制中应用最早的也是目前最常见的方式,。用温度作为间接质量指标有一个前提,塔内压力应为定值。
关键词:精馏塔;温度控制;串级控制;前馈—串级;MATLAB仿真
Abstract
Distillation is in petroleum, chemical industry etc widely used in the process of production of a mass transfer process. Through distillation process, the various components of hybrid material separation, respectively at the purity of specified. Separation mechanism is the use of various components in the mixture of volatility of different separation. General rectification device has rectifying column and reboiler, condensation cooler, reflux drum and the reflux pump and other equipment. Rectifying column is a kind of for distillation tower gas-liquid contact device, also known as the distillation tower. Rectification tower is a process of multiple input multiple output of multivariable internal mechanism is complex, dynamic response is slow, influence each other between variables, so the control of complex. Rectification tower control objectives are: to guarantee the quality of products qualified early, the total revenue of the tower is the largest, the minimum total cost.
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辽宁工业大学过程控制系统课程设计(论文)题目:精馏塔温度控制系统设计
院(系):电气工程学院
专业班级:自动化093
学号: *********
学生姓名:***
指导教师:(签字)
起止时间:
课程设计(论文)任务及评语
院(系):电气工程学院教研室:自动化
注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要
随着石油化工的迅速发展,精馏操作的应用越来越广,分流物料的组分越来越多,分离的产品纯度越来越高。采用提馏段温度作为间接质量指标,它能够较直接地反映提馏段产品的情况。将提馏段温度恒定后,就能较好地确保塔底产品的质量达到规定值。所以,在以塔底采出为主要产品、对塔釜成分要求比对馏出液高时,常采用提馏段温度控制方案。由于精馏塔操作受物料平衡和能量平衡的制约,鉴于单回路控制系统无法满足精馏塔这一复杂的、综合性的控制要求,设计了基于串级控制的精馏塔提馏段温度控制系统。
精馏塔的大多数前馈信号采用进料量。当进料量来自上一工序时,除了多塔组成的塔系中可采用均匀控制或串级均匀控制外,还有用于克服进料扰动影响的控制方法前馈—反馈控制。
前馈控制是一种预测控制,通过对系统当前工作状态的了解,预测出下一阶段系统的运行状况。如果与参考值有偏差,那么就提前给出控制信号,使干扰获得补偿,稳定输出,消除误差。前馈的缺点是在使用时需要对系统有精确的了解,只有了解了系统模型才能有针对性的给出预测补偿。但在实际工程中,并不是所有的干扰都是可测的,并不是所有的对象都是可得到精确模型的,而且大多数控制对象在运行的同时自身的结构也在发生变化。所以仅用前馈并不能达到良好的控制品质。这时就需要加入反馈,反馈的特点是根据偏差来决定控制输入,不管对象的模型如何,也不管外界的干扰如何,只要有偏差,就根据偏差进行纠正,可以有效的消除稳态误差。解决前馈不能控制的不可测干扰。
前馈反馈综合控制在结合二者的优点后,可以提高系统响应速度
关键词:提馏段温度前馈-反馈串级控制
目录
第1章绪论........................................................................................... 错误!未定义书签。第2章控制方案................................................................................... 错误!未定义书签。
2.1 概述 ................................................................................................ 错误!未定义书签。
2.2系统组成的总体结构 (2)
第3章系统仪表选择 (7)
3.1 检测变送器的原理 (7)
3.1.1 温度变送器的选择 (7)
3.1.2 流量变送器的选择 (8)
3.1.3 液位变送器的选择 (9)
3.2 执行器的选择 (10)
3.3 调节器的选择 (10)
3.4 调节器与执行器、检测变送器的选型 (11)
第4章系统仿真 (13)
4.1串级控制系统matlab仿真分析 (13)
4.2液位控制系统仿真分析 (14)
第5章课程设计总结 (16)
参考文献 (17)
第一章绪论
精馏操作是炼油、化工生产过程中的一个十分重要的环节。精馏塔的控制直接影响到工厂的产品的质量、产量和能量的消耗,因此精馏塔的自动控制长期以来一直受到人们的高度重视。精馏塔是一个多输入多输出的对象,它由很多级塔板组成,内在机理复杂,对控制要求又大多较高。这些都给自动控制带来一定的困难。同时各塔工艺结构特点有千差万别,这需要深入分析特性,结合具体塔的特点,进行自动控制方案设计和研究。精馏塔的控制最终目标是:在保证产品质量的前提下,使回收率最高,能耗最小,或使总收益最大。在这个情况为了更好实现精馏的目标就有了提馏段温度控制系统的产生。
按提馏段指标的控制方案:当塔釜液为主要产品时,常常按提馏段指标控制。如果是液相进料,也常采用这类方案。这是因为在液位相进料时,进料量的变化,首先影响到塔底产品浓度,塔顶或精馏段塔板上的温度不能很好地反映浓度的变化,所以采用提馏段控制温度比较及时。另外如果对釜底出料的成分要求高于塔顶出料,塔顶或精馏段板上温度不能很好反映组分变化和实际操作回流比大于几倍最小回流比时,可采用提馏段控制。提馏段温度是衡量质量指标的间接指标,而以改变再沸器加热量作为控手段的方案,就是提馏段温控。
第2章课程设计的方案
2.1概述
本次设计主要是综合应用所学知识,设计精馏塔提馏段温度控制系统,能够较全面地巩固和应用过程控制系统课程中所学的基本理论和基本方法,并初步掌握精馏塔提馏段温度控制系统设计的基本方法。
应用场合: 主要使用于精馏塔提馏段温度控制
①对塔底产品成分的要求比对塔顶产品成分的要求严格
②全部为液相进料
③塔顶或精馏段温度不能很好的反应组成的变化,即组成变化时,精馏段塔板温度变化不显著,或进料含比塔顶产品更轻的影响温度和成分关系的轻杂质。
④采用回流控制时,回流量较大,它的微小变化对产品成分影响不显著,而变化较大又会影响精馏塔平稳操作的场合。
系统功能介绍:影响精馏塔温度不稳定的因素主要是来自外界来的干扰(如进料流量,温度及成分等的变化对温度的影响)。一般情况下精馏塔塔釜的温度,我们是通过控制精馏塔釜内灵敏板的温度来控制的。灵敏板是当外界条件或负荷改变时精馏塔内温度变化最灵敏的一块塔板。以往调节只是采用灵敏板温度调节器单一回路调节,调节反应慢,时间滞后,对精馏操作而言,产品的纯度很难保证。精馏塔是一个多输入多输出的对象,它由很多级塔板组成,内在机理复杂,对控制要求大多较高。精馏塔的控制最终目标是:在保证产品质量的前提下,使回收率最高,能耗最小,或使总收益最大。在这个情况为了更好实现精馏的目标就有了提馏段温度控制系统的产生。
2.2.系统组成的总体结构
精馏塔的控制目标应是: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)产品质量指标控制
塔顶或塔底产品之一合乎规定的分离纯度,另一端产品成分应维持在规定的范围内。在某些特定的条件下也有要求塔顶和塔底产品均保证一定纯度的要求。
(2)产品产量