精馏塔温度控制系统设计(DOC)
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：（1）建立精馏塔的温度模型：根据精馏塔的工作原理和操作条件，建立精馏塔的温度模型。
（2）设计前馈控制器：根据温度模型，设计前馈控制器，实现对塔底温度的预测和控制。
（3）实施前馈控制：将前馈控制器的输出与主控制器的输出相结合，实现对塔底温度的快速响应和精确控制。
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 .................................................................................... 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。
物料平衡关系 ................................................................. 错误!未定义书签。
化工精馏塔的PLC温度控制系统设计
０ 引言
化工精馏塔是化工 过程装置的核 心组成部 分 ， 而对于精 馏
塔控制来说温度 的控制 是重中之重 ， 温度 的剧烈变化 会导致 分
离组分纯度降低 ， 精馏 的效率 影 响极大 ， 至导 致精 馏塔 无 对 甚 法正常运行 Ｊ 。而 Ｐ Ｃ的可靠性高 ， Ｌ 编程简单 ， 易于维护 ， 以 可
ｄ ｓｇ ｅ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ Ｌ ｏ ｈ ｍｉａ ａ ｔ ｒ ． ａ ｃ ｄ ｏ ｔｏ ｓ ｕ ｅ ｎ ｔｅ ｄ ｓｉ ａｉｎ ｃ ｌｍｎ ｅ ｉｎ ｄ ａ ｔ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｃ ｎｒ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ Ｐ Ｃ ｆ ｒａ ｃ ｅ ｃ ｌｆｃ ｏ ｙ Ｃ ｓ ａ ｅ ｃ ｎ ｒｌｗａ ｓ ｄ ｉ ｈ ｉｔ ｌ ｔ ｏ ｕ ｏ ｌ ｏ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ， ｔｇ ａ ｅ ａ ａｉ ｎ Ｐ Ｄ ｗａ ｓ ｄ ｉ ｈ ｉ ｏ ｔ ｌ ｒ Ｉ ｉ ｒ ｖ ｄ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓ ｏ ｈ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｃ ｎ ｒ ｙ ｔｍ ｉ ｅ ｒ ｌｓ ｐ ｒ ｔ Ｉ ｓ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｍａｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ． ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｈ ｙ ａ ｃ ｈ ｃｅ ｉｔ ｆｔ ｅ ｏ ｎ ｏ ｏｅ ｒ ｃ ｐ ｏ ｅ ｓ ｔｅ ａ ａ ｔｂ ｌ ｙ ｏ ｅ ｌ ａ ｈ ｎ ｅｗａ ｌｏ ｓ ｏ ｇ Ｉ ａ ｈ ｅ ｅ ｔｂ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｎ ｐ ａ ｔ ｅ ｒ ｃ ｓ ，ｈ ｄ ｐａ ｉ ｔ ｆｔ ｏ ｄ ｃ ａ ｇ ｓ ａｓ ｔ ｎ ． ｔ ｃ ｉｖ ｄ ａ ｓ ｌ ｏ ｔｏ ｒ ｒ ｎ ｅ ｉ ｒ ｃｉ ． ｉ ｈ ｒ ａ ｐｆ ｃ Ｋｅ ｒ ｓ： Ｌ ｃ ｓ ａ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ Ｐ Ｄ； ｉ Ｃ ｙ ｗｏ ｄ Ｐ Ｃ； ａ ｃ ｄ ｏ ｔ ； Ｉ Ｗ ｎ Ｃ ｏ
