浙大工业过程控制16.精馏塔控制.ppt
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精馏塔操作指导PPT课件
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进料量增加，塔内上升蒸汽速度上升，当进料量增加到上升蒸汽速度超过 液泛速度时，严重的雾沫夹带会破坏塔的正常操作。此时一般采用增大回流 比的方法，要提高传质效果。 ②进料量变化超过塔顶冷凝器和塔釜再沸器的设计负荷时，不仅改变了塔 内上升蒸汽的速度，而且塔顶、塔釜温度也发生相应的变化。致使塔板上气 液平衡组成发生变化，产品质量。此时尽是使进料量保持平稳，调节时也需 缓慢进行。 • 进料组成的影响： 进料组成的变化将直接影响精馏操作，当重组分浓度增加时，精馏段负荷 增加，重组分被带到塔顶，使塔顶产品质量不合格。当轻组分浓度增加时， 提馏段
这部份液体就叫回流液。回流比就是回流液量与塔顶产品量之比。 • 灵敏板：在精馏的操作中，某一板和相邻板的组成变化较大，因而温度变化也较大，在操作发生变化时，
该板的温度或组成变化最灵敏，所以称此板为灵敏板。
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• 雾沫夹带：随着气速的提高，雾滴被带到上一块塔板的现象叫雾沫夹带。如 气体自下层塔板带到上层塔板的雾沫夹带量达百分之十，这时塔的操作就会 不正常，表现出的结果是塔顶重组分浓度增加，塔压增大。
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• 顶冷凝器的冷剂影响： 对采用内回流的塔，其冷剂量的大小，对精馏操作影响较为显著，也是回 流量波动的主要原因。冷剂无相变化时，冷凝器的负荷主要由冷剂量来调节， 冷剂量减少，导致塔顶冷凝器的物料温度升高，回流量减少，顶温升高，塔 顶产品中重组分含量增加。当冷剂有相变化时，在冷剂量充分的前提下，调 节冷剂蒸发压力所带来的回流量、塔顶温度的变化更为灵敏。 对外回流的塔，冷剂量及冷剂蒸发压力的波动对精馏塔的操作影响与内回 流塔的影响形式相类似。
(2)液泛(有几种原因)
(1)注入解冻剂,防止产品污染,调整塔的 操作状态
进料量增加，塔内上升蒸汽速度上升，当进料量增加到上升蒸汽速度超过 液泛速度时，严重的雾沫夹带会破坏塔的正常操作。此时一般采用增大回流 比的方法，要提高传质效果。 ②进料量变化超过塔顶冷凝器和塔釜再沸器的设计负荷时，不仅改变了塔 内上升蒸汽的速度，而且塔顶、塔釜温度也发生相应的变化。致使塔板上气 液平衡组成发生变化，产品质量。此时尽是使进料量保持平稳，调节时也需 缓慢进行。 • 进料组成的影响： 进料组成的变化将直接影响精馏操作，当重组分浓度增加时，精馏段负荷 增加，重组分被带到塔顶，使塔顶产品质量不合格。当轻组分浓度增加时， 提馏段
这部份液体就叫回流液。回流比就是回流液量与塔顶产品量之比。 • 灵敏板：在精馏的操作中，某一板和相邻板的组成变化较大，因而温度变化也较大，在操作发生变化时，
该板的温度或组成变化最灵敏，所以称此板为灵敏板。
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• 雾沫夹带：随着气速的提高，雾滴被带到上一块塔板的现象叫雾沫夹带。如 气体自下层塔板带到上层塔板的雾沫夹带量达百分之十，这时塔的操作就会 不正常，表现出的结果是塔顶重组分浓度增加，塔压增大。
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• 顶冷凝器的冷剂影响： 对采用内回流的塔，其冷剂量的大小，对精馏操作影响较为显著，也是回 流量波动的主要原因。冷剂无相变化时，冷凝器的负荷主要由冷剂量来调节， 冷剂量减少，导致塔顶冷凝器的物料温度升高，回流量减少，顶温升高，塔 顶产品中重组分含量增加。当冷剂有相变化时，在冷剂量充分的前提下，调 节冷剂蒸发压力所带来的回流量、塔顶温度的变化更为灵敏。 对外回流的塔，冷剂量及冷剂蒸发压力的波动对精馏塔的操作影响与内回 流塔的影响形式相类似。
(2)液泛(有几种原因)
(1)注入解冻剂,防止产品污染,调整塔的 操作状态
《精馏塔的过程控制》PPT课件
2021年3月20日星期六
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• 4.数据传送与通信
•
•
智能仪器通常都具有GP—IB标准通信接口,能够很方便地接入自动测试系
统,接受遥控命令、实现自动测试。许多智能仪器还配置有RS—232C/RS—
422/RS—485等标准串行接口、现场总线接口等,具有远距离数据通信功能,便
于组成测控网络。
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承认为IEEE-488标准;1979年又被IEC承认为IEC-625标准;1984年我国将此标
准承认为ZBY207,并正式命名为“可程控测量仪器的接口系统”。GP-IB的应
用十分广泛,智能仪器大都配有GP—IB通信接口。不管是哪个国家、哪家企业
生产的智能仪器产品,只要配有GP-IB标准接口,都可以借助一条无源电缆总线
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• ④最大/最小:求多个测量结果中的最大值、最小值和峰-峰值。智能仪器无须 保存每个测量结果,仅需保存当前的最大值和最小值。当发现新的最大值或最 小值时,就更新原来的最大值或最小值。⑤极限:在某些测量中,用户关心的是 被测量(如温度和压力等)是否越出安全范围。这时用户可先设置高、低极限。 当被测量越出该极限时,仪器就给出某种警告。在测量结束后,分别输出并显 示越出高限、低限和未越出界限的测量次数。⑥统计:计算测量结果的算术平 均值、方差、标准偏差、方均根值等。
接口问题。其主要特点是数据传输速率高、通用性及灵活性强,可兼容不同设
备。我国在20世纪80年代完成了CAMAC系统的开发,并在一些军工和普通工业
部门获得应用,但如今这种系统已逐渐被淘汰。
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• 2.GP-IB系统
精馏塔的控制方案(课堂PPT)
图10-41 精馏塔的物料 流程图
.
