典型化工单元操作的自控方案
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案在典型化工单元的控制方案中，为了确保生产过程的稳定性和安全性，工程师们需要设计合理的控制策略和方案。
本文将介绍典型化工单元的控制方案，并探讨其在实际生产中的应用。
一、化工单元的概述典型化工单元包括蒸馏塔、反应器、分离器等，它们在化工生产过程中起到重要的作用。
这些单元的控制方案旨在确保产品的质量和产量，同时最大限度地降低能源和原料的浪费。
二、先进控制策略的应用在典型化工单元的控制方案中，先进控制策略被广泛应用。
先进控制策略利用先进的控制算法和优化技术，实现对工艺参数的准确调节和优化。
例如，在蒸馏塔的控制中，可以使用模型预测控制和多变量控制技术，对温度、压力和流量等参数进行优化调节，以达到最佳的分离效果和能耗控制。
三、安全控制的重要性在化工生产中，安全控制是至关重要的。
典型化工单元的控制方案应该包括安全控制策略，确保在发生异常情况时能够及时响应并采取相应的措施。
例如，在反应器的控制中，应该设置过温、过压等安全保护装置，并与自动控制系统联动，及时停止反应以防止事故的发生。
四、故障诊断与维护为了保证典型化工单元的稳定运行，故障诊断与维护也是不可忽视的。
控制方案应该包括故障诊断系统，通过实时监测和分析工艺参数，能够及时识别故障并采取相应的修复措施。
同时，定期的维护工作也是必不可少的，通过定期检查和保养，确保设备的正常运行和寿命的延长。
五、人机界面设计在典型化工单元的控制方案中，人机界面设计也是十分重要的一环。
合理的人机界面设计可以方便操作人员对过程进行观察和调节，提高操作的效率和准确性。
人机界面应该具备直观的图形显示，清晰的操作指引和报警提示，以及友好的交互方式，使操作人员能够快速掌握过程状态并作出相应的决策。
六、控制方案的优化不同的化工单元在控制方案上可能存在一定的差异，因此针对具体单元的特点进行方案的优化也是必要的。
优化可以包括控制参数的调整和控制算法的改进等方面。
通过不断优化控制方案，可以提高生产效率，降低能耗和原料消耗，并提高产品质量和安全性。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案化工行业是一个关乎生产安全和产品质量的重要行业。
在化工生产过程中，控制方案的设计和实施至关重要。
本文将就典型化工单元的控制方案展开探讨，以提高生产效率、保障生产安全和提升产品质量。
一、前言化工行业中，常见的典型化工单元包括蒸馏塔、反应器、分离设备等。
这些单元在化工生产中具有重要作用，因此，制定合理的控制方案对于提高生产效率和确保安全至关重要。
二、蒸馏塔控制方案蒸馏塔是化工过程中常用的分离设备，用于分离混合物中的组分。
为确保蒸馏塔的正常运行，需采取以下控制方案：1. 温度控制：通过在塔内设置温度传感器，采集反馈信号，并通过PID控制算法，实现对蒸馏塔的温度进行精确控制。
2. 压力控制：对蒸馏塔内部的压力进行监测，并根据设定的压力范围进行控制，确保压力在安全范围内。
3. 流量控制：通过测量进料和出料管道的流量，根据设定值进行调节，保持塔内液位平稳，防止液位过高导致溢出或液位过低导致设备损坏的情况发生。
三、反应器控制方案反应器是化工生产中用于进行化学反应的设备，制定合理的控制方案可以提高反应效率和产品质量，同时确保生产安全。
1. 温度控制：根据反应物的特性，设置合适的温度范围，并通过控制加热或冷却介质的流量和温度，实现反应器温度的精确控制。
2. 压力控制：根据反应物的压力要求，设置合理的压力范围，并通过控制气体进出口的流量和压力，保持反应器内部压力的稳定。
3. 搅拌控制：反应器内部需要进行充分的搅拌，以保证反应物的均匀分布和反应速率的提高。
通过控制搅拌器的转速和功率，实现搅拌的精确控制。
四、分离设备控制方案分离设备在化工生产中起到分离混合物中组分的作用，例如离心机、过滤器、萃取塔等。
为提高分离设备的分离效率和产品纯度，控制方案需要考虑以下几个方面：1. 温度控制：根据分离过程中液体、气体的特性，控制设备内的温度。
不同温度可以调整液相和气相的分布和挥发性，从而提高分离效果。
2. 压力控制：根据分离设备的工作原理和分离要求，控制设备内部的压力。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案随着工业化的不断推进，化工行业在世界经济中扮演着举足轻重的角色。
化工单元作为化工生产的基本单元，其稳定的控制方案对于提高生产效率、降低成本起着至关重要的作用。
一、控制方案的重要性化工单元是指在化工工艺系统中具有特定功能和运行任务的单元操作。
如，各类反应器、分离器、干燥器等，这些单元操作的运行状态与产品质量、能耗、安全性密切相关。
因此，一个科学合理的控制方案是确保化工单元运行正常且高效的必要条件。
二、1. 反应器控制方案反应器是化工生产中最基本的单元操作之一，其控制方案主要包括温度控制、压力控制和物料流量控制，以确保反应过程温度和条件的稳定性。
其中，温度控制是最为关键的，可通过采用PID控制器结合传感器监测和反馈系统来实现，比如采用热电偶测温和PID控制器来控制反应温度。
2. 分离器控制方案分离器用于将混合物中的不同组分分离开来，控制方案主要包括压力控制、液位控制和流量控制。
其中，压力控制是保证分离效果的关键，可以通过设置压力传感器和PID控制器来实现，实时监测和调节分离器内的压力。
3. 干燥器控制方案干燥器用于去除物料中的水分，控制方案主要包括湿度控制和温度控制。
其中，湿度控制是保证干燥效果的关键，可以通过湿度传感器和PID控制器来实现，实时监测和调节干燥器内的湿度。