精馏塔控制系统设计
精馏塔控制系统设计精馏塔控制系统是指用于控制精馏装置运行的自动化系统。
精馏塔是化工过程中常用的一种分离设备，用于将混合物按照不同组分进行分离，并获得精馏产品。
精馏塔控制系统设计的目标是实现对塔内温度、压力、流量等参数的自动调节，以保持塔的稳定运行和达到设定的产品品质和产量要求。
1.系统的安全性：由于精馏塔操作涉及到高温高压的条件，系统的安全性是首要考虑因素。
安全系统应该能及时发现并处理可能的危险情况，如超压、超温等，确保塔内的操作条件始终处于安全范围内。
2.过程控制策略：根据塔的物料性质和操作要求，设计合理的控制策略。
常见的控制策略包括温度控制、压力控制、流量控制等。
需要根据塔内的反应动力学特性和传热传质特性来优化控制策略，比如采用多变量控制或者模型预测控制等。
3.仪表设备选型：根据控制策略选择合适的仪表设备，如温度传感器、压力传感器、流量计等。
仪表设备应具有高精度、稳定性好和耐高温高压等特点，以满足精馏塔操作的要求。
4.控制系统架构设计：根据控制策略和仪表设备的选择，设计控制系统的架构。
控制系统通常包括传感器、执行器、控制器和通信网络等部分。
传感器用于测量塔内的物理参数，执行器用于调节塔内的操作条件，控制器用于处理传感器的测量信号并确定下一步的控制策略，通信网络用于传输和共享数据。
5.监控系统设计：精馏塔的操作过程需要实时监控，及时发现和处理异常情况。
监控系统应能对塔内各项参数进行实时显示和记录，并提供报警、故障诊断和数据分析等功能。
监控系统可以采用人机界面、数据采集系统、故障诊断系统等多种形式。
在精馏塔控制系统的设计中，需要充分考虑各种可能的操作变量、工艺的稳定性、产量和能耗等方面的要求。
通过合理的控制系统设计，可以实现对精馏塔的准确控制，提高产品质量和产量，降低能耗和运行成本。
精馏塔的安全运行分析——精馏塔的温度控制
精馏塔的安全运行分析——精馏塔的温度控制精馏塔是化工过程中常用的设备，用于将混合液体按照其不同的沸点进行分离。
在精馏过程中，温度控制是非常重要的，因为温度的控制直接影响到分离效果和设备的安全运行。
本文将对精馏塔的温度控制进行分析，并探讨其安全运行问题。
首先，精馏塔的温度控制是通过控制加热和冷却的方式进行的。
一般来说，精馏塔的顶部会有一个冷凝器，用于冷却和收集顶部的馏分。
底部则会有一个加热器，用于提供加热能量，并驱动液体分离过程。
在实际操作中，温度的控制主要是通过调节加热和冷却的强度来实现的。
对于精馏过程，温度的控制非常重要。
首先，温度过高会导致设备的安全风险。
当温度超过液体的沸点时，液体将会产生汽化，形成气相物质进入顶部冷凝器，如果冷凝器的冷却能力不足，可能会导致无法充分收集顶部的馏分，甚至出现溢流现象。
同时，高温还会增加精馏塔内部的压力，增加设备的风险。
因此，需要通过调节加热的强度，使得温度能够控制在安全范围内。
另一方面，温度过低也是需要注意的问题。
过低的温度会导致分离效果不理想，不能充分实现分离的目的。
因此，需要通过提高加热的强度或降低冷却的强度，使得温度能够维持在适当的范围内，以获得良好的分离效果。
在温度控制方面，精馏塔还有一个重要参数是反应塔的冷却水温度。
冷却水的温度直接影响到精馏过程中的冷凝效果。
一般来说，冷却水温度越低，冷凝效果越好，但同时也会增加水的用量和处理成本。
因此，在实际操作中，需要在安全和经济的基础上，选择适当的冷却水温度。
除了在操作中对温度进行控制外，还要注意精馏塔的安全运行。
首先，需要定期检查精馏塔的加热器和冷凝器的状态，以确保其正常工作。
其次，需要保证加热器和冷凝器的设计和运行参数满足工艺要求，并安装适当的安全设备，如压力表、温度控制器等。
此外，需要保持精馏塔的良好通风，以防止易燃气体积聚和引发火灾。
最后，在精馏过程中要严格遵守操作规程和安全操作规范，定期进行设备维护和检修，确保设备的安全运行。
精馏塔顶温度控制系统设计与仿真