4
三、精馏塔的自动控制
以乙醇-水的分离为例，采用精馏塔的精馏段温控方案
如果采用以精馏段温度作为衡量质量指标的间接指标， 而以改变回流量作为控制手段的方案，就称为精馏段温控。
图10-43 精馏段温控的控制方案示意图
.
5
被控变量的选择：塔顶产品的成分要求比较高，二元系统精 馏时，p-t-x三者之间有一定的关系，考虑精馏塔工艺合理 性，塔压需要固定，气液平衡和挥发度才能稳定，t-x单值 对应关系才成立，所以以精馏段温度为被控变量，进行间 接指标控制；
.
9
在采用精馏段温控时，当分离的产品较纯时， 由于塔顶或塔底的温度变化很小，对测温仪表的灵 敏度和控制精度都提出了很高的要求，但实际上却 很难满足。解决这一问题的方法，是将测温元件安 装在塔顶以下几块塔板的灵敏板上，以灵敏板的温 度作为被控变量。
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10
.
11
操纵变量的选择：影响精馏段温度的因素很多，从工艺角度 看，回流液量和蒸汽流量为可控因素，从两个因素对精馏 温度的影响看，回流量通道短，更及时、更显著，所以选 择回流液量为操纵变量。
.
6
控制器正反作用的选择：
对象的作用：回流量增大，精馏塔温度降低，为反作用；
执行器作用：从安全考虑，当没有信号时，回流液量不 能过小，即没有信号时阀门要开，执行器采用气关式， 为反作用；
控制器作用：考虑整个控制系统为负反馈，控制器采用 反作用
当精馏塔温度偏高时，控制器是反作用，所以控制器 的控制作用减弱；执行器也是反作用，档控制作用减 弱时，执行器的阀门开度是增大的，使回流液量增大， 从而使精馏段的温度降低，达到控制目的。
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三、精馏塔的自动控制
以乙醇-水的分离为例，采用精馏塔的精馏段温控方案
如果采用以精馏段温度作为衡量质量指标的间接指标， 而以改变回流量作为控制手段的方案，就称为精馏段温控。
图10-43 精馏段温控的控制方案示意图
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被控变量的选择：塔顶产品的成分要求比较高，二元系统精 馏时，p-t-x三者之间有一定的关系，考虑精馏塔工艺合理 性，塔压需要固定，气液平衡和挥发度才能稳定，t-x单值 对应关系才成立，所以以精馏段温度为被控变量，进行间 接指标控制；
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在采用精馏段温控时，当分离的产品较纯时， 由于塔顶或塔底的温度变化很小，对测温仪表的灵 敏度和控制精度都提出了很高的要求，但实际上却 很难满足。解决这一问题的方法，是将测温元件安 装在塔顶以下几块塔板的灵敏板上，以灵敏板的温 度作为被控变量。
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操纵变量的选择：影响精馏段温度的因素很多，从工艺角度 看，回流液量和蒸汽流量为可控因素，从两个因素对精馏 温度的影响看，回流量通道短，更及时、更显著，所以选 择回流液量为操纵变量。
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控制器正反作用的选择：
对象的作用：回流量增大，精馏塔温度降低，为反作用；
执行器作用：从安全考虑，当没有信号时，回流液量不 能过小，即没有信号时阀门要开，执行器采用气关式， 为反作用；
控制器作用：考虑整个控制系统为负反馈，控制器采用 反作用
当精馏塔温度偏高时，控制器是反作用，所以控制器 的控制作用减弱；执行器也是反作用，档控制作用减 弱时，执行器的阀门开度是增大的，使回流液量增大， 从而使精馏段的温度降低，达到控制目的。
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浙大工业过程控制16精馏塔控制共33页PPT35页
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。1、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
(工业过程控制)16.精馏塔控制
03
原料的筛选与清洗
去除原料中的杂质和污染 物，确保原料的质量和纯 度。
原料的破碎与混合
将大块原料破碎成小块， 并与其他原料进行均匀混 合，以提高后续处理的效 率。
原料的干燥与除湿
去除原料中的水分或其他 挥发性组分，以满足精馏 塔处理的要求。
精馏塔的操作流程
原料的加热与汽化
01
将原料加热至汽化状态，以便在精馏塔中进行分离。
精馏塔控制
目录
• 精馏塔控制概述 • 精馏塔的工艺流程 • 精馏塔的控制策略 • 精馏塔的优化与改进 • 精馏塔的未来发展与展望
