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精馏塔的控制方案

在了解了精馏塔的操作要求和影响因素之后，余下的问题就是如何确定精馏塔的控制方案。首先简述设置精馏塔控制方案的基本观点。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。对于一个精馏塔来讲，在进料成分Z一定时，只要保持V／F和D／F一定（或者在F一定时保持D和V一定），这个塔的分离结果也就是产品成分y和x将被完全确定。由于精馏塔的控制方案繁多，只按这些基本观点选择具有代表性的、常见的控制方案作出介绍。

1．设置精馏塔控制方案的基本观点

（1）按物料及能量平衡关系进行控制

对于一个实际操作的二元精馏塔，在进料成分一定时，只要把D／F和V／F调节一定；且顶部回流罐液位调节以保证回流按照L=Vr－D的关系保持一定；底部产品流量B在液位调节作用下也可以保证B=F-D的物料平衡关系，那么该塔的产品质量就能得到控制。需指出，由于能量关系因素V主要取决于再沸器加热量，但也取决于进料和回流的热焓。当回流温度恒定时，只须考虑进料设置温度或热焓自动调节系统。于是可保持再沸器的蒸汽量一定，就相当于塔内上升蒸汽量V一定了。考虑到因冷凝器冷却量和环境等扰动因素而使能量平衡可能***，从而使塔压变化，因此在塔顶设置压力调节系统。对于D／F和V／F的控制，由顶部产品量D、再沸器加热蒸汽量和进料量F分别组成比值控制系统。若考虑到动态关系，可添加补偿环节，一般采用超前-滞后环节。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。

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。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。同时塔压的下降使同一组分的平衡温度下降，再沸器两侧的传热温度增加，提高了再沸器的加热能力，减轻再沸器的结垢。

（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；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；1微溶或可溶物质在蒸馏过程中达到过饱和状态而析出发酵成熟醪在蒸馏过程中沿塔板逐层而下。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。二是对于选取的具有相关影响的控制系统，可通过整定调节器参数把控制回路的工作频率拉开的方法减少相关。

醪垢的形成

2.1发酵成熟醪成分

发酵成熟醪是一个复杂的多组分非均相混合液。它由水（75%%-90%%，w/w）、干物质（4%%-10%%，w/w）、酒精及其它挥发性物质（6%%-15%%，w/w）构成。

2.2醪垢成分

醪垢的化学成分受各种条件影响很大。

分析结果表明，不同的原料产地、不同的前处理方法、不同的酒精生产工艺，醪垢的成分都不同。在精馏操作中，质量指标、产品回收率和能量消耗均是要控制的目标。即便是同一工厂不同生产时期、不同部位醪垢成分也有一定差别。 醪垢的化学成分为碳酸钙、碳酸镁、磷 酸钙、***钙、有机酸钙、糖、糊精、蛋白质 等，是由多种无机物、有机物构成的，并以无机物为主。

2.3醪垢的成因

2.3.1 微溶或可溶物质在蒸馏过程中达 到过饱和状态而析出发酵成熟醪在蒸馏过程中沿塔板逐层 而下。为了使产品符合一定的质量指标，就必须在上述控制方案的基础上设置质量反馈系统，采用再沸器加热量及顶部产品量（或回流量）等作为调节参数，以克服进料成分变化等扰动对产品成分的影响，使产品合格。相对挥发性大的物质在醪塔内沿塔板逐层上升，从顶部排出；干物质和水，还有醇、酸、酯类等相对挥发性小的物质沿塔 板逐层向下，微溶或可溶物质浓度不断增 加，当其浓度超过其溶解度达到过饱和状态后，便会在塔底再沸器的管壁及蒸馏塔塔盘和塔件表面析出。在蒸馏过程中首先析出的是溶解度较小的碳酸钙、碳酸镁、磷酸钙等，而溶解度稍大一些的也逐渐被浓缩沉积，如***钙、有机酸钙等。

发酵成熟醪中的不溶性悬浮物质，如酵母菌体、纤维、淀粉及析出的无机盐形成晶 核，加速了处于饱和状态下的无机盐、有机盐、糖、糊精、可溶性蛋白质等的析出。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。众所周知，国内大部分酒精厂采用了离心清液回配技术。离心清液的回配进一步提高了发酵成熟醪中干物质含量，加剧了微溶或可溶物质在醪液输送、换热、蒸馏过程中的析出和结垢概率。