以上只是典型化工单元的控制方案中的一部分，每种单元操作都有其独特的特点和控制要求。
根据具体应用场景，工程师需要根据化学反应原理、物料特性和工艺条件等因素来确定最佳的控制方案。
三、控制方案的优化与改进为了提高化工生产的效率和质量，不断优化和改进控制方案至关重要。
1. 采用先进的仪器设备和自动化技术，实现自动化控制和远程监控。
利用先进的仪器设备和自动化技术，可以实现对化工单元的自动化控制，减少人为因素的干预，提高控制的精度和可靠性。
并通过远程监控系统，可以对化工单元的运行状态进行实时监测，及时发现和处理故障。
2. 优化控制算法和参数调节。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案化工产业在现代社会中扮演着重要的角色，它涉及到各类化学反应及物质转化过程。
为了确保安全和高效运行，典型化工单元的控制方案是必不可少的。
本文将讨论几种典型化工单元的控制方案，包括蒸馏塔、反应器和分离器。
1. 蒸馏塔的控制方案蒸馏是化工过程中常用的分离方法之一，通过利用物质的沸点差异将混合物中的组分分离出来。
蒸馏塔的控制方案需要考虑以下几个方面：1.1 温度控制：蒸馏塔中的温度是决定沸点差异的关键因素，因此需要通过在不同位置设置温度传感器，并根据传感器的反馈信号来调节加热或冷却介质的流量，以控制塔内的温度。
1.2 压力控制：蒸馏塔中的压力对沸点的影响也很大，因此需要通过调节冷却介质的流量或改变塔内的工作压力来达到所需的分离效果。
1.3 液位控制：蒸馏塔中的液位控制是为了保证正常的运行，防止塔底或塔顶的液位过高或过低。
通过设置液位传感器和液位控制阀，可以根据液位的变化及时调节进料和出料的流量，以维持稳定的操作状态。
2. 反应器的控制方案反应器是化工过程中进行化学反应的装置，在控制方案中需要考虑以下几个因素：2.1 温度控制：反应器中的温度是影响反应速率和选择性的重要因素，需要通过加热或冷却介质的流量调节来控制反应器的温度。
2.2 搅拌控制：反应器内的搅拌是为了提高反应物与催化剂的接触效果，通过调节搅拌速度和搅拌功率，可以控制反应物的混合程度，从而影响反应速率和反应的均匀性。
2.3 压力控制：反应器中的工作压力是一些反应的重要参数，需要通过调节入口和出口阀门来控制反应器的压力。
3. 分离器的控制方案分离器是化工过程中常用的物质分离设备，其控制方案主要包括以下几个方面：3.1 温度控制：分离器中涉及到的物料通常存在不同的沸点，需要通过在不同位置设置温度传感器，并根据传感器的反馈信号来调节加热或冷却介质的流量，以控制分离器中的温度。
3.2 压力控制：分离器中的压力对物料分离效果有很大影响，需要通过调节冷却介质的流量或改变分离器的工作压力来实现所需的分离效果。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案随着社会经济的快速发展，化工行业在国民经济中扮演着重要的角色。
在化工生产过程中，控制方案的合理设计和实施对于提高生产效率、降低能耗、确保产品质量具有至关重要的作用。
本文将就典型化工单元的控制方案展开讨论。
一、引言化工单元是指在化工生产过程中实现特定工艺目标的装置。
典型的化工单元包括反应器、蒸馏塔、萃取塔、吸附塔、燃烧装置等。
每个化工单元在生产过程中都需要有相应的控制方案来确保其稳定运行和达到预定的工艺目标。
二、控制方案的分析与设计1. 反应器的控制方案反应器是化工生产中最为常见的单元之一，其控制方案主要包括温度、压力、物料进料控制等。
实现反应器的稳定运行需要根据反应热特性和物料特性，综合考虑控制回路和控制策略的设计。
2. 蒸馏塔的控制方案蒸馏塔广泛应用于分离混合物的过程中，其控制方案主要包括压力、温度、液位和回流比等控制。
合理的控制方案能够实现产品的高纯度分离和能源的高效利用。
3. 吸附塔的控制方案吸附塔常用于分离气体混合物中的某些组分，其控制方案主要包括吸附剂进料量、气体流量和时间等。
针对不同的吸附物质和操作条件，需要根据实际情况设计相应的控制策略。
4. 萃取塔的控制方案萃取塔在化工生产中用于从一种溶液中分离出目标组分，其控制方案主要包括溶剂流量、溶剂进料温度和溶液进料浓度等。
有效的控制方案可以提高产品纯度和降低能耗。
5. 燃烧装置的控制方案燃烧装置通常用于供应热能或产生高温气流，其控制方案主要包括燃烧温度、氧气含量和燃料供应等控制。
科学合理的控制方案可以提高燃烧效率、降低排放和保障安全。
三、控制方案的实施与优化控制方案的实施需要结合实际生产情况，进行参数调整和系统调试。
同时，通过实时监测与控制设备进行联动，以实现对整个化工单元的自动化控制。
随着科技的进步，先进的控制算法和智能化设备也逐渐应用于化工生产中，提高了控制方案的稳定性和灵活性。
此外，控制方案的优化是一个持续的过程。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案在现代化工领域中，典型化工单元的控制方案是确保生产运行安全、稳定和高效的关键。
通过合理的控制策略和技术手段，可以实现对化工单元的自动化控制和优化管理，提高产品质量、降低能耗、提高生产效率。
本文将探讨几个典型化工单元的控制方案，分别是蒸馏塔、反应器和提取塔。
一、蒸馏塔的控制方案蒸馏塔是化工过程中常见的分离设备，它的控制方案主要包括液位控制、温度控制和压力控制。
通过准确测量液位，可以保证在恰当的位置引入进料和排出产物，避免因液位过高或过低而导致的操作困难或产品质量下降。
温度控制则可以通过调节蒸汽流量或冷却水流量，确保塔板上的温度维持在适宜的范围内，提高分离效果。
至于压力控制，可以通过调节回流液和塔顶气体的流量，使塔内压力保持稳定，确保操作安全。