01
精馏塔控制概述
精馏塔的工作原理
精馏塔是一种用于分离液体混合 物的工业设备，其工作原理基于 物质间沸点的不同来实现分离。
原料液进入精馏塔后，在塔内加 热至沸腾，不同沸点的组分在蒸 汽和液体的相变过程中得以分离。
详细描述
为了减小压力波动，可以采用多级控 制、前馈控制和反馈控制等策略，以 及使用先进的控制算法如PID控制器 和神经网络控制器等。
液位控制
液位是精馏塔操作的另一个重要参数，液位的变化会 影响到产品的质量和产量。
输入 标题
详细描述
通过调节精馏塔的进料流量和塔顶、塔底的排放量， 可以控制精馏塔的液位，使其保持在适宜的范围内。
精馏塔控制的挑战
精馏塔是一个多变量、强耦合、 非线性的复杂系统，控制难度
较大。
操作条件如进料流量、温度、 压力等的变化以及物料的特 性差异都可能影响精馏效果。
此外，精馏塔的动态特性和外 部干扰因素也可能对控制效果 产生影响，如蒸汽压力波动、
进料组成变化等。
02
精馏塔的工艺流程
原料的预处理
01
精馏塔的控制课件
人工智能与大数据
利用人工智能和大数据技术对精馏过程进行建模、预测和控制是未来的 研究热点之一。这将有助于实现更加精细和智能化的生产管理。
精馏塔的发展对工业应用的影响和意义
提高产品质量和收率
精馏技术的进步有助于提高产品的质量和收率，进而提高企业的 竞争力。
降低生产成本
通过高效节能技术和自动化智能化控制，精馏塔的发展可以降低生 产成本，提高企业的经济效益。
该企业采用了计算机模拟技术， 对乙烯/乙烷分离塔进行了模拟。 通过模拟，可以得出塔内各处 的温度、压力、组成等参数， 从而了解塔的性能和操作状况。
根据模拟结果，该企业采取了 一系列优化措施，包括改变进 料位置、调整操作参数等。这 些措施有效地提高了乙烯和乙 烷的分离效果，降低了能耗和 物耗。
案例三
诊断流程
按照“先易后难、先局部后整体”的 原则，逐步排查故障原因，并采取相 应的措施进行修复。
精馏塔的预防措施和安全注意事项
定期检查
防止堵塞
定期对精馏塔进行检查和维护，确保设备 正常运行。
定期清理塔内杂物，防止塔板和填料堵塞。
注意安全
严格控制工艺参数
在操作过程中要注意安全，避免发生泄漏、 火灾等事故。
特点
填料塔具有结构简单、压力降小、操作稳定等优点；板式塔具有分离效率高、操 作弹性大等优点；喷射精馏塔则具有处理能力大、节能效果显著等优点。不同类 型的精馏塔各有其优缺点，应根据实际需求选择合适的类型。
02
精馏塔的控制系统
精馏塔控制系统的组成和作用
组成
精馏塔控制系统通常由检测元件、控制元件、执行机构和被 控对象组成。
精馏塔的控制
contents
目录
• 精馏塔概述 • 精馏塔的控制系统 • 精馏塔的模拟和优化 • 精馏塔的故障诊断和预防措施 • 精馏塔的发展趋势和研究方向 • 精馏塔的应用案例分析
利用人工智能和大数据技术对精馏过程进行建模、预测和控制是未来的 研究热点之一。这将有助于实现更加精细和智能化的生产管理。
精馏塔的发展对工业应用的影响和意义
提高产品质量和收率
精馏技术的进步有助于提高产品的质量和收率，进而提高企业的 竞争力。
降低生产成本
通过高效节能技术和自动化智能化控制，精馏塔的发展可以降低生 产成本，提高企业的经济效益。
该企业采用了计算机模拟技术， 对乙烯/乙烷分离塔进行了模拟。 通过模拟，可以得出塔内各处 的温度、压力、组成等参数， 从而了解塔的性能和操作状况。
根据模拟结果，该企业采取了 一系列优化措施，包括改变进 料位置、调整操作参数等。这 些措施有效地提高了乙烯和乙 烷的分离效果，降低了能耗和 物耗。
案例三
诊断流程
按照“先易后难、先局部后整体”的 原则，逐步排查故障原因，并采取相 应的措施进行修复。
精馏塔的预防措施和安全注意事项
定期检查
防止堵塞
定期对精馏塔进行检查和维护，确保设备 正常运行。
定期清理塔内杂物，防止塔板和填料堵塞。
注意安全
严格控制工艺参数
在操作过程中要注意安全，避免发生泄漏、 火灾等事故。
特点
填料塔具有结构简单、压力降小、操作稳定等优点；板式塔具有分离效率高、操 作弹性大等优点；喷射精馏塔则具有处理能力大、节能效果显著等优点。不同类 型的精馏塔各有其优缺点，应根据实际需求选择合适的类型。
02
精馏塔的控制系统
精馏塔控制系统的组成和作用
组成
精馏塔控制系统通常由检测元件、控制元件、执行机构和被 控对象组成。
精馏塔的控制
contents
目录
• 精馏塔概述 • 精馏塔的控制系统 • 精馏塔的模拟和优化 • 精馏塔的故障诊断和预防措施 • 精馏塔的发展趋势和研究方向 • 精馏塔的应用案例分析
精馏塔的自动控制 ppt课件
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第三节 精馏塔的自动控制
二、精馏塔的干扰因素
化学工业出版社
