要對精餾塔實施有效的自動控制,必須首先了解精餾塔的控制目標。精餾塔的控制目標一般從指標、產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗三方面考慮。任何精餾塔的操作情況同時受約束條件的制約,因此,在考慮精餾塔控制方案時一定要把這些因素考慮進去。
1.指標
指標即產(chǎn)品純度必須符合規(guī)定的要求。一般應使塔頂或塔底產(chǎn)品之一達到規(guī)定的純度,要求另一個產(chǎn)品也應該維持在規(guī)定的范圍之內(nèi),或者塔項和塔底的產(chǎn)品均---一定的純度要求。如果產(chǎn)品不合格,它的價值就將遠遠低于合格產(chǎn)品。但決不是說越高越好。由于超過規(guī)定,產(chǎn)品的價值并不因此而增加;而產(chǎn)品產(chǎn)量卻可能下降,同時操作成本主要是能量消耗會增加很多。因此,漣水酒精精餾塔,總的價值反倒下降了。由此可見,除了要考慮使產(chǎn)品符合規(guī)---,還應同時考慮產(chǎn)品的產(chǎn)量和能量消耗。
2.產(chǎn)品產(chǎn)量指標
在達到一定指標要求的前提下,應得到盡可能高的產(chǎn)量,從而使產(chǎn)品的回收率提高。這對于提高經(jīng)濟效益顯然是有利的。
產(chǎn)品的回收率定義為產(chǎn)品量與進料中該產(chǎn)品組分的量之比。即:
ri=p/fzi 8
生產(chǎn)效益除了產(chǎn)品純度與產(chǎn)品回收率之間的關(guān)系,還必須考慮能量消耗因素。由精餾原理可知,用精餾搭進行混合物的分離是要消耗一定能量的;要使分離的產(chǎn)品越高,產(chǎn)品產(chǎn)量越多,所需的能量也就越大。
在精密精餾中,產(chǎn)品純度要求---,組分間的相對揮發(fā)度差值很小,因而組分變化不大,然而微小的壓力波動會造成明顯的溫度變化。這樣,就破壞了溫度和組分間的對應關(guān)系。此時,采用溫度作為被控變量的提餾段和精餾段溫度控制就得不到---的效果,而應當采用溫差控制。
采用溫差作為被控變量通常可以在塔頂或塔底附近的一塊塔板上檢測出該板溫度,再檢測出靈敏板上的溫度,由于壓力的波動對每塊板的溫度影響基本相同,只要將上述檢測到的兩個溫度值相減,壓力的影響幾乎相互抵消。在實際應用中,溫差控制的關(guān)鍵是正確選擇測溫點,合理給出溫差設(shè)定值。這是因為溫度與產(chǎn)品成分之間的關(guān)系不是線性的,同一溫差在不同條件下可以有兩個不同的組分。圖18是正---和異---分離塔的溫差和塔底產(chǎn)品中輕組分濃度的關(guān)系示意圖。由圖可見,曲線除1高點外,每一溫差都有兩個不同的組分濃度。1高點左側(cè)部分對應的塔底產(chǎn)品純度較高,酒精精餾塔,而右側(cè)則較低。因此,溫差的工作點應位于曲線的左側(cè)。
精餾塔的控制1好能選擇表征塔頂和塔底產(chǎn)品的指標,即產(chǎn)品的成分作為被控變量,即直接控制方案。上述的溫度、溫差或雙溫差控制都是間接控制產(chǎn)品的方法。利用產(chǎn)品分析器,例如色譜儀、紅外分析器、密度計、干點、閃點及初餾點分析器等,分析出塔頂或塔底的產(chǎn)品成分并將其作為被控變量,而將回流量或再沸器的加熱量等作為控制變量,就可以組成成分控制,實現(xiàn)按產(chǎn)品成分的直接指標控制。
采用色譜儀可以測量多組分的濃度,并可以通過測量其他含量較少的雜質(zhì)組分之和來決定產(chǎn)品的純度。精餾工藝上通常采用工業(yè)色譜儀進行在線的成分分析,并以關(guān)鍵組分的濃度比進行控制。由于色譜儀也是根據(jù)吸收和解吸原理工作的,在精餾塔中很難進行的分離在色譜儀中也是困難的。同時分析儀需要采樣系統(tǒng)且其測量滯后影響了控制系統(tǒng)的動態(tài)響應。這是在使用時-注意的。在精餾塔的操作中,酒精精餾塔生產(chǎn)廠家,當干擾產(chǎn)生時,多個塔板中靈敏板的變化量明顯。因此,可選擇測量靈敏板上的成分,并作為被控變量進行控制。
與溫度控制的情況類似,塔頂或塔底產(chǎn)品的成分是能體現(xiàn)產(chǎn)品的指標。但是當分離的產(chǎn)品較純時,在鄰近塔頂、塔底的各板間,成分差很小,而且每塊板上的成分在受到干擾后變化也很小,這就要求檢測成分的儀表靈敏度---。理論上講,按產(chǎn)品成分的直接指標控制方案,酒精精餾塔價格,是直接、1有效的方案。它可為各種基于化工熱力學的多變量控制及精1確控制打下基礎(chǔ)。但是,就目前測量產(chǎn)品成分的儀表來說,準確度一般較差、滯后時間也很長,因而控制系統(tǒng)的控制受到很大影響。但只要不斷---成分分析儀表的性能,按產(chǎn)品成分的直接指標控制方案將得到廣泛應用。