精馏塔顶温度控制系统设计与仿真-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN过程控制工程课程设计——精馏塔顶温度控制系统设计与仿真学院：姓名：班级:学号:2011年06月28日时间：一、 研究对象图1 精馏塔顶温度控制问题某精馏塔的工艺流程如图1所示，现要求对精馏段灵敏板温度T 进行有效的控制，以确保塔顶产品的质量。
图1中，F 为进料量，它受上游流程控制，为精馏段灵敏板温度T 的主要干扰之一，其它干扰包括进料组成与温度变化、塔底蒸汽量变化、塔顶回流冷凝后温度变化等；R 为塔顶冷回流量，拟作为精馏段温度T 的控制手段，u 为调节阀V R 的相对输入信号（以DDZ III 型为例，当输入电流为4 mA 时，对应相对输入信号为0 %；当输入电流为20 mA 时，对应相对输入信号为100 %），P p 为泵出口压力，P t 为精馏塔顶压力。
P p 受塔顶产品调节阀V D 开度的影响，变化范围较大；而精馏塔顶压力P t 的变化可基本忽略。
图1中T m 、R m 、F m 分别为T 、R 、F 的测量值。
为便于控制方案研究，假设如下：（1） 该精馏塔的静态工作点为 T 0 = 110 ℃，F 0 = 40 T/hr （吨/小时），R 0 = 20 T/hr ，P p 0 = MPa ，P t 0 = MPa ，u 0 = 25 %，f V 0 = 75 %。
这里，f V 为调节阀V R 相对流通面积。
（2） 精馏段温度T 的测量范围为0 ~ 160 ℃，进料量F 的测量范围为0 ~ 100 T/hr ，塔顶冷回流量R 的测量范围为0 ~ 50 T/hr 。
T 、R 、F 的测量值T m 、R m 、F m 均用%来表示，即T m 、R m 、F m 的最小值为0，最大值为100。
（3） 流量测量仪表的动态滞后忽略不计；而温度测量环节可用一阶环节来近似，温度测量环节的一阶时间常数5.01=T ，单位为分。
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。
精馏塔控制系统
第6章精馏塔控制系统6、1 概述精馏就是化工、石油化工、炼油生产过程中应用极为广泛得传质传热过程。
精馏得目得就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得纯度要求、精馏过程得实质就是利用混合物中各组分具有不同得挥发度,即同一温度下各组分得蒸汽分压不同,使液相中轻组分转移到气相,气相中得重组分转移到液相,实现组分得分离、轻组分得转移提供能量;冷凝器将塔顶来得上升蒸汽冷凝为液相,并提供精馏所需得回流。
精馏过程就是一个复杂得传质传热过程、表现为:过程变量多,被控变量多,可操纵得变量也多;过程动态与机理复杂、因此,熟悉工艺过程与内在特性,对控制系统得设计十分重要。
６。
1.1 精馏塔得控制要求精馏塔得控制目标就是:在保证产品质量合格得前提下,使塔得回收率最高、能耗最低,即使总收益最大,成本最小。
精馏过程就是在一定约束条件下进行得、因此,精馏塔得控制要求可从质量指标、产品产量、能量消耗与约束条件四方面考虑。
1．质量指标精馏塔得质量指标就是指塔顶或塔底产品得纯度、通常,满足一端得产品质量,即塔顶或塔底产品之一达到规定纯度,而另一端产品得纯度维持在规定范围内、所谓产品得纯度,就二元精馏来说,其质量指标就是指塔顶产品中轻组分含量与塔底产品中重组分含量。
对于多元精馏而言,则以关键组分得含量来表示、关键组分就是指对产品质量影响较大得组分,塔顶产品得关键组分就是易挥发得,称为轻关键组分;塔底产品得关键组分就是不易挥发得,称为重关键组分、产品组分含量并非越纯越好,原因就是,纯度越高,对控制系统得偏离度要求就越高,操作成本得提高与产品得价格并不成比例增加,因此纯度要求应与使图6。
1-1 精馏塔示意图用要求适应。
２.物料平衡控制进出物料平衡,即塔顶、塔底采出量应与进料量相平衡,维持塔得正常平稳操作,以及上下工序得协调工作、物料平衡得控制就是以冷凝罐(回流罐)与塔釜液位一定(介于规定得上、下限之间)为目标得、3.能量平衡与经济平衡性指标要保证精馏塔产品质量、产品产量得同时,考虑降低能量得消耗,使能量平衡,实现较好得经济性。
