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精馏塔工艺要求和约束条件

要对精馏塔实施有效的自动控制，必须首先了解精馏塔的控制目标。精馏塔的控制目标一般从质量指标、产品产量和能量消耗三方面考虑。任何精馏塔的操作情况同时受约束条件的制约，因此，在考虑精馏塔控制方案时一定要把这些因素考虑进去。

1．质量指标

质量指标（即产品纯度）必须符合规定的要求。一般应使塔顶或塔底产品之一达到规定的纯度，要求另一个产品也应该维持在规定的范围之内，或者塔项和塔底的产品均保证一定的纯度要求。如果产品质量不合格，它的价值就将远远低于合格产品。但决不是说质量越高越好。由于质量超过规定，产品的价值并不因此而增加；而产品产量却可能下降，同时操作成本主要是能量消耗会增加很多。当方案选取时，由于客观条件不得不采用灵敏度较高但动态响应缓慢的控制回路时，则应当考虑必要的动态补偿。因此，总的价值反倒下降了。由此可见，除了要考虑使产品符合规格外，还应同时考虑产品的产量和能量消耗。

2．产品产量指标

在达到一定质量指标要求的前提下，应得到尽可能高的产量，从而使产品的回收率提高。这对于提高经济效益显然是有利的。

产品的回收率定义为产品量与进料中该产品组分的量之比。即：

Ri=P/Fzi （8）

生产效益除了产品纯度与产品回收率之间的关系，还必须考虑能量消耗因素。由精馏原理可知，用精馏搭进行混合物的分离是要消耗一定能量的；要使分离的产品质量越高，产品产量越多，所需的能量也就越大。

精馏塔的基本控制方案

精馏塔的基本控制方式是讨论复杂和特殊控制方案乃至1优控制的基础，同时也是目前实际应用中1常见的方案。精馏塔是一个多变量对象，因此如果将任意一个被调参数和任意一个调节参数组成调节回路，就可能有许多调节方案。二是采取在上一工序设置液位均匀控制系统来控制出料，使塔的进料流量F波动比较平稳，从而避免剧烈的变化。而产品质量往往是精馏过程的主要目标，因此，在基本控制方案中，以产品质量指标来选取调节参数，一种是采用温度作为间接质量指标，一种是采用产品成分等作为直接质量指标。

（l）按提馏段指标的控制方案

如果对釜底出料的成分要求高于塔顶出料，塔顶或精馏段板上温度不能很好地反映组分变化和实际操作回流比大于几倍1小回流比时，可采用提馏段控制。提馏段温度是衡量质量指标的间接指标，而以改变再沸器加热量作为控制手段的方案，就是提馏段温控。

该方案以提馏段塔板温度为被控变量，加热蒸汽量为操纵变量。除了这个主要控制系统外，还设有若干个辅助控制系统；进料量F为定值控制或用均值控制系统；需指出的是，此时不仅要考虑到系统的静态特性，也需要考虑其动态影响。对塔底采出量B和塔顶馏出物D，按物料平衡关系分别设有塔底与回流罐的液位控制器作均匀控制；为维持塔压恒定，在塔顶设置压力控制系统，控制手段是控制冷凝器的冷却量；提馏段温控时，回流量采用定值控制，且回流量应足够大，以便当塔的处理量1大时，仍能保持塔顶产品的质量指标在规定的范围内。

提馏段温控由于采用了提馏段温度作为间接质量指标。因此，它能够较直接地反映提馏段产品情况。将提馏段恒定后，就能较好地保证塔底产品的质量。

对于液相进料时，进料量或进料成分的变化很快影响塔底的成分，而提馏段温控比较及时，动态过程也比较快。提馏段温控的一个特点是回流量足够大，因而在保持塔底质量的前提下，仍能保持塔顶质量，因此即使塔顶产品质量要求比塔底严格时，仍可采用提馏段温控。为简化讨论，只谈及顶部和底部产品均为液相的且没有侧线采出的情况。

精馏流程和塔型的选择

乙醇和水混合料经预热器加热至泡点后，送至精馏塔，塔顶采用全凝器冷凝后，一部分作回流，其余为塔顶产品经冷却后送贮槽，塔釜采用直接蒸汽供热，塔底产品经冷却后送至贮槽，流程图如下图： 根据生产任务，若按每天开动设备24小时计算，产品流量为1.67t/h，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用浮阀塔。 塔设备的高度与直径之比，因情况不同，差别很大，塔外壳用钢板焊制，也可用铸铁铸造，每层塔板为一节，并用法兰连接。（4）考虑控制系统间的相关影响在质量指标调节中，谈及了顶部产品和底部产品质量反馈系统之间的相关问题。 塔体材料和踏板材料均选用TiNiCr918,因这种不锈钢具有高的强度极限，较低的屈服极限，的塑性和韧性，他的焊接性能和冷弯成形等工艺性也很好，是目前制造容器、塔的广泛的一类不锈钢，又因为这种钢在乙醇介质中有很好的耐腐蚀性，所以选用TiNiCr918。