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發布時間：2021-09-25 21:31
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精餾塔工藝要求和約束條件
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質量指標、產品產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．質量指標
質量指標（即產品純度）必須符合規定的要求。一般應使塔頂或塔底產品之一達到規定的純度，要求另一個產品也應該維持在規定的范圍之內，或者塔項和塔底的產品均保證一定的純度要求。一般的解決辦法是定期或不定期進行物理法或化學法處理，雖然能收到一定效果，但短時間又會產生同樣的問題。如果產品質量不合格，它的價值就將遠遠低于合格產品。但決不是說質量越高越好。由于質量超過規定，產品的價值并不因此而增加；而產品產量卻可能下降，同時操作成本主要是能量消耗會增加很多。因此，總的價值反倒下降了。由此可見，除了要考慮使產品符合規格外，還應同時考慮產品的產量和能量消耗。
2．產品產量指標
在達到一定質量指標要求的前提下，應得到盡可能高的產量，從而使產品的回收率提高。這對于提高經濟效益顯然是有利的。
產品的回收率定義為產品量與進料中該產品組分的量之比。即：
Ri=P/Fzi （8）
生產效益除了產品純度與產品回收率之間的關系，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；要使分離的產品質量越高，產品產量越多，所需的能量也就越大。
精餾塔的控制方案
在了解了精餾塔的操作要求和影響因素之后，余下的問題就是如何確定精餾塔的控制方案。正因如此，在進料熱熔變化不大或可以忽略時，一般總把V的變化或V／F的變化，看作是由再沸器加熱量QH提供的。首先簡述設置精餾塔控制方案的基本觀點。為簡化討論，只談及頂部和底部產品均為液相的且沒有側線采出的情況。由于精餾塔的控制方案繁多，只按這些基本觀點選擇具有代表性的、常見的控制方案作出介紹。
1．設置精餾塔控制方案的基本觀點
（1）按物料及能量平衡關系進行控制
對于一個實際操作的二元精餾塔，在進料成分一定時，只要把D／F和V／F調節一定；且頂部回流罐液位調節以保證回流按照L=Vr－D的關系保持一定；底部產品流量B在液位調節作用下也可以保證B=F-D的物料平衡關系，那么該塔的產品質量就能得到控制。需指出，由于能量關系因素V主要取決于再沸器加熱量，但也取決于進料和回流的熱焓。內回流通常是指精餾塔的精餾段內上一層塔盤向下一層塔盤流下的液體量，一般要控制內回流為恒定量或按某一規律變化的操作。當回流溫度恒定時，只須考慮進料設置溫度或熱焓自動調節系統。于是可保持再沸器的蒸汽量一定，就相當于塔內上升蒸汽量V一定了。考慮到因冷凝器冷卻量和環境等擾動因素而使能量平衡可能破壞，從而使塔壓變化，因此在塔頂設置壓力調節系統。對于D／F和V／F的控制，由頂部產品量D、再沸器加熱蒸汽量和進料量F分別組成比值控制系統。若考慮到動態關系，可添加補償環節，一般采用超前-滯后環節。
精餾塔的基本控制方案
精餾塔的基本控制方式是討論復雜和特殊控制方案乃至1優控制的基礎，同時也是目前實際應用中1常見的方案。但只要不斷改善成分分析儀表的性能，按產品成分的直接指標控制方案將得到廣泛應用。精餾塔是一個多變量對象，因此如果將任意一個被調參數和任意一個調節參數組成調節回路，就可能有許多調節方案。而產品質量往往是精餾過程的主要目標，因此，在基本控制方案中，以產品質量指標來選取調節參數，一種是采用溫度作為間接質量指標，一種是采用產品成分等作為直接質量指標。
（l）按提餾段指標的控制方案
如果對釜底出料的成分要求高于塔頂出料，塔頂或精餾段板上溫度不能很好地反映組分變化和實際操作回流比大于幾倍1小回流比時，可采用提餾段控制。提餾段溫度是衡量質量指標的間接指標，而以改變再沸器加熱量作為控制手段的方案，就是提餾段溫控。
該方案以提餾段塔板溫度為被控變量，加熱蒸汽量為操縱變量。除了這個主要控制系統外，還設有若干個輔助控制系統；進料量F為定值控制或用均值控制系統；對塔底采出量B和塔頂餾出物D，按物料平衡關系分別設有塔底與回流罐的液位控制器作均勻控制；為維持塔壓恒定，在塔頂設置壓力控制系統，控制手段是控制冷凝器的冷卻量；提餾段溫控時，回流量采用定值控制，且回流量應足夠大，以便當塔的處理量1大時，仍能保持塔頂產品的質量指標在規定的范圍內。利用產品分析器，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，實現按產品成分的直接指標控制。
提餾段溫控由于采用了提餾段溫度作為間接質量指標。因此，它能夠較直接地反映提餾段產品情況。將提餾段恒定后，就能較好地保證塔底產品的質量。
對于液相進料時，進料量或進料成分的變化很快影響塔底的成分，而提餾段溫控比較及時，動態過程也比較快。按產品成分或物性指標的直接控制方案精餾塔的質量控制最1好能選擇表征塔頂和塔底產品的質量指標，即產品的成分作為被控變量，即直接控制方案。提餾段溫控的一個特點是回流量足夠大，因而在保持塔底質量的前提下，仍能保持塔頂質量，因此即使塔頂產品質量要求比塔底嚴格時，仍可采用提餾段溫控。
精餾流程和塔型的選擇
乙醇和水混合料經預熱器加熱至泡點后，送至精餾塔，塔頂采用全凝器冷凝后，一部分作回流，其余為塔頂產品經冷卻后送貯槽，塔釜采用直接蒸汽供熱，塔底產品經冷卻后送至貯槽，流程圖如下圖： 根據生產任務，若按每天開動設備24小時計算，產品流量為1.67t/h，由于產品粘度較小，流量較大，為減少造價，降低生產過程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產效率，選用浮閥塔。當要分離的產品純度較高時，由于塔頂或塔底的溫度變化及其相鄰塔之間的溫度相差均很小，這就要求有非常靈敏的測溫裝置，同時對溫控的調節精度都有很高的要求，但實際上卻很難做到。 塔設備的高度與直徑之比，因情況不同，差別很大，塔外殼用鋼板焊制，也可用鑄鐵鑄造，每層塔板為一節，并用法蘭連接。 塔體材料和踏板材料均選用TiNiCr918,因這種不銹鋼具有高的強度極限，較低的屈服極限，的塑性和韌性，他的焊接性能和冷彎成形等工藝性也很好，是目前制造容器、塔的廣泛的一類不銹鋼，又因為這種鋼在乙醇介質中有很好的耐腐蝕性，所以選用TiNiCr918。