精馏塔的安全运行分析——精馏塔的温度控制
精馏塔的安全运行分析——精馏塔的温度控制
精馏塔通过灵敏板进行温度控制的方法大致有以下几种。
(1)精馏段温控灵敏板取在精馏段的某层塔板处，称为精馏段温控。
适用于对塔顶产品质量要求高或是气相进料的场合。
调节手段是根据灵敏板温度，适当调节回流比。
例如，灵敏板温度升高时，则反映塔顶产品组成zn下降，故此时发出信号适当增大回流比，使XD上升至合格值时，灵敏板温度降至规定值。
(2)提馏段温控灵敏板取在提馏段的某层塔板处，称为提馏段温控。
适用于对塔底产品要求高的场合或是液相进料时，其采用的调节手段是根据灵敏板温度，适当调节再沸器加热量。
例如，当灵敏板温度下降时，则反映釜底液相组成Xw变大，釜底产品不合格，故发出信号适当增大再沸器的加热量，使釜温上升，以便保持工w的规定值。
(3)温差控制当原料液中各组成的沸点相近，而对产品的纯度要求又较高时不宜采用一般的温控方法，而应采用温差控制方法。
温差控制是根据两板的温度变化总是比单一板上的温度变化范围要相对大得多的原理来设计的，采用此法易于保证产品纯度，又利于仪表的选择和使用。
精馏塔控制系统课程设计
精馏塔控制系统课程设计精馏塔控制系统课程设计一、概述精馏塔是化学工业中重要的分离设备之一，广泛应用于化工、石油、食品等领域。
精馏塔的主要功能是将混合液进行分离，得到高纯度的产品。
在生产过程中，精馏塔的控制系统对于保证产品质量、降低能耗、提高生产效率等方面具有重要作用。
因此，本课程设计旨在设计一个精馏塔的控制系统，以实现对混合液的分离过程进行精确控制。
二、设计要求1.了解精馏塔的工作原理及流程；2.分析精馏塔的工艺参数和控制要求；3.设计精馏塔的控制系统方案；4.选择合适的控制仪表和设备；5.完成控制系统的硬件和软件设计；6.进行系统调试和性能评估。
三、工作原理及流程精馏塔是一种基于蒸馏原理的分离设备。
在蒸馏过程中，混合液在精馏塔内被加热和冷却，使得不同成分的液体在特定温度下达到气液平衡状态。
通过这种方式，高纯度的产品可以从混合液中分离出来。
精馏塔的主要组成部分包括：原料液进料口、蒸汽加热器、分离器、冷凝器、产品收集器等。
四、工艺参数和控制要求精馏塔的主要工艺参数包括：进料流量、蒸汽流量、回流比、塔顶温度、塔底温度等。
控制要求包括：1.稳定进料流量，以保证原料液的供应；2.控制蒸汽流量，以维持所需的加热温度；3.调节回流比，以改变产品的纯度和产量；4.控制塔顶和塔底温度，以保证产品的质量和分离效果。
五、控制系统方案设计根据工艺参数和控制要求，可以采用以下控制系统方案：1.进料流量控制：采用流量计测量进料流量，通过调节阀控制进料流量；2.蒸汽流量控制：采用蒸汽压力传感器测量蒸汽压力，通过调节阀控制蒸汽流量；3.回流比控制：采用流量计测量回流比，通过调节阀控制回流比；4.塔顶温度控制：采用温度传感器测量塔顶温度，通过调节阀控制蒸汽流量，以维持温度稳定；5.塔底温度控制：采用温度传感器测量塔底温度，通过调节阀控制加热器的加热功率，以维持温度稳定。
六、控制仪表和设备选择根据控制系统方案，可以选择以下控制仪表和设备：1.流量计：用于测量进料流量和回流比；2.压力传感器：用于测量蒸汽压力；3.温度传感器：用于测量塔顶和塔底温度；4.调节阀：用于控制进料流量、蒸汽流量和回流比；5.加热器：用于加热原料液；6.PLC控制器：用于实现控制逻辑和数据处理。
精馏塔精馏段温度控制设计方案
精馏塔精馏段温度控制设计方案1.课题研究的背景和意义石油化工生产常需将液体混合物分离以达到提纯或回收有用组分的目的。
分离互溶液体混合物有许多种方法，精馏是在炼油、化工等众多生产过程中广泛应用的一个传质过程。
精馏过程通过反复的汽化与冷凝，使混合物料中的各组分分离，分别达到规定的纯度。
精馏塔的控制直接影响到产品质量、产量和能量消耗，因此精馏塔的自动控制问题长期以来一直受到人们的高度重视[1]。
