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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。因此，必须从静态响应和动态响应两方面综合考虑来确定调节参数和选择控制方案。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。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。

按精馏段指标的控制方案

如果对塔顶出料的成分要求高于釜底出料时，或者全部为气相进料时，或当塔底提馏段板上的温度不能很好地反映产品组分变化时，则可采用精馏段控制。精馏段温度也是衡量质量指标的间接指标，它是以改变回流量作为控制手段的方案，称为精馏段温控。

除了上述主要控制系统外，精馏段温控还设有若干个辅助控制系统。对进料量、塔压、塔底采出量与塔顶馏出液的控制方案，与提馏段温控时相同。在精馏段温控时，再沸器加热量应维持一定，而且足够大，以使塔在1大处理量时，仍能保持塔底产品的质量。

由于采用了精馏段温度作为间接质量指标，因此它能较直接地反映精馏段的产品情况。当精馏段恒定后，能较好地保证塔顶产品的质量。对于动态气相进料时，其进料量的变化过程也比较快，采用精馏段温控就比较及时。

提馏段和精馏段温控方案，分别以塔底和塔顶的温度作为被控变量。当要分离的产品纯度较高时，由于塔顶或塔底的温度变化及其相邻塔之间的温度相差均很小，这就要求有非常灵敏的测温装置，同时对温控的调节精度都有很高的要求，但实际上却很难做到。可以通过蒸汽总管设置压力控制系统来加以克服，或者在串级控制系统的副回路中予以克服。解决这一问题的方法，是取精馏塔的灵敏板的温度作为被控变量。

所谓灵敏板，是指当塔的操作受到扰动或控制作用时，各板上的物料组分和温度变化1大的那块塔板。当产品组分变化时，在灵敏板处可获得1大的的温度变化值，所以，以灵敏板温度进行控制时，塔的产品纯度可以得到保证。

回收原理

酒精回收塔的工作原理是利用旋转产生的离心力场代替常规重力场，极大地强化气液传质过程。压力的降低可以使塔内被分离组分间的挥发度增加，这样使单位处理量所需的再沸器加热量下降，节省能量，提高经济效益。这种利用超重力技术研发出的新型精馏设备在实际应用当中能使空气与酒精、等溶液两相的相对速度大大提高,相界面更新加快,生产强度成倍提高，达到增加回收效率、缩小设备尺寸和降低能耗的目的，有着“化学工业的晶体管”的美誉。

其具体实现过程是：作为连续相的气体由进气口2进入壳体，在压差的作用下从转子外侧沿着静折流圈与动折流圈之间的间隙曲折地由外向中心流动，后经出气口5离开床体；作为分散相的溶液由进液口6进入至动盘中心，随后被一系列高速旋转的动折流圈反复甩向静折流圈，后在壳体内收集后由出液口9引出回收。液相在其间经历了多次加速—抛出—撞击的过程，在此过程中，液体与气体以极大的相对速度逆流接触，液体以极其细微的液滴甩离动圈的筛孔，高速运动的液滴在动静圈上被碰撞、剪切和飞溅，形成细小的液滴、液丝、液膜，从而获得了比表面积极大而又不断更新的气液界面，使气液接触相当充分，因此具有极高的传质速率。此时仅有两个关键组分可以控制，其余组分在产品中的分配情况主要由进料浓度确定。

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。（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。 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。 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。