(精馏塔提留段课程设计.docVIP

第1章 精馏概述 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。 轻组分的转移提供能量；，对控制系统的设计冷凝器将塔顶来的上升蒸汽冷凝为液相，并提供精馏所需的回流。 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。因此，熟悉工艺过程和内在特性十分重要。 1.1精馏原理以及工业流程 精馏操作分为连续精馏和间歇精馏，本设计的研究对象是连续精馏的过程。连续精馏的流程装置如下图所示，其操作过程是：原料液经预热加热到一定温度后，进入精馏塔中的进料板，料液在进料板上与自塔上部下降的回流液体汇合后，在逐板下流，最后流入塔底再沸器中，液体在逐板下降的同时，它与上升的蒸汽在每层塔板上相互接触，同时进行部分汽化和部分冷凝的质量和能量的传递过程。操作时，连续从再沸器中取出的部分液体作为塔底产品，部分液体汽化产生上升蒸汽，从塔底回流入塔内出塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝成液体，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品。 图1.1连续精馏装置工艺流程图 第2章 控制系统设计 2.1 单回路控制系统简介 2.1.1. 单回路控制系统的结构和类型 单回路控制系统又称简单控制系统。是指由一个被控对象，一个检测元件及变送器一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。其方框图如图2-1所示。单回路控制系统结构简单，易于分析设计，投资少，便于施工，并能满足一般生产过程的控制要求，因此，在生产过程中得到了广泛的应用。 设计一个控制系统，首先应对被控对做全面的了解。除被控对象的动态特性为，对于手工艺过程，设备等也需要比较深入的了解。在此基础上，确定正确的控制方，包括合理地选择被控变量与操纵变量，选择合适的检测变送元件及检测位置，选用恰当的执行器，调节器以及调节器的控制规律等。最后将调节器的参数整定到最佳值 图2-1控制系统方框图 2.1.2.单回路控制系统的选用原则 单回路控制系统的选用原则主要有： 1.作为被控变量，其信号最好是能够直接测量获得，并且测量和变送环节的滞后也要小； 2.若被控变量信号无法直接获得取，可选择与之有单函数关系的见解参数作为被控变量； 3.作为被控变量，必须是独立的变量。变量的数目一般可以用物理化学中的相律关系确定； 4.作为被控变量，必须考虑工艺和理性，以及目前仪表的现状能否满足要求。 2.2精馏塔精馏段温度控制系统设计方案 当精馏塔顶采出液作为主要产品时，往往按精馏塔精馏段指标进行控制。采用精馏段指标控制的具体场合有：对塔顶产品成分的要求比对塔底产品成分的要求严格；全部为气相进料；塔底或提馏段温度不能很好反映组分的变化，即组分变化时，提馏段塔板温度变化不显著，或进料含有比塔底产品更重的影响温度和成分关系的重杂质。 2.2.1.精馏塔精馏段被控变量的选择 通常，精馏段的质量指标选取有两类：直接的产品成分信号和间接的温度信号。采用温度作为间接质量指标，对于二元精馏塔，当塔压恒定时，温度与成分之间有一一对应的关系，因此，常用温度作为被控变量。对于多元精馏塔。由于石油化工过程中精馏产品大多数是碳氢化合物的同系物，在一定塔压下，温度与成分之间仍有较好的对应关系，误差较小。因此，绝大多数精馏塔精馏段质量控制仍采用温度作为间接指标。 2.2.2．精馏段温度控制系统温度检测点选择 根据温度检测点的位置不同，有塔顶温度控制、灵敏板温度控制和中温控制等类型。 塔顶温度控制方案对温度检测装置提出较高要求，产品中的杂质影响产品的沸点，造成对温度的扰动，因此，该控制方案很少采用，主要用于石油产品按沸点的粗级切割馏分处理。 采用精馏段灵敏板温度作为被控变量，能够快速反映产品成分的变化。该塔板在扰动正反向变化时具有相接近的较大的增益。但是塔板效率不易准确估计，而且灵敏板位置需通过仿真计算或实测确定。 中温通常指加料板稍上或稍下的塔板，或加料板的温度。采用中温作为被控变量，可以兼顾塔顶和塔底成分，及时发现操作线的变化。但因不能及时反映塔顶或塔底产品的成分，因此，不能用于分离要求较高、进料浓度变化较大的应用场合。 综合比较，本系统采用灵敏板温度作为被控变量比较方便和贴近实际生产情况。 三．精馏塔精馏段温度单回路控制系统设计 精馏塔有多个被控变量和操作变量，合理的将这些变量配对，并依此设计控制系统有利于精馏塔的平稳操作和塔效率的提高。根据欣斯基关于精馏塔控制的三条准则-----仅需要控制塔一