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化工控制系统浅析——化工设计精馏塔复杂控制

liwan123
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咱们书接上回,前文已经介绍完精馏塔简单控制方案,可以满足一般正常的生产需求,获得持续稳定的运行效果。但“一母生九子,九子各不同”,为满足具体工艺条件,化工厂中的精馏塔可不都是那么规规矩矩,不必说变径的汽提塔,凉爽的深冷塔,高大的乙烯塔,带侧线的常减压,也不必说戊二醛在分子精馏塔中逸出,乙醇共沸精馏塔中富集,乙腈萃取塔忽然把碳五原料分离开了,单是节能的创新性的隔壁塔,就有无限趣味。本文就以下四个相对容易理解的情景,简单介绍几种精馏塔复杂控制方案,更复杂具体的情况,还需要再此基础上加以改进、灵活变通。

提高进料控制精度

 
 

生产过程中难免会遇到进料量波动剧烈的情况,为提高精馏塔运行稳定性,需要提高控制精度:可以引入进料量F的静态前馈控制信号,与原有温度反馈控制系统共同组成前馈-反馈控制系统。当进料量变化时,V(L)做出相应变化以保持V/F(L/D)不变,或者D(B)相应变化保持D/F(B/F)不变。

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化工控制系统浅析——精馏塔复杂控制

减少质量控制滞后

 
 

质量控制具有产品不合格立即停止出料的优点,可以严格保证产品质量,当回流罐容积较大时控制滞后较大。可以引入产品流量D(B)的前馈信号,与原有的温度反馈控制系统,液位反馈控制系统,组成“强制内部平衡的”前馈-反馈控制系统。产品流量D(B)变化时,前馈信号发挥作用,及时对回流量L(V)产生控制作用,不必等待液位LD(LB)发生变化。

化工控制系统浅析——精馏塔复杂控制

化工控制系统浅析——精馏塔复杂控制

克服管网压力波动

 
 

在工业生产中由于管网压力波动,可以对冷剂流量和再沸器加热蒸汽量产生干扰,影响精馏塔回流比和再沸比,进而影响产品纯度。可以引入串级控制系统,选取流量本身作为副变量,将管网压力波动纳入副回路之中。

化工控制系统浅析——精馏塔复杂控制

化工控制系统浅析——精馏塔复杂控制

防止非正常操作

 
 

液泛等非正常操作给装置运行带来巨大隐患,甚至容易诱发全厂安全事故,造成重大人员和财产损失。以下为防止液泛控制图,液泛成因是液相负荷过大,其显著表现是塔压差激增,故选择塔压差为间接指标,采用选择性控制系统:正常操作时,温度控制器控制再沸器加热蒸汽量;当液相负荷过大时,低选器切换至由压力控制器控制再沸器加热蒸汽量,防止液泛情况发生。

化工控制系统浅析——精馏塔复杂控制

化工控制系统浅析——精馏塔复杂控制

结尾

 
 

赠语

以上四个案例涵盖了大多数精馏塔复杂控制搭建思路,实际应用需要结合具体设备操作条件,合理变通可以获得更高质量的控制效果,为设计和模拟增添严谨性。但,以上控制方案,真的可以满足现代化工控制需要吗?化工控制是一个系统工程,牵一发而动全身,以上控制方案只是一个局部的点,点到面的扩展并非简简单单、一帆风顺(毕竟面到点是降维打击),更全面细致的整体介绍,敬请期待……

标签: 2020化工设计竞赛 化工设计竞赛 碳五 精馏塔控制

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