蒸餾塔自動(dòng)控制

蒸餾塔運(yùn)行中最主要的干擾是由輸入饋流引起的，包括饋流的組分、流速、焓等參數(shù)變化所引起的干擾。在多級控制中還要考慮加熱蒸氣的壓力和冷卻水流引起的干擾。若饋流速度取決于饋送設(shè)備、而且是不可控的，則可將它的測量值用于前饋控制（見復(fù)合控制系統(tǒng)），以控制輸出流量和塔內(nèi)流量，使它們與輸入饋流成比例。由于塔身豎立于地面，還需要考慮氣候變化的影響。

PID調(diào)節(jié)器在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用,它需要針對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性調(diào)整比例、積分和微分項(xiàng)的系數(shù)后才能取得良好的效果。把 PID調(diào)節(jié)器用于蒸餾塔產(chǎn)物組分控制，往往需要頻繁地調(diào)整以補(bǔ)償操作條件改變引起的動(dòng)態(tài)特性變化。采用適應(yīng)控制方案可較理想地解決這個(gè)問題。例如采用自校正調(diào)節(jié)器可達(dá)到或優(yōu)于 PID調(diào)節(jié)器的控制效果，而且省去了調(diào)整的工作。圖1為雙組分蒸餾塔計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)示意圖。 饋流，即未經(jīng)分離的混合流體從塔的中部輸入。頂部產(chǎn)物組分由電容探頭測量，底部產(chǎn)物組分由氣體色譜儀測量。CR為分析器記錄器，F(xiàn)RC為流量記錄器和控制器，GC為氣體色譜儀,LC為液面控制器。所有分析儀表和控制規(guī)律的計(jì)算工作都由分布計(jì)算機(jī)完成。自校正調(diào)節(jié)器有單回路、多回路和多變量解耦控制三種形式。圖1[雙組分蒸餾塔計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)示意圖]中系統(tǒng)若采用兩個(gè)獨(dú)立的自校正調(diào)節(jié)器分別控制塔頂輸出組分和塔底輸出組分，則由于操作時(shí)蒸氣速率和回流的變化引起頂部和低部兩個(gè)控制回路間的互相作用而導(dǎo)致兩個(gè)輸出組分都發(fā)生振蕩。采用多變量解耦控制方式也僅能對其中的一個(gè)回路（例如頂部）取得較好效果。還可以進(jìn)一步選擇合適的采樣間隔、過程滯后和標(biāo)度因子以達(dá)到良好的控制效果。2100433B

英文：automatic control of distillation column

同時(shí)，為保證蒸餾產(chǎn)物的質(zhì)量須使蒸餾塔回流，而盲目回流又可能使產(chǎn)物的純度過高，這是造成浪費(fèi)能源的主要因素。另一方面，蒸餾塔的動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜，且具有非線性，對輸出組分又難以實(shí)現(xiàn)精確快速測量。因此對蒸餾塔組分的測控問題一直是自動(dòng)控制領(lǐng)域中的重要研究課題。70年代以來，隨著能源的不斷緊張，人們更加重視這方面的研究，已經(jīng)將適應(yīng)控制系統(tǒng)應(yīng)用于蒸餾塔的輸出組分控制。蒸餾塔是稀有金屬鈦等材料及其合金材料制造的化工設(shè)備具有強(qiáng)度高、韌性大、耐高溫、耐腐蝕、比重輕等特性；因此被廣泛應(yīng)用與化工、石油化工、冶金、輕工、紡織、制堿、制藥、農(nóng)藥、電鍍、電子等領(lǐng)域。

對產(chǎn)物組分的直接測量通常采用氣體色譜儀，也可采用質(zhì)譜儀等其他分析儀表。這類儀表需要一段處理時(shí)間才能得出測量值，結(jié)果給控制回路帶來顯著的死區(qū)時(shí)間，同時(shí)成本也較高。因此，還需要利用對其他參數(shù)的測量來間接推斷產(chǎn)物組分。常用間接測量方法包括測量溫度、紅外吸收、折射率和電導(dǎo)率等參數(shù)。通常采用直接測量和間接測量相結(jié)合的方式。直接測量儀表裝在輸出管道上，用于精確測量流速較慢的產(chǎn)物流的組分。間接測量用于檢測饋流干擾引起的快速擾動(dòng)，裝在塔的中部，因?yàn)樗藴囟葘M分的變化不敏感。

一、蒸餾塔系統(tǒng)組成及布置

蒸餾塔系統(tǒng)由簡單蒸餾塔、再沸器、冷凝器、回流罐等設(shè)備組成，一般按流程順序，在符合規(guī)范的要求下，盡可能靠近布置，形成獨(dú)立的操作系統(tǒng)。同類設(shè)備集中布置，如冷凝器一般布置在三層樓面上，回流罐布置在二

