精馏塔自控系统设计开题报告.doc

昆明理工大学毕业设计（论文） 开 题 报 告 题 目： 精馏塔自控系统应用设计 学 院： 信息工程与自动化学院 专 业： 学生姓名： 指导教师： 日 期： 2015/3/13 毕业设计（论文）的主要内容： 主要内容：1了解精馏塔的工艺过程及相关监控参数；2完成监控系统方案设计；3完成设备软硬件选型；4完成系统配柜设计及接线图设计；5完成系统编程设计； 选题的意义和目的： 精馏是化工、石油化工、炼油生产过程中应用极为广泛的传质传热过程。精馏的目的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的纯度要求。精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即同一温度下各组分的蒸汽分压不同，使液相中轻组分转移到气相，气相中的重组分转移到液相，实现组分的分离。 近年来，随着石油和化工工业的飞速发展及市场经济的要求，精馏产品越来越广泛，纯度越来越高，这要求不仅要对精馏方法、设备加以改进，对与其相适应的自动控制也同样提出了更为广泛更高层次的要求。 人们对控制系统的控制精度，响应速度，系统稳定性与适应能力的要求越来越高[1]。而实际工业生产过程中的被控对象往往具有非线性，时延的特点，应用常规的控制手段很难以打达到理想的控制效果，研究对非线性，时延对象的先进控制策略，提高系统的控制水平，具有重要的实际意义，然而，当前的学术研究成果与实际生产应用技术水平并不是同步的，甚至相差几十年，究其原因固然是多方面的，但是，主要的原因在于理论研究尚缺乏实际背景的支持，理论的算法一旦应用于现场就会遇到各种各样的实际问题，制约了其应用的前景，在目前尚不具有在实验室中复现真实工业过程条件的今天，开发经济实用的具有典型对象特性的实验装置无疑是一条探索将理论成果转化为应用技术的捷径。 作为石油化工生产过程中最常见且 最重要的分离设备之一。在控制理论发展的 早期阶段，精馏控制就受到了人们的极大关注，精馏过程的控制问题一直是过程控制领域的重要课题。随着现代工业的发展，人们的研究重点转移到把理论研究的成果应用到实际的工业生产装置上去，使工业精馏塔实现更高层次的控制，在保证质量的前提下，进一步提高经济效益。 精馏塔是一个多输入多输出的多变量过程，内在机理较复杂，动态响应迟缓，变量之间相互关联，滞后大，模型阶次高，动态响应慢，非线性严重，控制变量多，控制回路关联性强，在线测量困难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。通过熟悉精馏塔系统的动态特性，掌握其数学模型及对开环系统进行根轨迹和频率特性分析，对精馏塔系统设计PID控制器，并进行参数整定，形成一个性能较高且容易实现的控制系统，在保证对被控变量的控制效果前提下，实现对操纵变量的优化，即能耗降低。基于MATLAB环境的仿真软件用于模拟精馏过程的变化，十分简单[3]。这一课题的研究在化工生产中，尤其在石油化工、有机化工、高分子化工、精细化工、医药、食品等领域都具有很大的应用意义。 文献综述内容（在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，） 精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用. 精馏塔是精馏过程中关键的设备，它是一个非常复杂的现象。在精镏操作中，被控变量多，可以选用的操作变量亦多，它们之间又可以有各种不同组合，所以控制方案亦多。由于精馏塔对象的通道很多，反应缓慢，内在机理复杂，变量之间相互关联，加以对控制要求又较高，因此必须深入分析工艺特征，总结实验经验，结合具体情况，才能设计出合理的控制方案。 精馏塔是化工生产中分离互溶液体的典型分离设备。它是依据精馏原理对液体进行分离，即在一定压力下，利用互溶液体混合物和组分的沸点或饱和蒸汽压不同，使轻组分（即沸点较低或饱和蒸汽压较高的成分）汽化经多次部分液相汽化和部分气相冷凝，使气相中的轻组分和液相中的重组分浓度逐渐升高，也就是说在提馏段上升的轻组分的易挥发组分逐渐增多，难挥发组分逐渐减少，而下降液体重易挥发组分逐渐减少，难挥发组分逐渐增多，从而实现分离目的，满足化工连续化生产的需要。精馏塔塔釜温度控制的稳定与否直接决定了精馏塔的分离质量和分离效果，控制精馏塔的塔釜温度是保证产品高效分离，