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精馏塔系统设计毕业论文 目录 精馏塔自控系统设计 I 摘 要 I Monitoring and Controlling System Design of Distillation II Abstract II Keywords: automation; batch distillation system; DCS; computer control system III 第一章 绪 论 1 1.1 精馏塔控制的研究背景及意义 1 1.2 精馏塔控制的研究现状 1 1.3精馏塔控制存在的问题及必威体育精装版发展 2 第二章 精馏塔控制的原理和工艺要求 4 2.1 精馏塔分馏原理 4 2.2 精馏塔的控制要求及主要扰动 5 2.2.1 精馏塔的控制要求 5 2.2.2 精馏塔的干扰因数特性 6 2.3 精馏塔的控制目标 9 2.3.1 质量指标 9 2.3.2 产品产量和能量消耗 9 2.4 精馏塔装置的工艺流程 11 第三章 精馏塔控制方案设计 13 3.1 精馏塔控制方案 13 3.1.1提馏段参数控制 13 3.1.2精馏段参数控制 14 3.1.3精馏塔的温差控制及双温差控制 16 3.2 乙烯精馏塔装置的控制方案 19 3.3 精馏塔工艺因数影响及系统维护 23 3.3.1工艺因数影响 23 3.3.2故障分析及系统维护 24 第四章 DCS系统选型 25 4.1 DCS系统概述 25 4.2 DCS系统的结构与特点 26 4.2.1 DCS系统的基本组成 26 4.2.2 DCS系统的特点 27 4.2.3 DCS系统的传输媒介 28 4.2.4 DCS通讯网络 29 4.2.5 JX-300XP系统简介 31 4.2.6测控仪表选型 38 第五章 控制系统在DCS中的实现 41 5.1控制站及操作站组态 43 5.1.1控制站组态 43 5.1.2操作站组态 44 第六章 控制系统的设计 47 6.2塔釜液位控制系统的设计 62 6.2塔釜温度控制系统的设计 64 6.3冷却水流量控制系统的设计 68 6.3.1涡流流量计的工作原理 68 6.4回流比自动控制系统的设计 69 6.4.1比值系统组成原理 69 6.4.2工作原理 70 6.5 精馏塔的监控测试点的确定 72 6.6其他控制量的控制趋势图 74 6.6.1系统总貌图 74 6.6.2塔釜压力趋势图 75 6.6.3塔节温度趋势图 76 6.6.4进料温度趋势图 77 第七章 结论 78 参考文献 80 谢 辞 82 附录1 精馏塔控制的硬件部件及其名称清单 83 附录2 精馏塔控制的相对应的I/O接口 84 附录3 精馏塔的配置和硬件清单 86 附录4 精馏塔控制的所需仪表 87 第一章 绪 论 1.1 精馏塔控制的研究背景及意义 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 [1]。 精馏塔是一个多输入和多输出的对象，它由很多级塔板组成，内在机理复杂，对控制作用响应缓慢，参数间相互关联严重，而控制要求又大多较高。这些都给自动控制的实施带来一定困难。同时各塔工艺结构特点又千差万别，这就更需要深入分析工艺特性，进行自动控制方案的设计和研究。 精馏过程是一个复杂的传质传热过程，表现为：“过程变量多，被控变量多，可操纵的变量也多；过程动态和机理复杂” 。作为化工生产中应用最广的分离过程，精馏也是耗能较大的一种化工单元操作。但在实际生产中，为了保证产品合格，精馏装置操作往往偏于保守，操作方法以及操作参数设置往往欠合理，过分离普遍存在 。精馏过程消耗的能量绝大部分并非用于组分分离，而是被冷却水或分离组分带走。因此，精馏过程的节能潜力很大，收效也极为明显。 1.2 精馏塔控制精馏是化工中首选的分离过程，虽然有许多优点，但是能耗特别大，为节能，国内外已研制出一些节能型耦合精馏塔：像反应与精馏耦合的塔。 精馏与其他分离过程耦合的塔(吸附-精馏耦合、结晶-精馏耦合等)；精馏一精馏耦合的塔：热耦精馏塔；内部热耦合精馏塔；分隔壁精馏塔(Dividing wall column)简称DWC。 精馏塔也是一种最常见且消耗能量最大的操作单元。其具有较长死时延滞、相互关联的多变量系统，动态特性分析复杂并困难，难以进行变量配对，约束条件复杂等特点，使其成为过程控制界多年来理论研究和实践的焦点。?精馏塔的发展大致经历了下述过程[2]。 1.在80年代以前，主要是常规仪表和计算机数字控制(DDC)，控制算法以各种单一量的PID控制、比值、分程和前馈控制等为主。 2.在80至90年代，大型生产装置则采用集散型控制系统(DCS)。在硬件上将回路分散化，数据显示、监督等功能集中化