二、反应器的控制方案反应器是化工生产中关键的转化设备，其控制方案涉及到温度控制、压力控制和反应物进料控制。
为了保证反应的顺利进行和产物质量的稳定，温度控制至关重要。
通过合理设置加热或冷却系统，并通过反馈控制器调节能量输入，可以使反应器内温度保持在所需的范围内。
压力控制则可通过调节排气阀或供气阀的开度，使反应器内压力稳定在预设的工作范围内。
另外，反应物进料控制可以通过流量控制阀实现，确保反应物料正常进入反应器，维持反应的持续进行。
三、提取塔的控制方案提取塔是一种常见的化工分离设备，主要用于混合物中的组分分离。
其控制方案包括液位控制、流量控制和溶剂浓度控制。
液位控制可以通过测量上、下液位的差异，并通过液位控制阀控制剂液进出，保持液位稳定，从而保证传质效果。
流量控制则可通过调节剂液和原料流量，使得进出料流量保持平衡，防止堵塞或冲刷现象的发生。
溶剂浓度控制可以通过监测提取塔中的溶剂浓度，并通过控制进料流量或提取剂流量来实现。
综上所述，典型化工单元的控制方案是确保生产运行安全、稳定和高效的关键。
蒸馏塔、反应器和提取塔作为化工过程中常见的装置，其控制方案分别包括液位、温度和压力的控制，确保操作安全以及产品质量的稳定。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案控制方案是化工生产中至关重要的一部分，它是为了保证生产过程的安全、稳定和高效而制定的具体措施和方法。
本文将分析典型化工单元的控制方案，为读者提供相关知识和参考。
一、前言典型化工单元是指在化工过程中具有代表性和重要性的生产单元，例如反应器、蒸馏塔、催化剂床等。
针对不同的化工单元，需要制定相应的控制方案，以确保化工生产的顺利进行。
二、控制策略典型化工单元的控制方案首先需要确定控制策略。
控制策略可以分为两类：开环控制和闭环控制。
开环控制是指在生产过程中通过设定给定值来调节操作参数，但不实时反馈被控参数的一种控制方式。
闭环控制则是在开环控制的基础上，引入反馈环节，根据反馈信号来调节操作参数，以实现对被控参数的精确控制。
三、故障诊断与控制故障诊断与控制是典型化工单元控制方案中的重要一环。
在化工生产过程中，各种设备和系统可能会出现故障，导致生产事故的发生。
因此，通过故障诊断与控制手段，可以实时监测设备运行状态，及时发现故障并采取相应措施，避免事故的发生。
四、安全控制策略安全控制策略是典型化工单元控制方案中最为重要的一部分。
化工生产过程中常伴随着高温、高压、易燃易爆等危险因素，因此需要建立完善的安全控制策略，确保人员和设备的安全。
常见的安全控制策略包括设立安全仪表、应急停机系统、火灾报警系统等。
五、优化控制优化控制是指通过对化工过程进行精确建模和优化算法设计，使系统在满足约束条件下的最佳运行。
在典型化工单元中，通过优化控制可以提高生产效率、降低能耗和减少废物排放，同时提高生产质量和经济效益。
六、自动化控制自动化控制是典型化工单元控制方案中的重要手段之一。
通过引入自动化控制系统，可以实现对各种操作参数的实时监测和控制，提高生产过程的自动化程度和稳定性，减少人为因素对生产过程的干扰。
七、总结典型化工单元的控制方案是化工生产中不可或缺的一环。
通过制定合理的控制方案，可以确保化工生产的安全、稳定和高效运行。
典型化工单元的控制方案
2024/11/2
第十一章 典型化工单元控制方案
16
第三节 精馏塔的自动控制
精馏操作对控制方案的要求
一． 尽量预先克服进塔前主要的可控干扰（如 进料量波动、进料温度波动等）
2024/11/2
第十一章 典型化工单元控制方案
14
第三节 精馏塔的自 动控制
回流的作用是使塔内上层塔板的 蒸汽进行部分冷凝的冷却剂，以 确保精馏操作稳定进行。
2024/11/2
第十一章 典型化工单元控制方案
15
第三节 精馏塔的 自动控制
三．精馏操作的工艺要求
1. 操作要处于合适的工况，以保证塔的平稳操作， 确保产品质量，提高塔的效率。
PC：塔顶压力定值控制系统。通过调节冷剂量的大小来维持塔压恒定（为确保塔的平稳操作， 保持塔的稳定，塔压很关键。因为塔压波动，会破坏温度与成分的单值对应关系），以确保产品质 量。
从其作用而言，必须选PI。
（3）各控制器的正反作用
TC控制器：反作用
LC控制器：正作用
F1C控制器：反作用 PC控制器：反作用
第十一章 典型化 工单元的控制方案
概述 传热设备的自动控 制方案
流体输送设备的控 制方案
讲授内容 精馏塔的自动控制
2024/11/2
第十一章 典型化工单元控制方案
1
概述
化工单元 单元操作——物理过程 单元过程——化学反应过程
单元操作包括流体输送、分离（离心、过滤、沉降）、换热、 干燥、结晶、蒸发、精馏、吸收、萃取等。--《化工原理》所 涉及的内容，主要讲述其原理及操作。 单 元 过 程 包 括 缩 合 、 加 氢 、 卤 化 、 歧 化 、 聚 合 、 裂 解 等 。 -《工艺学》所涉及的内容，主要讲述原理及过程。
第九章典型化工单元的控制方案
第九章典型化工单元的控制方案石油、化工生产过程是最具有代表性的过程工业。
该生产过程是由一系列基本单元操作的设备和装置组成的。
按照石油、化工生产过程中的物理和化学变化来分，主要有流体输送过程、传热过程、传质过程和化学反应过程四类。
下面将以这四种基本单元操作中的代表性装置为例，讨论其基本控制方案。
第一节流体输送设备的控制方案石油、化工生产过程中，大部分物料都是以液、气形态在密闭的管道、容器中进行物质、能量的传递。
为了输送液、气形态物料，就必须用泵、压缩机等设备对流体做功，使得流体获得能量，从一端输送到另一端。
输送流体的设备统称为流体输送设备。
其中输送液体的机械称为泵，输送气体的机械称为风机和压缩机。
流体输送设备的控制主要是流量的控制。
