精馏塔

课题名称：精馏塔装置精馏工段自控系统设计专业班级：

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目录

一、精馏塔装置的工艺流程

二、自控方案的选择

三、仪表选型说明

四、节流装置或调节阀的数据计算

五、总结

附录：工艺管道及控制流程图

仪表盘正面布置图

仪表盘背面电气接线图

一、精馏塔装置的工艺流程

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产品质量、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。

精馏就是将一定浓度的溶液送入精馏装置，是其反复地进行部分汽化和部分冷凝，从而得到预期的塔顶与塔底产品的操作。文成这一操作过程的相应设备除精馏塔外，还有再沸器、冷凝器、回流罐和回流泵等辅助设备。本次设计采用了连续精馏装置的流程详见图纸。精馏是化工、石油化工、炼油生产中应用极为广泛的传质传热过程，其目的是将混合物中各组分分离，达到规定的纯度。

精馏过程的实质，就是利用混合物中个组分具有不同的挥发度，即在同一温度下各组分的蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分转移到气相中，而气相中的重组分转移到液相中，从而实现分离的目的。

一般精馏装置由精馏塔塔身、冷凝器、回硫罐以及再沸器等设备组成。精馏就是将一定浓度的溶液送入精馏装置，使其反复地进行部分汽化和部分冷凝，从而得到预期的塔顶与塔底产品的操作。完成这一操作过程的相应设备除精馏塔外，还有再沸器、冷凝器、回流罐和回流泵等辅助设备。在实际生产过程中，精馏操作可分为歇间精馏和连续精馏两种。目前，工业上一般所采用的连续精馏装置的流程如图1.1所示。

图1.1 连续精馏装置的流程

在连续精馏过程中，原料液连续不断地进入塔内，塔顶产品和塔釜产品也连

续不断地分别从塔顶和塔釜取走，当操作达到稳定时，每层塔板上液体和蒸汽的浓度均保持不变，而且原料、塔顶产品和塔釜的浓度和流量也都保持定值。

精馏过程可以在常压下进行也可以在高于或低于大气压力下进行。当所分离的溶液在常压下是气相时，则必须在加压下进行精馏；而分离高沸点的溶液，则常常在减压（真空）下、进行精馏。

本设计的目的是将含有少量甲醇的进料进行再分离，以回收甲醇，可以减少公害有利于环保。

进料进入精馏塔之后，塔顶蒸出的甲醇蒸汽，经冷凝器冷凝后流入回流罐，从回流罐出来的冷凝液一部分冷却后作为本工序的产品输出另一部分由回流泵打入塔顶回流；从塔底采出的塔釜液经冷却器冷却后作为污水排放。

二、自控方案的选择

本塔的产品质量指标有二个：一是塔顶馏出液甲醇纯度>90%,二是塔底排放的污水（即塔釜液）含甲醇量<0.05％。为减少公害，确保环保要求的排放指标，对塔底釜液中的甲醇含量绝对不能超过控制指标，而塔顶馏出液甲醇纯度只要控制在规定的范围内便是合格，故选取塔底釜液中甲醇含量作为最终产品质量指标予以控制。

精馏塔最直接的质量指标当然是产品成分及含量，而检测成分及含量的仪表当然是分析仪表。但分析仪表采样周期长、反应缓慢，有滞后大、在线可靠性差的缺点，因此，它们的应用仍然是有限的。

最常用的间接质量指标是温度。因为对于一个二元组分精馏塔来说，在一定压力下，沸点和产品纯度之间有单值的函数关系。如果压力已恒定，则塔板温度就间接反映了成分及含量。也就是说控制了某点的温度，就等于控制了该点的产品质量。因此，本设计选取了塔底温度作为控制产品质量指标的被控变量。

因为被控变量是塔底温度，而进料又全为液相，一旦F变化首先影响的是塔底温度和轻组分X；加之回流量又大，故按塔底质量指标控制原则，设计了以塔底温度直接控制加热量为核心的间接物料平衡控制方案。该方案滞后小、反应迅速，对克服进入提馏段的扰动和保证塔底产品质量有利。