精馏过程是由精馏装置来实现的，精馏装置一般是由精馏塔、再沸器（重沸器）、冷凝冷却器、回流罐及回流泵等组成。
实际生产过程中，精馏操作可分为间歇精馏和连续精馏两种。
石油化工等大型生产过程主要采用的连续精馏。
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。
蒸溜的原理是蒸气由塔底进入。
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。
精馏塔是一个多输入多输出的多变量过程，其内在机理复杂，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[1]。
2.课题研究的现状随着生产过程向着大型、连续和强化方面发展，对操作条件要求更加严格，参数间相互关系更加复杂，对控制系统的精度和功能提出许多新的要求，对能源消耗和环境污染也有明确的限制，采用传统的单回路PID控制往往不能达到控制要求，为此，需要在简单控制系统的基础上，采取其他设施，组成复杂控制系统，也称多回路控制系统。
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 XXX2019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。
设计要求（1）编写过程控制仪表设计说明书。
内容包括：控制系统的简单介绍，工艺流程分析；各环节仪表的选型、仪表的工作原理及性能指标；控制系统的仿真分析；仪表间的配接说明。
精馏塔的控制
F,ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱi
Fo,T T*
FFC
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QA
QF
前馈控制特别适用于调节通道时间常数或 纯滞后很大的场合。 纯滞后很大的场合。调节及时是前馈控制 的突出优点。 的突出优点。 它的控制结构是由干扰变量决定的，与被 它的控制结构是由干扰变量决定的， 控变量无关。然而， 控变量无关。然而，前馈控制往往是基于 不甚完善的过程模型获得的， 不甚完善的过程模型获得的，故干扰对过 程的扰动并不能被完全补偿, 即存在残（ 程的扰动并不能被完全补偿 即存在残（余） 差（offset）。 ）。 解决方案之二： 解决方案之二：前馈 + 反馈控制 特点：响应快、无残差，效果见下图。 特点：响应快、无残差，效果见下图。
F,Ti T*
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PI控制优于手动控制且能消除余差。但调节不够及时， 控制优于手动控制且能消除余差。但调节不够及时， 控制优于手动控制且能消除余差 表现在第一个波峰较低，这意味着， 表现在第一个波峰较低，这意味着，低温原油一度流 进了分馏塔。 进了分馏塔。反馈控制是当过程干扰影响到被控变量 以后，才根据偏差去改变操纵变量。 以后，才根据偏差去改变操纵变量。这里的干扰可以 是F, Ti，PF , λF。 解决方案之二： 前馈控制)。 解决方案之二：Feedforward Control (前馈控制 。这 前馈控制 里前馈是指，一旦测得干扰变量的大小， 里前馈是指，一旦测得干扰变量的大小，就适量改变 操纵变量，使干扰对过程的影响得到快速抑制。 操纵变量，使干扰对过程的影响得到快速抑制。那么 如何实现呢？ 干扰通道模型。 如何实现呢？→ 干扰通道模型。 以稳态模型为例： 其中Q 以稳态模型为例：QF λF =F/M CP (T*-Ti ). 其中 F 、F 均为质量流量， 均为质量流量，CP、M分别为原油的热容 (单位： 分别为原油的热容 单位 J/oK/mole)和分子量 和分子量. 和分子量 → QF λF = [F/M CP (T*-Ti )]