控制系统的被控对象通常是管路，其被控变量与操纵变量是同一物料的流量。
流量控制系统被控对象的的时间常数很小，所以基本上是可以看作是一个放大环节。
此外还需注意的是流量控制系统的广义对象静态特性是非线性的，尤其是采用节流装置而不加开方器进行流量的测量变送时更为明显。
一、泵的常规控制按作用原理可将泵分为：1.往复式泵：活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、计量泵和比例泵等。
2.旋转式泵：齿轮泵、螺杆泵、转子泵和叶片泵等。
3.离心泵。
根据泵的特性又可分为离心泵和容积泵两大类。
石油、化工等生产过程中离心泵的使用最为广泛，因此下面侧重介绍离心泵的特性及其控制方案。
1．离心泵的控制方案离心泵主要由叶轮和泵壳组成，高速旋转的叶轮作用于液体而产生离心力，在离心力的作用下使得离心泵出口压头升高。
转速越高，离心力越大，压头也越高。
因离心泵的叶轮与机壳之间存有空隙，所以当泵的出口阀完全关闭时，液体将在泵体内循环，泵的排量为零，压头接近最高值。
此时对泵所作的功被转化为热能向外散发，同时泵内液体也发热升温，故离心泵的出口阀可以关闭，但不宜处于长时间关闭的运转状态。
随着出口阀的逐步开启，排出量也随之增大，而出口压力将慢慢下降；泵的压头H、排量Q和转速n之间的函数关系，称为泵的特性，可用图9．1-1来表示。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案在当今快速发展的工业领域中，典型化工单元的控制方案显得尤为重要。
典型化工单元包括各种化学反应器、塔式反应器、动力混合器、带有处理器的搅拌器等等。
当这些单元失去控制，不仅会导致生产过程的不稳定，而且可能会带来安全隐患。
因此，制定合理的控制方案成为典型化工单元操作优化的重要问题。
1.控制策略的选择在制定典型化工单元控制方案时，常用的控制策略包括时间动态控制、频域控制、模型预测控制和条件控制等，这些控制策略的选择应根据单元的稳定性和改进效果来综合考虑。
时间动态控制是指根据反应器中浓度、温度等参数的变化，通过调整加热的电力、冷却水流量、搅拌的速度等，来控制反应器的稳定性。
频域控制是利用反应器内的波形分析或FFT分析方法，控制反应器中各种参数的波形，以控制反应器的稳定性。
这种控制策略具有更好的响应时间和更强的干扰抗干扰能力。
模型预测控制是指先建立系统的动态模型，根据模型预测系统的输出，并根据优化目标进行调节。
这种控制策略的特点是性能优越、可靠性高、可扩展性强。
条件控制是利用反应器中的辅助控制环节，如密度、压力、流量等控制参数，实现反应器的稳定性。
这种控制策略具有更好的稳定性、精度和鲁棒性。
2.自动化控制系统的实现自动化控制系统是控制单元的核心部分，它分为硬件和软件部分，其中硬件部分包括传感器、执行器和控制仪表等，软件部分包括控制算法和人机界面。
传感器是将被控制行为的信号转换为电信号，以便于处理和控制。
在典型化工单元中，常用的传感器包括压力传感器、温度传感器、PH传感器等。
执行器是将控制信号转换为被控制行为的能量的元器件，例如电机、阀门和泵等。
在典型化工单元中，执行器需要具有精度高、响应速度快、可靠性和耐腐蚀性强等特点。
控制仪表是对于传感器和执行器等设备进行物理量读取及处理的设备，它主要用于采集和处理化学反应过程中的相关参数。
该设备包括微处理器、电子元件和数字管。
控制算法是指将反应器参数的变化转换成控制信号的数学函数，其目标是使系统达到稳态，并保持稳定。
典型化工单元的控制方案-55页精选文档
2、精馏塔操作工艺要求
精馏塔的控制目标一般从质量指标、产 品质量和能量消耗三个方面考虑。同时要把 各种约束条件考虑进去。
昆明理工大学
（1）质量指标
一般应使塔顶或塔底产品之一达到规定 的纯度，另外一个产品的纯度应该维持在规 定的范围内；或者塔顶、塔底的产品均达到 一定的纯度要求。
昆明理工大学
由于化学反应不是吸热就是放热，反应 过程总伴随热效应，所以温度是最能够表征 质量的间接控制指标。
昆明理工大学
（2）物料平衡
为了使反应正常，转化率高，要求维持 进入反应器的各种物料料恒定，配比符合要 求。因此，在进入反应器前，往往采用流量 定值或比值控制。对于有物料循环的反应系 统，还应该设置辅助控制系统。
这种方案可以保证XD，当扰动不大时，XB变 化也不大。
采用这种方案时，在LR、D、VS及B中选择一 个作为控制成分的手段，选另外一种保持流量恒定， 其余两者则按照回流罐和再沸器的物料平衡，由液 位控制器进行控制。
昆明理工大学
TC
TT
LT
LC
F
D
FC
VS
FT
LT
LC
B
图11－2 精馏段指标的控制方案一
精馏过程是现代化生产中应用极为广泛 的传质过程，其目的是利用混合液中各组分 挥发度的不同，将各组分进行分离并达到规 定的纯度要求。
精馏过程十分复杂，被控变量多，可选 的操纵变量也多，它们之间可以有各种不同 的组合。精馏对象通道多、反应缓慢、内在 机理复杂、变量之间相关。
昆明理工大学
主要内容
精馏塔操作工艺分析 精馏塔操作工艺要求 精馏塔质量指标选取 精馏塔常规控制方案 精馏塔的前馈－反馈控制方案
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案化工工程领域中，控制方案的设计和实施对于保障生产过程的安全和有效性起着至关重要的作用。
典型化工单元的控制方案包括了流程控制、安全控制、能源控制等多个方面。
本文将对化工领域中几个典型单元的控制方案进行介绍和分析。
一、反应器控制方案反应器作为化工过程中核心的生产设备之一，其控制方案对于反应物的投入、反应温度的控制以及产物的收集具有重要意义。
常见的反应器控制方案包括温度反馈控制、液位控制、压力控制等。
