丙烯精馏塔论文-工程师.docVIP

优化控制方案，提高丙烯产品质量 概 述 精馏是化工，炼油生产中应用极为广泛的传质传热过程，其目的是将混合物中各组份分离，达到规定的纯度。例如，石油化工生产中的中间产品裂解气，需要通过精馏操作进一步分离成纯度要求很高的乙烯、丙烯、丁二烯及芳烃等化工原料。精馏过程的实质，就是利用混合物中各组份具有不同的挥发度，即在同一温度下各组份的蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组份转移到汽相中，而汽相中的重组份转移到液相中，从而实现分离的目的。 乙烯装置分离工段的主要任务是通过精馏操作将裂解气分离成纯度要求很高的乙烯、丙烯等产品，这就要求对各个精馏塔实施有效的自动调节。精馏塔是分离系统的关键设备，它的操作将直接影响产品的质量。因此，了解精馏塔的自动控制情况很有必要。 精馏塔的调节要求 精馏塔的自动控制应满足以下几方面的要求： （1）质量指标 塔顶或塔底产品之一应该保证合乎规定的纯度，另一产品的成分亦应维持在规定范围，或者塔顶和塔底的产品均应保证一定的纯度。就二元组分精馏塔来说，质量指标的要求就是使塔顶产品中的轻组份含量和塔底产品中重组份的含量符合规定的要求。分离热区的丙烯精馏塔（DA-406,DA-1406）就是二元精馏塔。 （2）物料平衡 塔顶馏出液和塔底釜液的平均采出量之和应该等于平均进料量，而且这两个采出量的变动应该比较平稳，以利于上、下工序的平稳操作。塔内及顶、底容器的蓄液量应介于规定的上、下限之间。此外，塔内压力恒定与否，对塔的平稳操作有很大影响。 （3）热平衡 全塔的热平衡是指进入精馏塔各物料带走的热量和离开系统带走的热量相等。 （4）约束条件 为了使塔正常操作，必须满足一些约束条件。例如，塔压必须稳定，否则破坏物料平衡。为此，除正常压力调节系统外，还需设置一些保护系统。又如，有些塔在低温条件下工作，还有些塔容易产生聚合现象，可能使塔发生堵塞，为了判断这种情况，则设置塔顶、中部、塔底间的压差指示仪表。 精馏塔的干扰因素 精馏塔塔身，冷凝器，回流罐及再沸器的物料流程如图1－1所示。影响精馏塔操作的因素很多，在各种扰动因素中，有些是可控的，有些则是不可控的。现分析如下： 图1－1 （1）进料流量F在很多情况下是不可控的，它的变化通常难以完全避免。如一个精馏塔位于整个工艺生产过程的起点，需使流量F恒定，可采用定值控制。但对于处于中间流程的各塔来说，这一干扰是难以避免的。因为要使进料量恒定，势必要在每两塔之间增设很大的中间容器或储槽，这显然是不合理的。通常，为了减小对塔操作的影响，对上一工序的液面采用均匀调节方案，保证下一工序进料量的变化减小和平稳。 （2）进料组分ZF的变化,该干扰为不可控因素。它由上、下工序操作或原料情况所决定。 （3）进料温度（或热焓）θF,一般是可控的。在连续流程中，由前一工序来的进料温度一般是恒定的。当温度不稳定时，可设置温度（多相时采用热焓）调节。 （4）蒸汽压力的波动，可以通过总管压力控制的方法消除扰动，也可以在串级控制系统的副回路中予以克服。 （5）冷却水的压力波动，也可以用上述方法解决；冷却水温度的变化，比较缓和，主要受季节影响。 （6）环境温度的变化，一般影响较小。 总之，在多数情况下，进料流量F和进料组份ZF是精馏操作的主要扰动。为了克服扰动的影响，就需进行控制。常用的方法是改变馏出液采出量D，釜液采出量B,回流量LR，蒸汽量VS及冷剂量QC中某些项的流量。 第二节 精馏塔的自动控制方案 精馏塔的压力控制 每个精馏塔的操作均是在压力维持恒定的前提下进行的。压力如果不恒定，会影响每块塔板上气液平衡条件和塔的物料平衡，会使塔的正常操作受到破坏，从而引起产品质量的恶化。保持塔压恒定的另一重要原因，是因为只有在压力恒定的前提下，才能将温度作为产品质量的间接指标。对于丙烯精馏塔来说，其塔压控制方式（以DA-406塔为例）如图2－1。 图2－1 正常情况下由PRCA-461通过控制EA－425QW的量来控制塔压恒定。当塔压升高至2.1Mpa时，由PSHH462通过联锁回路，FV477关闭，切断再沸器热源，使塔压回降；如果塔压继续升高至2.15Mpa时，由PRCA-463控制FA408回流罐放火炬以降压。 二 精馏塔的质量和温度控制 精馏塔被控变量的选择，指的是实现质量控制，表征产品质量指标的选择。精馏塔最直接的质量指标是产品成分。近年来成分检测仪表的发展很快，特别是工业色谱仪的在线应用，出现了直接按产品成分来控制的方案。对丙烯精馏塔来说，就是按照产品的成分来控制产品质量。控制方案如图2－2。 图2－2 由在线色谱分析仪ARC407与急冷水量FT477组成串级控制系统。通过调节急冷水的量来保证塔内产品的质量稳定。