图10-41 精馏塔的物 料流程图
1.进料流量F的波动（＊） 2.进料成分ZF的变化（＊） 3.进料温度TF的变化 4.再沸器加热剂（如蒸汽）加入热量 的变化
5.冷却剂在冷凝器内除去热量的变化
6.环境温度的变化
41
第三节 精馏塔的自动控制
精馏塔的自动控制
第三节 精馏塔的自动控制
一、工艺要求
化学工业出版社
1.保证质量指标
对于一个正常操作的精馏塔，一般应当使塔顶或 塔底产品中的一个产品达到规定的纯度要求，另一个 产品的成分亦应保持在规定的范围内。为此，应当取 塔顶或塔底的产品质量作被控变量，这样的控制系统 称为质量控制系统。
质量控制系统需要能测出产品成分的分析仪表。
（2）当干扰首先进入提馏段时（液相进料）， 用提馏段温控就比较及时，动态过程也比较快。
43
第三节 精馏塔的自动控制
化学工业出版社
2.精馏塔的精馏段温控
以精馏段温度作为衡量产品质量的间接指标，而以改变 回流量作为控制手段的方案，就称为精馏段温控。
图10-43 精馏段温控的控制方案示意图
44
第三节 精馏塔的自动控制
48
化学工业出版社
三、精馏塔的控制方案
1.精馏塔的提馏段温控
以提馏段温度作为衡量产品质量的间接指标，而以改变再 沸器加热量作为控制手段的方案，就称为提馏段温控。
图10-42 提馏段温控的控制方案示意图
42
第三节 精馏塔的自动控制
化学工业出版社
提馏段温控的主要特点与使用场合：
（1）采用了提馏段温度作为间接质量指标，因 此它能较直接地反映提馏段产品情况。将提馏段 温度恒定后，就能较好地保证塔底产品的质量达 到规定值。
精馏塔工作原理ppt
总结词
进料控制是精馏塔操作中的重要环节，它直接影响到塔内物质平衡和产品纯度。
详细描述
进料量的多少、进料温度的高低以及进料中各组分的浓度都会影响精馏塔的操作。通过控制进料量，可以调节塔 内物质平衡，进而影响产品纯度和产量。进料温度和组分浓度的变化也会影响塔内温度和组分分布，因此需要实 时监测和调整。
塔顶温度控制
精馏塔的流程
进料
将待分离的液体混合物 加入精馏塔的底部。
加热
通过塔顶的热源对液体 混合物进行加热，使其
汽化。
汽化与冷凝
汽化的蒸汽在塔内上升 过程中与较冷的液体接 触，发生冷凝作用，释
放出潜热。
产品收集
根据需要，将不同组分 的液体从塔的不同部位 导出，得到所需的产品。
03
精馏塔操作与控制
进料控制
总结词
塔底温度是精馏塔操作中的另一个重要参数，它对产品的产量和分离效果有重要影响。
详细描述
塔底温度的高低直接影响到产品的产量和分离效果。如果塔底温度过高，可能会导致高 沸点组分无法完全分离；如果塔底温度过低，则低沸点组分可能无法被充分蒸出，影响 产品的产量。因此，需要精确控制塔底温度，以获得符合要求的产品和保持较高的生产
总结词
塔顶温度是精馏塔操作中的关键参数，它决定了产品的纯度和质量。
详细描述
塔顶温度的高低直接影响到产品的纯度和质量。如果塔顶温度过高，会导致高沸点杂质被蒸出，使产 品纯度下降；如果塔顶温度过低，则低沸点组分无法完全分离，同样会影响产品纯度。因此，需要精 确控制塔顶温度，以获得符合要求的产品。
塔底温度控制
定期对设备进行检查和维护，确 保设备处于良好状态，提高操作 稳定性。
05
精馏塔的维护与保养
进料控制是精馏塔操作中的重要环节，它直接影响到塔内物质平衡和产品纯度。
详细描述
进料量的多少、进料温度的高低以及进料中各组分的浓度都会影响精馏塔的操作。通过控制进料量，可以调节塔 内物质平衡，进而影响产品纯度和产量。进料温度和组分浓度的变化也会影响塔内温度和组分分布，因此需要实 时监测和调整。
塔顶温度控制
精馏塔的流程
进料
将待分离的液体混合物 加入精馏塔的底部。
加热
通过塔顶的热源对液体 混合物进行加热，使其
汽化。
汽化与冷凝
汽化的蒸汽在塔内上升 过程中与较冷的液体接 触，发生冷凝作用，释
放出潜热。
产品收集
根据需要，将不同组分 的液体从塔的不同部位 导出，得到所需的产品。
03
精馏塔操作与控制
进料控制
总结词
塔底温度是精馏塔操作中的另一个重要参数，它对产品的产量和分离效果有重要影响。
详细描述
塔底温度的高低直接影响到产品的产量和分离效果。如果塔底温度过高，可能会导致高 沸点组分无法完全分离；如果塔底温度过低，则低沸点组分可能无法被充分蒸出，影响 产品的产量。因此，需要精确控制塔底温度，以获得符合要求的产品和保持较高的生产
总结词
塔顶温度是精馏塔操作中的关键参数，它决定了产品的纯度和质量。
详细描述
塔顶温度的高低直接影响到产品的纯度和质量。如果塔顶温度过高，会导致高沸点杂质被蒸出，使产 品纯度下降；如果塔顶温度过低，则低沸点组分无法完全分离，同样会影响产品纯度。因此，需要精 确控制塔顶温度，以获得符合要求的产品。
塔底温度控制
定期对设备进行检查和维护，确 保设备处于良好状态，提高操作 稳定性。
05
精馏塔的维护与保养