温度反馈控制通过在反应器中设置温度传感器，实时监测反应温度并进行反馈调节，以确保反应的进行和产物的质量。
液位控制通过控制进料流量和排放流量来维持反应器内的液位，避免过高或者过低造成的安全隐患和反应质量不稳定。
压力控制方案则可通过调节进料流量、反应器排气流量等来控制反应器内部的压力变化，保证反应器的正常运行。
二、蒸馏塔控制方案蒸馏塔作为分离和提纯液体混合物的重要设备，其控制方案对于提高产品纯度和工艺效率至关重要。
对于传统的蒸馏塔而言，常见的控制方案包括了回流比、塔顶压力和塔底温度的控制。
回流比通过控制塔顶液体的流量来调节蒸馏塔塔顶的压力，从而控制塔顶汽液相平衡的位置，达到所需的分离效果。
塔顶压力的控制可通过调节过冷器的冷却水流量或者回流比的变化来实现，目的是保证塔顶压力在合适的范围内，确保蒸馏过程的稳定性。
塔底温度的控制则可通过调节加热器的加热介质流量和温度来实现，确保塔底液体的温度达到要求。
三、管道输送控制方案管道输送作为将化工原料和产物从一个工序输送到另一个工序的关键环节，其控制方案影响着输送的效率和安全。
对于长距离管道输送，常见的控制方案包括流量控制、压力控制和温度控制。
流量控制通过调节泵或者压缩机的运行，控制管道输送的流量，以达到最佳经济效益和安全性。
压力控制通过调节阀门的开度和泵的运行来控制管道内的压力，确保管道在可承受的压力范围内工作。
温度控制则主要涉及到对输送介质的冷却或者加热，以保证输送介质在符合要求的温度下运输。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案随着化工工艺的发展，控制系统的重要性也变得越来越突出。
在化工生产过程中，典型单元的控制方案是至关重要的，因为它们直接关系到整个生产线的稳定性和效率。
在这篇文章中，我们将会讨论一些典型化工单元的控制方案。
1. 加热炉加热炉是现代化工生产中最重要的单元之一。
其作用是将原材料加热至所需的温度，并且维持温度的稳定性以确保生产过程的顺利进行。
加热炉的控制方案应包括以下内容：（1）温度控制：通过设置温度传感器来监测炉内温度，并利用控制系统中的PID算法来调整加热器的功率，以维持温度在设定范围内。
（2）气体流量控制：通过设置气体流量计来监测燃气或空气流量，并调整进气阀门的开度来达到所需的燃烧效果。
（3）过热安全：设置过载保护，当温度超过安全范围时，系统会自动停机以保障生产安全。
2. 搅拌槽搅拌槽是进行混合反应的重要单元。
其作用是将原材料和反应剂混合均匀，并促使化学反应进行。
搅拌槽的控制方案应包括以下内容：（1）搅拌速度控制：通过设置转速传感器和PID算法，调整电机的转速来维持搅拌的恒定速度。
（2）pH值控制：通过设置pH值传感器和酸碱液注入装置，实现pH值的自动调节。
（3）温度控制：通过设置温度传感器和加热器，调节温度稳定并达到所需反应温度。
3. 分离塔分离塔是将混合物中的组分进行分离的重要单元。
其控制方案应包括以下内容：（1）进料流量控制：通过设置进料流量计和进料阀门控制，维持进料流量恒定。
（2）沸点控制：通过设置温度传感器和冷凝器，在恒定的压力下使混合物中较易挥发组分液化，分离掉易挥发的组分。
（3）产物流量控制：通过设置产物流量计和产物阀门，采用反馈控制方式，实时监测和调节产物流量。
4. 储罐储罐是存储原材料、产物和中间体的重要单元。
其控制方案应包括以下内容：（1）液位控制：通过设置液位传感器和阀门控制，实时监测和调节液位，避免过度或不足。
（2）压力控制：通过设置压力传感器和出口阀门，实时监测和调节罐内压力，防止气体泄漏和过度压力。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案随着工业化程度的提高和科技的发展，化工工业在现代社会中占据了极为重要的地位。
化工生产过程中，控制方案的设计和实施对于提高产品质量、提高生产效率、减少资源消耗和环境污染具有重要意义。
本文将探讨典型化工单元的控制方案，以期为化工生产提供有益的参考。
一、反应器的控制方案反应器是化工生产中常见的重要单元之一。
在反应器的控制方案中，常用的控制策略包括反馈控制、前馈控制和模型预测控制等。
1. 反馈控制反馈控制是根据反应器内部变量的变化情况来调整操作变量，以保持反应器内部的稳定性和所需的输出。
常见的反馈控制策略包括PID控制器和最优控制器等。
PID控制器通过比较设定值和反馈变量来调整操作变量，实现反应器内部温度、压力等参数的控制。
最优控制则是根据系统模型和经济指标等进行优化计算，以求得最有效的操作策略。
2. 前馈控制前馈控制是根据预测的输入信号来调整操作变量，以抵消外部干扰对反应器的影响。
常见的前馈控制策略包括前馈补偿和预测控制等。
前馈补偿通过测量外部干扰变量，并根据模型预测其对反应器的影响，从而提前调整操作变量，以抵消干扰的影响。
预测控制则是通过建立反应器的数学模型，根据预测的反应器行为来调整操作变量。
3. 模型预测控制模型预测控制是一种基于系统数学模型的高级控制策略。
通过建立反应器的动态数学模型，可以预测反应器的响应，并根据预测结果来调整操作变量。
模型预测控制具有较强的自适应性和鲁棒性，适用于复杂的反应器控制问题。
二、蒸馏塔的控制方案蒸馏塔是化工生产中常用的分离设备，在其控制方案中，常采用的策略包括温度控制、压力控制和液位控制等。
1. 温度控制对于蒸馏塔的温度控制，常见的策略是通过调节塔顶和塔底的温度来控制塔体内部的温度分布。
可以通过改变塔顶回流液和塔底出液的流量、温度和组分等方式来实现温度控制。
2. 压力控制压力控制是保持蒸馏塔内部压力稳定的重要参数之一。