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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： 090302074学生姓名：杨昌宝指导教师：（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）产品产量符合物料平衡原则，塔顶、塔底的平均采出量应等于平均进料量，而且这两个采出量的变动应该比较缓和，以维持塔的正常平稳操作，以及上下工序的协调工作。
为此，必须对冷凝液罐（回流罐）和塔釜液位进行控制，使其介于规定的上、下限之间。
（3）能量平衡控制应使精馏塔的输入、输出能量维持平衡，使塔的操作压力维持稳定。
实现较好的经济性。
（4）约束条件控制①为保证精馏塔正常而安全稳定地运行，必须使某些操作限制在约束条件之内。
常用的精馏塔限制条件有气相速度限、最小相速度限、操作压力限和临界温差限等。
所谓气相速度限，即塔内气相上升速度过高时，雾沫夹带十分严重，实际上液相将从下面塔板倒流到上面塔板，产生泛液，破坏正常操作。
②最小相速度限，精馏塔上升蒸汽速度的最小限值。
当上升蒸汽速度过低时，上升蒸汽不能托起上层的液相，造成漏液，使板效率下降，精馏操作不能正常进行。
③操作压力限，每个精馏塔都存在着一个最大操作压力限，精馏塔的操作压力过大，影响塔内的气液平衡，超过这个压力，塔的安全就没有保障。
④临界温差限主要是指再沸器两侧的温差限度，当这一温差低于临界温差时，给热系数会急剧下降，传热量会随之下降，将不能保证塔的正常传热的需要。
2.2.1控制方案的选择由于精馏塔是以复杂控制系统，根据不同的控制要求，控制方案多种多样。
方案一：提馏段前馈—反馈控制其P&ID图如下图所示：图2.1提馏段前馈—反馈控制精馏塔提馏段温度为主被控变量、再沸器蒸汽流量为副被控变量的串级控制系统和进料量为前馈信号组成的相乘型前馈—反馈控制系统。
从前馈原理角度看，反馈信号来自提馏段温度，前馈信号来自进料流量，反馈信号和前馈信号进行相乘运算，运算结果作为再沸器加热蒸汽流量控制器的设定。
从比值控制原理角度看，进料流量与加热蒸汽量应保持一定比值关系，当提馏段温度有偏差时应调整该比值。
在前馈-反馈控制回路中，根据安全运行准则，当系统出现故障时，蒸汽阀门应处于关闭状态，所以选择阀门1为气开阀，所以01>K v 。
根据工艺条件确定副被控对象的特性。
阀打开，蒸汽量增加，可确定02>K P 。
根据负反馈准则，选反作用控制器，即：02>K C 。
蒸汽量增加，提馏段温度升高，01>K P 。
根据负反馈准则，选反作用控制器，即01>K C 。
副控制器是反作用，主控制器从串级切换到主控时，主控制器的作用方式不变。
前馈-反馈控制部分的结构框图如图下图所示图2.2 系统结构框图方案二：如下图所示在蒸汽输入端引入串级控制系统，在塔釜出料端引入选择性控制系统。
其P&ID图如下图所示图2.3 精馏塔提馏段复杂控制系统蒸汽输入端串级控制系统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，对映的主被控变量为提馏段温度，副被控变量为蒸汽流量。
串级控制部分的结构框图如图下图所示图2.4 串级控制部分结构框图在串级控制回路中，根据安全运行准则，当系统出现故障时，蒸汽阀门应处于关闭状态，所以选择阀门1为气开阀，所以01>K v 。
根据工艺条件确定副被控对象的特性。
阀打开，蒸汽量增加，可确定02>K P 。
根据负反馈准则，选反作用控制器，即：02>K C 。
蒸汽量增加，提馏段温度升高，01>K P 。
根据负反馈准则，选反作用控制器，即01>K C 。
副控制器是反作用，主控制器从串级切换到主控时，主控制器的作用方式不变。
通过实际改造和使用，串级控制系统增加副控制回路，是控制系统性能得到改善，表现在下列方面。
1、抗干扰性强。
由于主回路的存在，进入副回路的干扰影响大为减小。
同时，由于串级控制系统增加了一个副回路，具有主、副两个调节器，大大提高了调节器的放大倍数，从而也就提高了对干扰的克服能力，尤其对于进入副回路的干扰。