精馏塔控制及异常处理培训ppt课件
二、塔设备分类
蒸馏和吸收操作可采用板式塔，也可 采用填料塔。一般来说，生产能力大的或 需要采用较大塔径时，以板式塔较为适宜。
在蒸馏和逆流吸收操作中，塔内气、 液两相是逆流流动，即塔内液体依靠重力 自塔顶流向塔底，而气体则靠压差自塔底
中化蓝天技能培训课件
流向塔顶。但在吸收操作中，气、液两相 也可以是并流流动。
2019/11/24
Monitoring centre of soil and water conservation, Ministry o8f water resources, PR China
目录
一 塔设备性能 二 塔结构分类
三 塔内部结构
四 日常控制要点
2019/11/24
五 异常分析及处理
中化蓝天技能培训课件
Monitoring centre of soil and water conservation, Ministry o9f water resources, PR China
三、塔内部结构
1、板式塔和填料塔
板式 塔和 填料 塔除 内件 以外 ，其 余构 件是 大致 相同 的。
一、塔设备性能
一定值时，气相与液相的操作弹性。操作弹性大的塔 必然适应性强，易于稳定操作。
4、气体阻力小 气体阻力小可使气体输送的功率消耗 小。对真空精馏来说，降低塔器对气流的阻力可减小 塔顶，底间的压差，降低塔的操作压强，从而可降低 塔底溶液泡点，降低对塔釜加热剂的要求，还可防止 塔底物料的分解。
中化蓝天技能培训课件
效率最高时的气液负荷作为最佳负荷点，可把分离效 率比最高效率下降15%的最大负荷与最小负荷之比称为 操作弹性。工程上常用的，是液，气负荷比L/V为某
2019/11/24
精馏塔演示文稿课件
精馏塔的常见问题及解决方法
漏液问题
塔内压力波动
分离效果不佳
精馏塔的安全操作注意事项
严防高温烫伤
精馏塔操作过程中，塔内温度较 高，操作人员应穿戴好防护服， 避免接触高温部位，防止烫伤。
防止中毒和窒息
精馏过程中可能产生有毒有害气 体，操作人员应佩戴合适的呼吸 器，确保作业场所通风良好，防
止中毒和窒息事故。
感谢观看
智能化与自动化
借助人工智能、大数据等技术，实现 精馏塔的智能化监控和自动化操作， 提高运行效率。
高性能填料与新型塔内件
开发高性能填料和新型塔内件，进一 步提高分离效率和产能，降低能耗。
非常规精馏技术
探索非常规精馏技术，如超临界精馏、 离子液体精馏等，满足特殊物料和高 纯度产品的分离需求。
THANKS
精馏塔的预处理操作
01
原料准备
02
预处理设备准备
03
原料预处理
04
塔内环境准备
精馏塔的分离过程
加热
进料02分离0103排出
05
04 冷凝
精馏塔的后处理操作
产品收集
。
设备清洗
数据记录 安全检查
CATALOGUE
精馏塔的操作技巧与注意事项
精馏塔的操作技巧
预热操作
控制进料速度和位置
塔内压力控制
回流比调节
遵守操作规程
操作人员应严格遵守精馏塔的操 作规程，禁止随意更改操作参数，
确保精馏过程安全稳定。
CATALOGUE
精馏塔的优化与改进
精馏塔性能的评价指标
01
02
03
分离效率
产能
能耗
精馏塔的优化方法与技术
精馏塔PPT
在加压试漏中发现渗漏处时,修理人员进行修复时应事先 了解试验介质的性质,氮气对人有窒息作用,要做好必要的 防护措施。 为容易确定渗漏位置,可以将大系统分成几部分单独试验 田。但分得太小,试漏将花费太长时间,所以应由易检测和 节省时间两者综合考虑来确定分多少部分。 对于高温部分(例如高温加热油系统),在温度升至200度左 右时,对法兰、人孔等处的螺钉进行热紧证明是个行之有 效的经验。
1、开车前检查
制造安装完成后的精馆塔如果与设计图 纸的尺寸和要求存在某些差异,均可能是 潜在的麻烦根源。因此,需按图纸和设计 要求进行检查,有些还需要由专业人员进 行,如防腐蚀、可能发生的疲劳损坏等, 其大部分检查则由工艺和操作人员进行。 尽早发现缺陷和差错,尽早进行修复,所 花费的时间最短,其费用也能减到最小, 所以应提倡边安装边检查。尤其对于那 些装好以后难以接近的构件,例如塔底受 液盘区更应这样做。
4、装拆盲板
在塔停车期间,为防止物料经连接管线漏入塔中而造成种种危险或麻烦,一般 在清扫后于各连接管线上加装盲板。在试运行和开车前,这些加装的盲板又 需拆除。有时试运行仅在流程部分范围内进行,为防止试运行物料漏入其余 部分,在与试运行部分相连的管线上也需加装盲板,全流程开车之前再予以拆 除。还有那些专用的冲洗水蒸气、水等管线,在正常操作时塔中不能有水漏 入,或塔中物料倒漏入这种管线将会出现危险和麻烦的场合,在塔开车前对这 些管线则需加上盲板,在清扫或试运行中用到它们时则又需拆除这些盲板。 总之,在 该堵绝连接管线与设备之间的物流流动时,不能依靠阀门关闭来完成, 因为很可能阀有渗漏, 这时需加装盲板;当要恢复物料流动时,又应拆除盲板。