常见的压力控制策略包括调整进料压力、减压器的设置和回流比的调节等。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案在化工生产过程中，控制方案的设计是确保生产过程稳定、安全、高效运行的重要环节。
典型化工单元作为常见的生产环节，其控制方案的设计与实施尤为关键。
在考虑典型化工单元的控制方案时，首先需要明确单元的特点和工艺流程。
例如，对于一个典型的化工反应器，管理和控制反应物料的投入、反应温度和压力、反应速率等是至关重要的。
因此，针对这些特点，相关的控制策略应运而生。
一种常见的控制策略是反馈控制。
通过对反应器中的物理参数进行检测，如温度传感器和压力传感器，反馈控制系统能够根据实际反应情况，自动调整进料流量、维持合适的温度和压力。
这种控制方案能够实时跟踪反应过程，并及时纠正偏差，确保反应过程稳定进行，最大限度地提高生产效率。
此外，前馈控制也是一种常见的控制策略。
通过提前预测反应过程中可能的扰动信号，并在实际扰动发生之前进行控制调整，前馈控制系统可以有效地减小扰动对反应过程的影响。
举例来说，针对化工反应过程中可能的温度波动，可以设置前馈控制系统，通过实时监测温度变化并对进料流量进行相应调整，以抵消可能的温度扰动，从而保持反应过程的稳定性。
此外，模型预测控制(MPC)是一种更为复杂高级的控制方案。
通过建立精确的物理模型和控制算法，MPC能够预测出未来一段时间内的反应过程，并根据目标要求和约束条件，制定出最佳的控制策略。
MPC不仅可以考虑单一物理参数，还能综合考虑多个参数之间的相互影响，提供更精确的控制方案。
然而，由于MPC涉及到复杂的数学运算和计算模型，实施难度较大，对于要求更高控制精度的化工单元适用性更广。
综上所述，化工单元的控制方案应结合单元特点和工艺流程，选择合适的控制策略。
反馈控制、前馈控制和模型预测控制都是常见的控制方案，各有其适用的场景。
合理设计和实施控制方案能够有效地提高化工生产过程的安全性和稳定性，降低生产成本，提高生产效率。
因此，在化工生产中，针对不同的典型化工单元，合理选择和实施控制方案是保障生产质量和效益的重要措施。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案化工行业是国民经济的重要支柱之一，它广泛应用于许多领域，包括医药、塑料、化肥、合成纤维等。
在如此庞大的化工行业中，典型化工单元的生产控制方案无疑是至关重要的。
一、搅拌釜的生产控制方案搅拌釜是制造不同种类化学品的关键设备，如溶剂、染料、化肥、化合物等。
为了有更精确的生产，需要将生产控制方案分为两种类型，即温度控制方案和搅拌控制方案。
温度控制方案是控制搅拌釜的温度，精度有时会达到0.1°C。
另一种类型是搅拌控制方案，它控制搅拌釜的搅拌速度，产生的速率在0到1000rpm之间变化，在不同的生产阶段中，需要不同的搅拌速率。
二、实验室制备控制方案如果您在实验室工作过的话，一定知道实验室制备是化学实验的一部分。
实验室中的制备控制方案是为了使实验结果更有准确性。
在实验制备过程中，人工操作极其重要，因此必须考虑最佳配料和混合的顺序。
在实验过程中，实验室制备控制方案需要考虑某些因素，如温度、压力、混合顺序以及反应时间。
控制这些因素可以保证出现更准确的试验结果，保证实验工作的成功。
三、反应釜的生产控制方案反应釜是大型化工生产中重要的部分。
在生产单元中，哪怕只是一个反应釜的故障或停滞，都可能导致生产的全面停顿，因此，在反应釜的生产过程中，控制方案也是一个重要的措施。
反应釜的生产控制方案通常分为两类，即；温度控制方案和压力控制方案。
例如，在进行合成Nylon-6的反应釜中，需要控制反应温度、压力和混合速度。
在产生热反应时，需要控制反应浓度和混合速度，并对浓度进行实时监测。
四、污水处理控制方案化工工业中，污水处理是非常重要的一环，主要是为环境保护提供支持。
为了达到处理效果，需要根据废水的物理化学性质进行处理。
处理方案的主要目标是达到废水排放标准。
污水处理的控制方案包括PH值控制方案，氧化还原离子的控制方案以及重金属污染成分的控制方案。
在化工行业中，各种单元间相互关联，需要不同的控制方案来确保生产流程的正常和顺利，其中比较重要的单元包括：搅拌釜、实验室制备、反应釜和污水处理。
典型化工单元的控制方案
第四节 化学反应器的自动控制
改变传热量 由于大多数反应釜均有传热面，引入或移去反应热，所以用改变引入传热量多少的方法就能实现温度控制。 图11-34 改变加热剂或冷却剂流量控制釜温
第四节 化学反应器的自动控制
常见的温度控制方案有： 改变进料浓度 改变进料温度 改变段间进入的冷气量
固定床反应器是指催化剂床层固定于设备中不动的反应器，流体原料在催化剂作用下进行化学反应以生成所需反应物。
固定床反应器的自动控制
第四节 化学反应器的自动控制
图11-38 改变进料浓度控制反应器温度
01
添加标题
图11-39 用载热体流量控制温度
02
添加标题
第四节 化学反应器的自动控制 图11-40 用旁路控制温度 图11-41 用改变段间冷气量控制温度 图11-42 用改变段间蒸汽量控制温度
2.保证平稳操作
为了保证塔的平稳操作，必须把进塔之前的主要可控干扰尽可能预先克服，同时尽可能缓和一些不可控的主要干扰。 为了维持塔的物料平衡，必须控制塔顶馏出液和釜底采出量，使其之和等于进料量，而且两个采出量变化要缓慢，以保证塔的平稳操作。 塔内的持液量应保持在规定的范围内。控制塔内压力稳定，对塔的平稳操作是十分必要的。
第一节 流体输送设备的控制方案
3.调节转速
压气机的流量控制可以通过调节原动机的转速来达到，这种方案效率最高，节能最好。 问题在于调速机构一般比较复杂，没有前两种方法简便。
第二节 传热设备的自动控制
化工生产的传热设备：
换热器、再沸器、冷凝器、加热炉等 传热目的不同，被控变量不同。多数情况下，被控变量是温度。