層樓面上，再沸器安裝在蒸餾塔底部，泵布置在一層樓面上。這樣不但整齊，美觀，而且操作也方便。由于再沸器的特殊性，與其相關(guān)的設(shè)備及管路需精心設(shè)計(jì)。

二、蒸餾塔系統(tǒng)操作

通過再沸器加熱塔底的液體，使其部分氣化，由塔底再沸器入塔口進(jìn)入塔，與下降液進(jìn)行逆流兩相接觸，下降液中易揮發(fā)(低沸點(diǎn))組分不斷向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā)(高沸點(diǎn))組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸氣愈接

近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達(dá)到組分分離的目的。塔頂上升的蒸氣進(jìn)入冷凝器，冷凝液體的一部分作為回流液返回塔頂，其余部分則作為餾出液送出。塔底流出的液體，其中一部分送入再沸器加熱返回塔中，另一部分液體作為釜?dú)堃翰沙觥?

三、熱虹吸再沸器

1、熱虹吸再沸器原理

熱虹吸再沸器利用蒸餾塔的液面和再沸器液面的壓頭差作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液體重力循環(huán)流動(dòng)，使蒸餾塔底部的液體流向再沸器。液體一部分在再沸器內(nèi)被氣化，回到塔內(nèi)，達(dá)到蒸氣和液體分離。為了保證再沸器的正常工作，必須保證有一定的壓差來克服管道、再沸器內(nèi)壓降和兩相的靜壓。

2、熱虹吸再沸器安裝高度要求

蒸餾塔底部的液體流入管道，越往上壓力就越低。如果液體上升的管子很高，壓力會(huì)降低到使管內(nèi)產(chǎn)生氣泡(由空氣或其他成分的氣體構(gòu)成)。虹吸作用高度就是由氣泡的生成而決定的。因?yàn)闅馀輹?huì)使液體斷開，氣泡兩

端的氣體分子之間的作用力減至0，從而破壞了虹吸作用。熱虹吸再沸器安裝位置不是越低越好。

3、立式熱虹吸再沸器特殊要求

立式熱虹吸式再沸器如為真空操作，則不適宜黏性較大的液體和帶固體的物料，同時(shí)還要求塔裙的高度較高。臥式熱虹吸式再沸器則對塔釜液位和壓降要求不高，比較適用于真空精餾。蒸餾塔是一個(gè)高效的、節(jié)能的蒸餾塔型，根據(jù)所設(shè)計(jì)參數(shù)可設(shè)計(jì)多種規(guī)格，滿足不同生產(chǎn)能力的要求。

塔設(shè)備種類繁多，蒸餾塔是進(jìn)行蒸餾的一種塔式氣液接觸裝置。有板式塔與填料塔兩種主要類型。板式塔與填料塔的比較是個(gè)復(fù)雜的問題，涉及的因素很多，選型時(shí)應(yīng)考慮物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備的性能，以及塔

設(shè)備的制造、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)和維修等。蒸餾塔蒸餾原理是將液體混合物部分氣化，利用其中各組分揮發(fā)度不同的特性，實(shí)現(xiàn)分離。塔釜為液體，塔頂餾出氣體。

蒸餾塔的工作原理并非只局限于提純酒精。蒸餾塔的功能主要是為了分離混合液體，利用不同液體在不同條件下，如溫度不同，揮發(fā)性（沸點(diǎn)）不同的原理進(jìn)行液體分離，從而達(dá)到提純效果。蒸餾塔主要分為板式塔與薄膜式塔。板式塔比較常見，其構(gòu)造可分為板、重沸器、冷凝器三個(gè)部分。

急驟蒸餾塔是利用溶劑與其降解產(chǎn)物的不同沸點(diǎn)將它們分離，以達(dá)到溶劑凈化的目的的一種溶劑再生方法。但由于磷酸三丁酯（TBP是熱敏性物質(zhì)，溫度高于150C就開始分解，煤油在較高溫度下也會(huì)發(fā)生裂解。

原理

原理

蒸餾塔原理圖

蒸餾塔一般采用不銹鋼制作，從而防止了鐵屑堵塔填料的現(xiàn)象，延長了裝置的使用期限。同時(shí)凡與溶媒接觸的設(shè)備，如冷凝器、穩(wěn)壓罐、冷卻蛇管等均采用不銹鋼制作，以確保成品溶媒不被污染。設(shè)備材質(zhì)的選定也可根據(jù)物料情況確定。蒸餾釜采用可拆工U型加熱管，在檢修時(shí)可將U型加熱管拉出釜外，便于對加熱管外擘及蒸餾釜壁進(jìn)行清洗。

蒸餾塔

急驟蒸餾：因此，必須采用真空急驟蒸發(fā)和真空精餾的方法降低TBP和煤油的沸點(diǎn)，縮短它們在

蒸發(fā)過程中的受熱時(shí)間以減少熱分解。該過程通常由加熱器、TBP精餾塔、煤油精溜塔和真空泵

等組成。