7、脱水操作 如果塔系中有水会影响产品质量,造成设备腐蚀, 低温下水结冰还可造成堵塞、产生固体水合物, 或由于高温塔中水的存在将引起压力大的波动 等,因此需在开车前进行脱水操作, 常用的脱水 办法有如下几个方面。 (1) 液体循环 此操作可以脱除设备系统中的水 分,也可按需要脱除系统中不希望存在的物质。 如果设备中的水分要求脱净,一般需用热操作,这 样也可同时预热设备。此外,液体循环操作还能 使操作人员进一步熟悉设备特性和操作,如应用 渗透性高的物料循环,则可以进一步检查设备系 统的渗漏情况。
过程控制教学课件(共13章)第九章 精馏塔的控制
过程控制
第九章 精馏塔的控制
9.1 概述
9.2 精馏塔的特性
9.3 精馏塔被控变量的选择
9.4 精馏塔的基本控制
9.5 复杂控制系统在精馏塔中的应用
过程控制
9.1 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
温差控制常应用于分离要求较高的精密精馏
过程控制
9.3 精馏塔被控变量的选择
双温差控制
设计思想是进料对精馏段温差的影响和对提馏段温差的影响相同，
因此，可用双温差控制来补偿因进料流量变化造成的对温差的影响
压力补偿计算温度设定值的控制
采用计算机控制装置或DCS进行精馏塔控制时，由于计算机具有强大
的计算功能，因此，对塔压变化的影响也可用塔压补偿的计算方法
D
汽
回流量
塔釜液位
塔底采出液量
B
过程控制
9.4 精馏塔的基本控制
间接物料平衡控制
该控制方案的操纵变量是回流量
优点是控制作用及时，温度稍有变化就可通过回流量进行控制，动态
响应快，对克服扰动影响有利
缺点是内回流受外界环境温度影响大，能量和物料平衡之间的关联大
被控变量
操纵变量
精馏段温
再沸器加热蒸
= ，因此，操作线与对角线重合
Vj
j
Vj+ 1
Lj
j+1
精馏段板物料平衡
过程控制
9.2 精馏塔的特性
特点：仅保证塔的物料平衡要求，而不
F
对塔顶、塔底产品质量作严格控制
适应场合：
D
第九章 精馏塔的控制
9.1 概述
9.2 精馏塔的特性
9.3 精馏塔被控变量的选择
9.4 精馏塔的基本控制
9.5 复杂控制系统在精馏塔中的应用
过程控制
9.1 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
温差控制常应用于分离要求较高的精密精馏
过程控制
9.3 精馏塔被控变量的选择
双温差控制
设计思想是进料对精馏段温差的影响和对提馏段温差的影响相同，
因此，可用双温差控制来补偿因进料流量变化造成的对温差的影响
压力补偿计算温度设定值的控制
采用计算机控制装置或DCS进行精馏塔控制时，由于计算机具有强大
的计算功能，因此，对塔压变化的影响也可用塔压补偿的计算方法
D
汽
回流量
塔釜液位
塔底采出液量
B
过程控制
9.4 精馏塔的基本控制
间接物料平衡控制
该控制方案的操纵变量是回流量
优点是控制作用及时，温度稍有变化就可通过回流量进行控制，动态
响应快，对克服扰动影响有利
缺点是内回流受外界环境温度影响大，能量和物料平衡之间的关联大
被控变量
操纵变量
精馏段温
再沸器加热蒸
= ，因此，操作线与对角线重合
Vj
j
Vj+ 1
Lj
j+1
精馏段板物料平衡
过程控制
9.2 精馏塔的特性
特点：仅保证塔的物料平衡要求，而不
F
对塔顶、塔底产品质量作严格控制
适应场合：
D
精馏塔塔顶压力控制方式ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
气液相卡脖子
调节阀的位置也可以
在放冷凝器前，其原理 是一样的，作用可能更 快一点，但调节阀的通 径要大的多。这两种调 节压力方法适于装置规 模较小的情况，因为装 置规模大了，管线直径 大，没有适宜的调节阀。
减压精馏
减压精馏塔的优点：
对某些在高温下精馏时容易分解或聚合而达不到 分离目的的物质，就必须采用减压精馏。
减压精馏可以降低混合物的泡点，从而降低分离 温度。因此可以减少用于加热的蒸汽消耗和使用 较低压力的加热蒸汽。
提高了分离能力。因为被分离混合物之间的相对 挥发度越大，越容易分离。在减压下，一般 的说， 组分间的相对挥发度将增大，越容易分离。
减压精馏
减压精馏的定义
在减压（低于一个大气压）下进行分离混合物的 精馏操作称为减压精馏。
采用减压精馏的目的
在减压下，纯物质的沸点较正常压力下要低。减 压精馏就是借助降低系统压力，使混合物的泡点 下降，在较低的压力下沸腾，以达到降低精馏操 作的温度
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
常压塔的压力控制
对塔顶压力的稳定性要求不高的情况下，无需安 装压力控制系统，可在精馏设备（回流罐）设一 个通大气的管道，以保证塔内压力接近于大气压。
精馏塔温度控制PPT..