该方案有三套调节系统，虽然各自独立，自成系统，有分而治之之态，但都

有内在联带关系，只有整体投运并正常调节，才能有效地进行物料平衡和热量平衡，达到控制产品质量指标的目的。

（1）塔底温度调节系统（TIC-101）

目的是通过塔底温度控制再沸器加热量，使物料平衡和热量平衡之间有了一定关联，使温度恒定。

（2）再沸器液面调节系统（LIC-101）

因为D/F已固定，从物料平衡方程式可知，B只能在通过再沸器液面调节系统，首先在维持再沸器液面一定的前提下，多余者经调节阀排除塔外。可见排放污水量B并不固定，只有这样才能达到物料平衡。

（3）回流量定值调节系统（FIC-101）

塔顶汽相冷凝液作为回流自塔顶输入，是进料的补充，在F和加热量一定时，若再恒定回流量L，也就相应确定了D和B。可见，对回流量设定值的改变，有助于物料平衡和调整塔的运行工况。故在回流泵的出口设置了对回流量的定值调节，其给定值由人工设定。

三、仪表选型说明

在该系统设计中，所用到的仪表有现场指示仪表和控制室仪表。在选型时大都采用DDZ－Ⅲ型系列。

（1）回流泵压力指示：

变送器：选用DBY－1300型压力变送器。

概述：DBY型压力变送器是DDZ－Ⅲ型电动组合仪表中变送仪表的一个品种，用以连续测量液体、气体或蒸汽的压力及负压，也可以测量开口容器的液位、并把被测介质的参数转换成为4～20mA的直流信号输出。它与Ⅲ型电动组合仪表中的其它仪表及工业巡回检测装置等组合成各种测量、记录、调节及控制等系统。

技术参数：

输出信号：4～20mA.DC 负载电阻：250～350Ω

工作条件：

环境温度：-25～+60℃相对湿度：≤95％

工作振动：频率≤25Hz全振幅≤0.1mm

周围空气中不应含有对铬、镍镀层、有色金属及其合金其腐蚀作用的介质。

电源电压：24V.DC 功耗：6W

指示仪：选用XMZ-105数字显示仪

技术参数：

输入信号：0～10mA,4～20mA,0～5V,1～5V

量程显示：-1999～＋1999大数码

精度等级：0.5

外形尺寸(mm)：96×96,160×80,80×160

（2）再沸器液面调节系统

变送器：选用DBUT－4220浮筒液位变送器。

概述：DBUT型液位变送器是DDZ－Ⅲ型电动组合仪表中变送仪表的一个品种，用以连续测量开口容器或受压容器中的液位、不同比重液体的界面及液体的比重。并将被测介质的参数转换成为4～20mA直流信号输出。它与Ⅲ型电动组合仪表中的其他仪表及工业巡回检测装置和计算机等可组合成各种测量记录、调节及控制系统。

技术参数：

输出信号：4～20mA.DC 负载电阻：250～350Ω静压误差： 3％

工作条件：

环境温度：-25～+60℃相对湿度：≤95％

工作振动：频率≤25Hz全振幅≤0.1mm

周围空气中不应含有对铬、镍镀层、有色金属及其合金其腐蚀作用的介质。

电源电压：24V.DC 功耗：6W

控制器：选用DTZ-2100型全刻度指示调节仪。

（3）回流量定值调节系统

变送器：选用DBLB－5020靶式流量变送器。

概述：DBLB型靶式流量变送器是DDZ－Ⅲ型电动组合仪表中变送仪表的一个品种，用以连续测量高粘度介质和带有悬浮颗粒介质的流量，也可以用来测量一般液体的流量。并将被测介质的参数转换成为4～20mA直流信号输出，使用本仪表不需要安装截留装置，可以直接安装在管道上。