第五节 生化过程的控制
4.pH值控制 在发酵过程中为控制pH值而加入的酸碱性物料，往往就是工艺要求所需的补料基质，所以在pH控制系统中还须对所加酸碱物料进行计量，以便进行有关离线参数的计算。 图11-50 连续流加pH控制 图11-51 脉冲式流加pH控制
石油大学化工仪表第十六章 典型操作单元的控制方案
图16-11 将工艺介质分路的控制方案
测量仪表与自动化
二、加热炉的控制 1、加热炉的温度控制方案 加热炉的主要质量指标是工艺介质经加热炉加热后的出口 温度。不少加热炉对出口温度有严格的要求，允许波动范围仅 为1—2℃。影响出口温度的干扰有：工艺介质的流量、温度、 组分；燃料油（或气)压力、成分(或热值)；燃料油的雾化情 况；空气过量情况；喷嘴阻力及烟囱抽力等。这些干扰中有的 可控，有的则不可控。 加热炉温度控制系统的操纵变量一般是燃料油(或燃料气) 的流量。 （1）单回路控制系统 （2）炉出口温度与炉膛温度的串级控制 （3）炉出口温度与燃料油（或气）流量的串级控制 （4）炉出口温度与燃料油（或气）压力的串级控制 （5）前馈-反馈控制系统
图16-8 控制载热体流量控制方案
图16-9 控制载热体流量串级控制方案
测量仪表与自动化
当主要干扰是生产负荷（即工艺介质），且工艺对出口温 度要求较高时，可采用前馈—反馈控制方案。 2、工艺介质分路
TT TC 载 热 体
∑ FY
TC 载热体
TT
FT
工艺介质 工艺介质
图16-10 控制载热体流量的前馈-反馈控制方案
测量仪表与自动化
1、汽包水位控制系统 （1）单冲量水位控制系统 （2）双冲量水位控制系统
蒸汽 汽 包 省 煤 器 给 水 LC 给水 LT FT 蒸汽
IF
LT LC
IC
∑
I
I0
图16-19
单冲量水位控制系统
图16-20
双冲水位控制系统
测量仪表与自动化
（3）三冲量水位控制系统
蒸汽 FT LT LC FT LT LC
测量仪表与自动化
三、锅炉设备的控制 锅炉设备的控制任务主要是根据生产负荷的需要，供应一 定规格(压力、温度等)的蒸汽，同时使锅炉在安全、经济的条 件下运行。 主要包括： (1)锅炉供应的蒸汽量适应负荷变化的需要或保持给定 负荷； (2)锅炉供给用汽设备的蒸汽压力保持在一定范围内； (3)过热蒸汽温度保持在一定范围内； (4)汽包中的水位保持在一定范围内； (5)保持锅炉燃烧的经济性和安全运行； (6)炉膛负压保持在—定范围内。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
25
第二节 传热设备的自动控制
2.控制换热器的有效换热面积
图17-18 用凝液排出 量调温度
图17-19 温度-液位串 级系统
图17-20 温度-流量 串级系统
26
第二节 传热设备的自动控制
两种方案比较
控制蒸汽流量法
优点：简单易行、过渡过程时间短、控制迅速。
缺点：需选用较大的蒸汽阀门、传热量变化比较 剧烈，有时凝液冷到100℃以下，这时加热器内蒸 汽一侧会产生负压，造成冷凝液的排放不连续， 影响均匀传热。
图17-7 往复泵的 特性曲线
10
第一节 流体输送设备的自动控制
三、压气机的自动控制方案 压力机的分类
其作用原理不同可分为离心式和往复式两大类；
按进、出口压力高低的差别，可分为真空泵、鼓 风机、压缩机等类型。
11
第一节 流体输送设备的自动控制
1.直接控制流量
对于低压的离心式鼓风机，一般可在其出口直 接用控制阀控制流量。由于管径较大，执行器可采 用蝶阀。其余情况下，为了防止出口压力过高，通 常在入口端控制流量。因为气体的可压缩性，所以 这种方案对于往复式压缩机也是适用的。
工作原理 基于当控制阀的开度变化 时，会引起氨冷器内汽化压力 改变，于是相应的汽化温度也 就改变了。
图17-23 用汽化压力调 温度
31
第二节 传热设备的自动控制
这种方案控制作用迅速，只要汽化压力稍有变 化，就能很快影响汽化温度，达到控制工艺介质出 口温度的目的。但是由于控制阀安装在气氨出口管 道上，故要求氨冷器要耐压，并且当气氨压力由于 整个制冷系统的统一要求不能随意加以控制时，这 个方案就不能采用了。
2.精馏塔的精馏段温控
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17-26 精馏段温控的控制方案示意图
37
第三节 精馏塔的自动控制
精馏段温控的主要特点与使用场合： ① 采用了精馏段温度作为间接质量指标，因此它能 较直接地反映精馏段的产品情况。当塔顶产品纯度要 求比塔底严格时，一般宜采用精馏段温控方案。 ② 如果干扰首先进入精馏段，采用精馏段温控就比 较及时。
三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制
1.控制冷却剂的流量
该方案不以液位为操纵变量，但 液位不能过高，过高会造成蒸发空间 不足，使出去的氨气中夹带大量液氨， 引起氨压缩机的操作事故。 这种控制方案带有上限液位报警， 或采用温度-液位自动选择性控制， 当液位高于某上限值时，自动把液氨 阀关小或暂时切断。
图17-5 改变转速的方案
8
第一节 流体输送设备的自动控制
2.控制泵的出口旁路
该方案由于 高压流体的部分 能量要白白消耗 在旁路上，故经 济性较差。
图17-6 改变旁路流量
9
第一节 流体输送设备的自动控制
3.改变冲程 s
计量泵常用改变冲 程s来进行流量控制。 冲程s的调整可在停泵 时进行，也有可在运转 状态下进行的。
图17-10 控制压缩机旁路方案
14
第一节 流体输送设备的自动控制
3.调节转速
压气机的流量控制可以通过调节原动机的 转速来达到，这种方案效率最高，节能最好。 问题在于调速机构一般比较复杂，没有前 两种方法简便。