气开式 正作用 主调节器:反作用 些塔 板上，温度变化量最为显 著。或者说，这些塔板的 温度对外界干扰因素的反 映最灵敏，故将这些塔板 称之为灵敏板。将感温元 件安置在灵敏板上可以较 早觉察精馏操作所受到的 干扰；而且灵敏板比较靠 近进料口，可在塔顶馏出 液组成尚未产生 变化之前 先感受到进料参数的变动 并即使采取调节手段，以 稳定馏出液的组成。
谢谢观赏
主变量：塔釜温度 副变量：再沸腾蒸汽进 口流量 主控制器：温度控制器 副控制器：流量控制器
工艺对象：精馏塔 工艺要求：控制塔内 温度.
控制规律的选择
主控制器：PID 副控制器：P
系统方框图
检测变送
精馏塔的主要干扰因素 为进料状态，即进料流 量、进料组分、进料温 度或热焓
执行器
化工仪表自动化PPT
苯+甲苯精馏
串级控制系统就是两只调节器串联起来工作，其中 一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系 统。整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。 副回路由副变量检测变送、副调节器、 调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、 主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构 成。一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括 在副回路范围内的扰动。二次扰动：作用在副被控 过 程上的，即包括在副回路范围内的扰动。 为了提高精馏效率和保证产品纯度，我们采用灵敏 板温度调节器与再沸器加热蒸汽流量调节器串级控 制系统来对灵敏板温度进行控制。其中灵敏板温度 调节器是主调节器，再沸器加热蒸汽流量调节器是 副调节器。
谢谢观赏
主变量：塔釜温度 副变量：再沸腾蒸汽进 口流量 主控制器：温度控制器 副控制器：流量控制器
工艺对象：精馏塔 工艺要求：控制塔内 温度.
控制规律的选择
主控制器：PID 副控制器：P
系统方框图
检测变送
精馏塔的主要干扰因素 为进料状态，即进料流 量、进料组分、进料温 度或热焓
执行器
化工仪表自动化PPT
苯+甲苯精馏
串级控制系统就是两只调节器串联起来工作，其中 一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系 统。整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。 副回路由副变量检测变送、副调节器、 调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、 主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构 成。一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括 在副回路范围内的扰动。二次扰动：作用在副被控 过 程上的，即包括在副回路范围内的扰动。 为了提高精馏效率和保证产品纯度，我们采用灵敏 板温度调节器与再沸器加热蒸汽流量调节器串级控 制系统来对灵敏板温度进行控制。其中灵敏板温度 调节器是主调节器，再沸器加热蒸汽流量调节器是 副调节器。
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D L
精 馏
LD
适应场合： （1）对产品质量要求不
塔
高；
B
LB （2）处理量与进料性质
QH
变化不频繁或变化幅度小。
2021/2/18
工业过程控制
物料平衡控制方案之一
LC
FC
FC
F
精 馏
塔
L
D
FC
LC
QH
B
2021/2/18
工业过程控制
物料平衡控制方案之二
LC
FC
FC
F
精 馏
塔
L
D
FC
LC
QH
B
2021/2/18
分分离成产品。
回流泵
再 沸 器
塔底产品
操作代价：
消耗能量，塔底需要 加热使塔底液部分汽 化；塔底需要冷却使 塔顶组分冷凝；
工业过程控制
精馏塔的控制目标
质量指标
对于仅有塔顶、塔底出料的简单精馏塔，其 质量指标可用塔顶与塔底料中关键组分的纯 度来表示。
产品产量和能量消耗
在保证产品质量的前提下，尽可能提高产品 的产品并设法降低装置的能耗。
控制变量： V, B, D (而保持回流量R为定值)
控制结构 （1）方案1：D — LR， B — LB， V — TB； （2）方案2：D — LR， V — LB， B — TB。
2021/2/18
工业过程控制
提馏段控制方案之一
FC F
TC
2021/2/18
FC
LC B
工业过程控制
LC D
的动态影响程度与速度； 4、针对塔顶、塔底产品质量不同的要求，掌握
基本控制系统的分析与设计方法； 5、了解精馏塔的复杂控制与先进控制方法。
2021/2/18
