第六章精馏塔控制.ppt

第六章 精馏塔的控制 黄越洋 信息与控制工程学院自动化系 内容提要 精馏塔的控制目标 精馏塔的静态特性 精馏塔质量指标的选取 精馏塔的基本控制方案 教学重点 1、掌握简单精馏塔的控制问题与分解方法； 2、熟悉精馏塔的静态特性； 3、针对塔顶、塔底产品质量不同的要求，掌握基本控制系统的分析与设计方法。 6.1精馏塔的控制目标6.1.1工艺流程 6.1.2 控制目标 6.1.2 控制目标 ——质量指标 要求馏出物达到规定的质量指标。 例：二元塔 使塔顶轻组分纯度或塔底重组分纯度符合要求。 而另一产品也应该保证在规定的范围内. 6.1.2 控制目标 ——质量指标 6.1.2 控制目标 ——收率、能耗 回收率: Ri=P/FZi Zi— 组分i在原料中的浓度。 P—产品产量（合格即可）（非纯组分） （注意： Ri只与合格的产品产量P有关，与产品组成没有严格关系，故回收率Ri可能大于100%） 例: Zi=50%=0.5，P/F=0.7 ∴Ri=0.7/0.5=140% 产品合格条件下，P愈大愈好，但能耗将相应增大。 实际上，产品纯度和能耗间有相当复杂的密切关系，当进料热焓一定时，可用V/F代表能耗。V—再沸器产生的上升蒸汽量。 精馏塔产品纯度、产品回收率和能耗之间的相互关系 6.2 精馏塔的静态特性 6.2 精馏塔的静态特性 ——全塔物料衡算及能量衡算 6.2 精馏塔的静态特性 ——全塔物料衡算及能量衡算 6.2 精馏塔的静态特性 ——内部物料衡算 6.2.1 精馏塔的静态特性 ——内部物料衡算 6.2.1 精馏塔的静态特性 ——内部物料衡算 6.3 精馏塔的控制问题 6.3 基本控制方案 6.3 基本控制方案 ——物料平衡控制 6.3 基本控制方案 ——物料平衡控制 6.3 基本控制方案 ——物料平衡控制 6.3 基本控制方案 物料平衡控制方案之一 6.3 基本控制方案 物料平衡控制方案之二 6.3 基本控制方案 ——质量反馈控制 6.3 基本控制方案 ——质量反馈控制 6.3 基本控制方案 ——质量反馈控制 被控变量 TD, LD, LB (即只对塔顶产品质量指标进行控制；而对塔底产品质量指标不作严格要求) 控制变量 D, L, B (而保持再沸器加热量QH为定值) 控制结构 （1）方案1：B — LB， D — LD， L — TD； （2）方案2：B — LB， L — LD， D — TD。 1 按精馏段指标的控制方案 1 按精馏段指标的控制方案 2 按提馏段指标的控制方案 被控变量 TB, LB, LD (即只对塔底产品质量指标进行控制；而对塔顶产品质量指标不作严格要求) 控制变量 QH, B, D (而保持回流量L为定值) 控制结构 （1）方案1：D — LD， B — LB， QH — TB； （2）方案2：D — LD， QH — LB， B — TB。 2 按提馏段指标的控制方案 2 按提馏段指标的控制方案 3 精馏塔两端质量指标控制方案 3 精馏塔两端质量指标控制方案 练习题 QH TB TD * * 操作目的： 通过反复的部分汽化与部分冷凝，将混合液中沸点不同的各组分分离成产品。 操作代价： 消耗能量，塔底需要加热使塔底液部分汽化；塔顶需要冷却使塔顶组分冷凝。 控制总目标： 保证产品质量合格的前提下，使总效益最大（或 成本小，或能耗小），所以就考虑三方面： (1)质量指标（纯度） (2)产量指标（收率） (3)能耗指标（成本） F —进料流量 Z1 —组分1在原料中的浓度 D —馏出液 Y1—组分1在馏出液中的浓度 B —釜底采出液 X1—组分1在釜液中的浓度 多元精馏塔： 采用“关键组分”的概念，选择某二组分。 以它在D、B中的浓度作为指标。 例：脱乙烷塔 C2H6 挥发度较大——轻关键组分。 C3H6 挥发度较小——重关键组分。 多元塔的质量指标是控制塔顶总产品中轻关键组分含量和底部产品中重关键组分含量。 产品回收率： 进料中每单位产品组分所能得到的可售产品的数量； 能耗指标： 用单位进料的塔底上升蒸气量V