15
第一节 流体输送设备的自动控制 “喘振”现象
当负荷降低到一定程度时,气体的排送会出现强烈的 振荡,从而引起机身的剧烈振动。这种现象称为“喘振”。 喘振会造成事故,操作中必须防止喘振现象产生。 防喘振的控制方案有很多种,其中最简单的是旁路控 制方案。
图17-14 用载热体旁路 控制温度
21
第二节 传热设备的自动控制
3.控制被加热流体自身流量
只能用在工艺介 质的流量允许变化 的场合。
图17-15 用介质自身流量调温度
22
第二节 传热设备的自动控制
4. 控制被加热流体自身流量的旁路
当被加热流体的总流 量不允许控制，而且换热 器的传热面积有余量时 ， 可将一小部分被加热流体 由旁路直接流到出口处 ， 使冷热物料混合来控制温 度。
图17-3 改变泵的转速 调流量
5
第一节 流体输送设备的自动控制
3.控制泵的出口旁路
将泵的部分排出量重新送回到 吸入管路，用改变旁路阀开启度的 方法来控制泵的实际排出量。 控制阀装在旁路上，压差大， 流量小，因此控制阀的尺寸较小。
图17-4 改变旁路阀调 流量
该方案不经济，因为旁路阀消耗一部分高压液体能量， 使总的机械效率降低，故很少采用。
27
第二节 传热设备的自动控制
控制换热器的有效换热面积法 缺点：控制通道长、变化迟缓，且需要有较大 的传热面积裕量。 优点：防止局部过热，对一些过热后会引起化 学变化的过敏性介质比较适用。另外，由于蒸 汽冷凝后凝液的体积比蒸汽体积小得多，所以 可以选用尺寸较小的控制阀门。
28
第二节 传热设备的自动控制
6
第一节 流体输送设备的自动控制
二、往复泵的自动控制方案
往复泵多用于流量较小、压头要求较高的场合， 它是利用活塞在汽缸中往复滑行来输送流体的。 往复泵提供的理论流量可按下式计算
Q理＝60nFs
m / h
3
（17-1）
7
第一节 流体输送设备的自动控制
1.改变原动机的转速
该方案适用于以蒸汽 机或汽轮机作原动机的场 合，此时，可借助于改变 蒸汽流量的方法方便地控 制转速。
图11-25 用冷却剂流 量控制温度
29
第二节 传热设备的自动控制
2.温度与液位的串级控制
该方案的实质是改变传热 面积。但采用了串级控制，将 液氨压力变化而引起液位变化 的这一主要干扰包含在副环内， 从而提高了控制质量。
图17-22 温度-液位串级控制
30
第二节 传热设备的自动控制
3.控制汽化压力
化工仪表及自动化
典型化工单元的控制方案
内容提要
流体输送设备的自动控制
离心泵的自动控制方案 往复泵的自动控制方案 压缩机的自动控制方案
传热设备的自动控制
两侧均无相变化的换热器控制方案 载热体进行冷凝的加热器自动控制 冷却剂进行汽化的冷却器自动控制
精馏塔的自动控制
精馏塔的干扰因素及对自动控制的要求
Q G1c1 T1 T2 G2c2 t2 t1
图17-12 改变载热体 流量控制温度
18
第二节 传热设备的自动控制
传热过程中传热的速率可按下式计算
Q KFtm
整理后，得
G2c2 t2 t1 G2c2 T1 T2 KFtm
KFt m t2 t1 G2c2
Hale Waihona Puke 41第四节 化学反应器的自动控制
一、化学反应器的控制要求
(1)质量指标
化学反应器的质量指标一般指反应的转化率或反应 生成物的规定浓度。 如聚合釜出口温差控制与转化率的关系为
1
内容提要
精馏塔的控制方案
化学反应器的自动控制
化学反应器的控制要求 釜式反应器的温度自动控制 固定床反应器的自动控制 流化床反应器的自动控制
2
第一节 流体输送设备的自动控制
一、离心泵的自动控制方案
离心泵流量控制的目的是要将泵的排出流量恒定于 某一给定的数值上。 离心泵的流量控制大体的三种方法
第三节 精馏塔的自动控制
3.精馏塔的温差控制
采用温差作为衡量质量指标的间接变量，是为了消 除塔压波动对产品质量的影响。
注意：温差与产品纯 度之间并非单值关系。
图17-27 ΔT-X曲线
40
第三节 精馏塔的自动控制
4.按产品成分或物性的直接控制
能利用成分分析器，例如红外分析器、色谱仪、 密度计、干点和闪点以及初馏点分析器等，分析出塔 顶（或塔底）的产品成分并作为被控变量，用回流量 （或再沸器加热量）作为控制手段组成成分控制系统， 就可实现按产品成分的直接指标控制。
Q G1c1 t2 t1 G2
传热速率方程式仍为
Q G2 KFtm
24
第二节 传热设备的自动控制
当被加热介质的出口温度t2 为被控变量时，常采 用下述两种控制方案。
1.控制蒸汽流量
通过改变加热蒸汽量来稳定 被加热介质的出口温度。当阀前 蒸汽压力有波动时，可对蒸汽总 管加设压力定值控制，或者采用 温度与蒸汽流量（或压力）的串 级控制。
38
第三节 精馏塔的自动控制
在采用精馏段温控或提馏段温控时，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或塔底以上几 块塔板的灵敏板上，以灵敏板的温度作为被控变 量。
39
35
第三节 精馏塔的自动控制
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。 （2）当干扰首先进入提馏段时，用提馏段温控就 比较及时，动态过程也比较快。
36
第三节 精馏塔的自动控制
16
第一节 流体输送设备的自动控制
旁路控制方案
图17-11 简单的防喘振方案
17
第二节 传热设备的自动控制
一、两侧均无相变化的换热器控制方案
1. 控制载热体的流量
图17-12表示利用控制载热 体流量来稳定被加热介质出口 温度的控制方案。采用传热基 本方程式的工作原理。 若不考虑传热过程中的热损失
33
第三节 精馏塔的自动控制
2.精馏塔对自动控制的要求
保证质量指标 保证平稳操作