工业过程控制
连续精馏装置的工艺流程
原料 精 馏 塔
2021/2/18
冷凝器
操作目的：
塔顶产品
通过反复的部分汽化 与部分冷凝，将混合
回流罐
液中沸点不同的各组
2021/2/18
工业过程控制
精馏塔的压力控制
PC
PC
L
L
F
F
D
D
塔顶汽相采出量 DV — 塔压 P
冷凝器冷却量 QC — 塔压 P
2021/2/18
工业过程控制
精馏塔简化的控制问题
外部扰动 (进料的流量,组成与温度等)
操作变量/控制变量
被控变量
塔顶采出量 D 回流量 R
塔底采出量 B 再沸器上升蒸汽量 V
2021/2/18
工业过程控制
精馏塔产品纯度、产品回收率 和能耗之间的相互关系
产品回收率*100%
120
100
V =2
80 F
4
68
产品回收率：
进料中每单位产品组分所 能得到的可售产品的数量；
60
40
能耗指标：
20
用单位进料的塔底上升蒸
0 80 90 95 98 99 99.5 99.8
气量V/F来表示；
2021/2/18
工业过程控制
两端质量指标控制方案之一
F
TC
TB V V2
TD
TC
R V1
B
控制方案
（1）若相互耦合不严重， 则可通过调节器参数的整 定，使相关回路的工作频 率拉开以减少关联； （2）若耦合严重，则可 考虑静态解耦或其他先进 控制方法：变结构控制、 预测控制等。
2021/2/18
塔底采出量 B 再沸器上升蒸汽量 V
冷凝器冷却量 QC 塔顶汽相采出量 DV
精馏 过程
塔顶产品纯度 xD
回流罐液位 LR
塔底产品纯度 xB
塔底液位
LB
塔顶压力 P
2021/2/18
工业过程控制
精馏塔质量指标的选取
直接质量指标
（1）产品质量在线分析仪 / 软测量仪
间接质量指标*
（1）灵敏板温度，与塔顶/塔底温度相比，可提高 温度变化的灵敏度（对于同样的浓度变化）； （2）温差信息，与灵敏板温度相比，可减弱压力 波动对产品质量的影响； （3）双温差信息，可用于精馏塔的适宜分离度控 制，即使塔顶/塔底产品纯度均适中。
能耗与分离度S的关系：
B, xB
V F
=
ln
S
=
ln
xD xB
(1 (1
xB xD
) )
结论：对于给定的进料，若D/F和V/F保持一定，则该塔 的分离结果xD, xB就完全确定。
2021/2/18
工业过程控制
精馏塔的控制问题
外部扰动 (进料的流量,组成与温度等)
操作变量/控制变量
被控变量
塔顶采出量 D 回流量 R
精馏塔
精馏段灵敏板温度 TD 回流罐液位 LR
提馏段灵敏板温度 TB
塔底液位
LB
* 考虑被控过程的静态与动态特性，结合就近原则， 可将控制问题分解简化为两个相对独立的子系统。
2021/2/18
工业过程控制
精馏塔物料平衡控制问题
F
W
特点：仅保证塔的物料平 衡要求，而不对塔顶、塔
底产品质量作严格控制。
工业过程控制
按精馏段指标的控制方案
被控变量： TD, LR, LB (即只对塔顶产品质量指标进行控制； 而对塔底产品质量指标不作严格要求)
控制变量： D, R, B (而保持再沸器加热量V为定值)
控制结构 （1）方案1：B — LB， D — LR， R — TD； （2）方案2：B — LB， R — LR， D — TD。
产品纯度*100%
定性规律：若能耗指标一定，产品纯度越高，其回收
率越低；若产品纯度一定，在一定范围内能耗指标越
高，其回收率越高。
2021/2/18
工业过程控制
精馏塔的静态特性
总与轻组分的物料平衡方程：
F, xF
V
F = D B FxF = DxD BxB
D, xD
D = xF xB 或 B = xD xF F xD xB F xD xB
精馏塔设备的控制
戴连奎 浙江大学智能系统与决策研究所
2021/2/18
工业过程控制
内容
精馏塔的控制目标 精馏塔的静态特性 精馏塔质量指标的选取 精馏塔的基本控制方案 精馏塔的复杂控制方案 讨论
2021/2/18
工业过程控制
精馏塔控制思考题
1、掌握简单精馏塔的控制问题与分解方法； 2、掌握精馏塔的静态特性； 3、了解精馏塔对象中操作变量对主要被控变量
提馏段控制方案之二
FC F
2021/2/18
FC
TC LC
B
工业过程控制
LC D
精馏塔两端质量指标控制问题
W
D
TR
L
精 馏
LD
塔
B
TS
QH
LB
2021/2/18
工业过程控制
两端质量指标控制方案
方案 控制变量
D
L
QH
B
1
LD
TR
TS
LB
2
TR
LD
TS
LB
受控变量
3
LD
TR
LB
TS
4
TR
LD
LB
TS
2021/2/18
工业过程控制
精馏段控制方案之一
FC F
FC
2021/2/18
TC
LC B
工业过程控制
LC D
精馏段控制方案之二
FC F
FC
LC
LC B
2021/2/18
工业过程控制
TC D
按提馏段指标的控制方案
被控变量： TB, LB, LR (即只对塔底产品质量指标进行控制； 而对塔顶产品质量指标不作严格要求)