浅析精馏塔自动调节的方法和思路

精馏技术是应用最广和规模最大的传质分离过程,广泛应用于石油化工、精细化工等领域,用来对液相混合物进行分离或提纯,精馏需要用到的设备就是精馏塔,它是一种塔式气液接触装置 。为使产品质量符合要求,就需要对精馏塔工艺参数进行调节,那么精馏塔自动调节的思路和方法是什么?

浅析精馏塔自动调节的方法和思路

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什么是精馏塔自动调节?要实现平稳操作,生产过程必须要在规定的温度、压力、浓度等工艺参数条件下进行 。但因为各种原因,这些参数总会发生一些变化,与工艺参数规定值发生偏离 。为了保持参数稳定,就必须对工艺过程施加一个作用来消除这种偏差,从而使参数回到规定值上,这样的控制过程就是精馏塔生产过程的调节 。
如果由仪表及必要的装置代替人工来完成调节过程而使人脱离直接操作的岗位,就称为自动调节 。自动调节能够代替人的体力劳动,改善劳动环境,提升生产效益,在化工生产过程有着十分广泛的应用 。
精馏塔自动调节思路精馏装置是一个多输入、多输出的系统,干扰因素多,如进料流量、进料组成、进料热状况、冷剂温度、热剂温度、环境温度、大气压力等 。
精馏塔被控变量的影响因素多,调节手段也多,一般靠塔顶馏出液流量 D、塔底产品流量 W、回流量 L、冷却剂流量和加热剂流量(可简化为 D、W、L、V)来调节,将它们称为操纵变量 。
精馏塔自动调节方法当产品质量偏离指标时,通常采用以下两类办法达到自动调节的目的 。
D 和 W 对产品纯度的影响
利用 D、W 调节塔顶、塔底产品纯度 x、xw 称为直接物料平衡调节或质量平衡调节 。
精馏塔全塔总物料衡算式:F=D+WⅣ
全塔轻组分物料衡算式:xF=DxD+WxW
塔底产品纯度通常很高,xW→0,FxF ≈DxD,xD≈ FxF/D,xD与 D 成非线性关系,当塔顶产品质量不合格时,最有效的办法是减小 D,从而增大 xD 。
同理,全塔重组分物料衡算式:F(1- xF)=D(1- xD)+W(1- xW),塔顶产品纯度通常很高,xD→1,F(1-xF)≈W(1-xW),XW≈ 1- F(1-x ) / w· xW与W 亦成非线性关系,当塔底产品质量不合格时,最有效的办法是减小 W,从而增大 xW 。
【浅析精馏塔自动调节的方法和思路】L 和 V 对产品纯度的影响
如果蒸气流量 V 不变,增加回流量 L,就会减小 馏出液流量 D,从而改变 xD,通过 L 来控制 xD,称为精馏段间接物料平衡控制 。同理,对提馏段作物料平 衡 L′=V′+W,式中 L′和 V′分别是进入塔釜的液相回流量和离开塔釜的蒸气流量 。
在 L′不变的情况下,增加上升蒸气流量就等于减少釜液流出量 。因此,把 V′当作操纵变量来控制 xB,就称为提馏段间接物料平衡控制 。L、V、L′和 V′ 分别与塔顶冷却量和塔釜加热量相关,于是借助 L 和 V′对 xD、xW 的调节又称为能量平衡调节 。
总结虽然精馏塔的控制方案众多,但它们的调节思路不外乎物料平衡调节和能量平衡调节 。在正常工况下,通过物料平衡来控制产品纯度远比用能量输入有效 。

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