发布时间 : 星期三 文章基于DCS丁醇塔精馏系统控制系统更新完毕开始阅读0e9f0c2a3169a4517723a3c4
第2章 工艺过程分析
2.1 精馏系统工艺过程分析
2.1.1 工艺流程简介
本设计以C12深加工装置中丁醇分馏段为背景，C12经脱焦加氢生成醇类再经过丁醇塔分馏得到 正—异丁醇。本流程是利用精馏方法，在丁醇塔中将丁醇从塔釜混合物中分离出来。精馏是将液体混合物部分气化，利用其中各组分相对挥发度的不同，通过液相和气相间的质量传递来实现对混合物分离。本装置中将丁醇塔釜混合物部分气化，由于丁醇的沸点较高，，又C5 C6等中间馏分与C4的沸点相近，不易挥发，故采用负压精馏，泡点进料与导热油炉加热。经气化的蒸汽冷凝，可得到丁醇组成高于原料的混合物，经过多次气化冷凝，即可达到分离混合物中丁醇的目的。
原料为117.5℃丁醇塔的釜液(主要有C4、C5、C6、C7、C8、重组分等)，由丁醇塔的第16块板进料(全塔共32块板),进料量由流量控制器控制。灵敏板温度由温度调节器通过调节再沸器加热蒸汽的流量来控制提馏段灵敏板温度，从而控制丁醇的分离质量。
丁醇塔塔釜液（主要为C5以上馏分）一部分作为产品采出，一部分经再沸器部分汽化为蒸汽从塔底上升。塔釜的液位和塔釜产品采出量由液位和流量组成的串级控制器控制。再沸器采用导热油加热。塔釜蒸汽缓冲罐液位由液位控制器调节底部采出量控制。
塔顶的上升蒸汽（C4馏分和少量C5馏分）经塔顶冷凝器全部冷凝成液体，该冷凝液靠位差流入回流罐。塔顶压力采用分程控制：在正常的压力波动下，通过
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调节塔顶冷凝器的冷却水量来调节压力，当压力超高时，压力报警系统发出报警信号，流量控制器调节塔顶至回流罐的排气量来控制塔顶压力调节气相出料。操作压力，高压控制器将调节回流罐的气相排放量，来控制塔内压力稳定。冷凝器以冷却水为载热体。回流罐液位由液位控制器调节塔顶产品采出量来维持恒定。回流罐中的液体一部分作为塔顶产品送下一工序，另一部分液体由回流泵送回塔顶作为回流，回流量由流量控制器控制。 2.1.2 工艺过程分析
精馏塔的操作是从物料平衡、热量平衡、相平衡及精馏塔的性能等几个方面考虑的，通过控制系统建立并调节塔的操作条件，使精馏塔满足分离要求。
精馏塔操作控制的典型参数中，有六个流量参数：进料量、塔顶和塔釜产品流量、冷凝量、蒸发量和回流量。此外，还有压力、塔釜液位、回流罐液位、塔顶产品组成和塔釜产品组成等参数。
压力和液位控制是为了建立塔稳定操作条件。液位恒定阻止了液位积累，压力恒定阻止了气体积累。对于一个连续系统，若不阻止积累就不可能取得稳态操作，也就不可能稳定。压力是精馏塔操作的主要控制参数，压力除影响气体积累外，还影响冷凝、蒸发、温度、组成、相对挥发度等塔内发生的几乎所有过程。
产品组成控制可以直接使用产品组成测定值，也可以采用代表产品组成的物性，如密度、蒸汽压，最常用的是采用灵敏点温度。 1.压力控制
精馏塔对压力的平衡要求很严格。一旦压力大幅度波动，塔底液位、回流液位紧跟着波动，进而影响到物料平衡、热量平衡、相平衡三大平衡，从而使整个
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操作系统处于不平稳状态，影响到产品质量及产量。例如从提高产品质量来说，压力越高，沸点越接近，气液两相越难分离，显然降低压力可以提高产品质量。但降低操作压力是以增加冷却介质的用量或降低冷却介质温度为前提的，因此降低操作压力是有限度的。由此可见，压力控制对精馏塔的操纵有主导作用。
一般情况下，冷却介质、加热介质的温度、压力、流量都会影响到压力的平稳，因此可以根据控制要求选择其中之一作为操纵变量来控制精馏塔的操作压力。 2.液位控制
（1）塔底液位控制：塔底液位既不能空也不能满，塔底液位满，容易淹住返塔口，照成热虹吸效果差，影响重沸器换热效果。塔底液位空，易造成重沸器内液体液化气蒸干，蒸干后，再有液化气下到重沸器，马上急剧汽化，冲塔造成整个塔的操作全部混乱。
塔底液化气主要受塔底产品产出量、塔压力、塔底温度等影响，可根据造成塔底液位变化的原因进行调节。一般塔底液位用塔底产品产出量进行控制。 （2）回流罐液位控制：回流罐液位既不能满更不能空。回流罐空，造成回流泵抽空停泵，则全塔停工。回流罐满，造成塔内气相介质无法冷却，使得塔内压力急剧上升，易造成安全阀起跳或全塔操作混乱。
影响回流罐液位的因素有塔顶产品产出量、压力、底温、顶温、回流量等。一般回流罐液位用底温或塔顶产品产出量进行控制。 3.流量控制
精馏塔操作控制中有六个流量参数：进料量、塔顶和塔釜产品流量、冷凝量、蒸发量和回流量。而流量的波动又会影响到压力的平稳，所以精馏塔的流量控制
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是必不可少的。但是，并不是说所有的流量都要控制，不同的控制方案选择的控制流量参数也不同，精馏塔的控制一般包括物料平衡控制方案和热量平衡控制方案，可以根据所选择的控制方案来选择需要控制的流量参数。 4.温度控制
温度控制是最常用的产品组成控制手段。温度控制的前提是控制温度能正确反应其组成的变化。若温度控制不能与组成很好关联，或对组成变化反应不灵敏，则温度控制将失去作用，因此，一般采用提馏段灵敏板温度作为主参数，以实现对塔的间接分离质量控制。
第3章 控制方案设计
3.1精馏系统控制方案设计
在精馏塔结构一定时，可通过增加回流比来达到产品要求，但是很少采用这种方法控制。而通过改变物料平衡分配控制，较改变回流比控制灵敏几倍，因此，在这里对于精馏系统采用物料平衡控制。物料平衡控制方案是精馏塔最常用的控制方案。此控制方案通过调节进出塔的物料流量控制产品组成、回流量或加热量作为自由变量。对于物料平衡控制，进料和两个产品流量只能固定一个作为自由流。那是因为若进料和其中一个产品固定，则另一产品必然是它们之差，否则将产生积累，这样就变成了产品组成控制。 1.压力控制回路
压力点取在丁醇塔塔顶出口管线上。该丁醇烷塔采用热旁路控制压力，为了
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