精馏塔提馏段温度控制系统
14页1、University of South China过程控制仪表课程设计设计题目: 精馏塔提馏段温度控制系统 姓 名: 曾新梁 班 级: 自动化073班 学 号: 指导教师: 高飞燕 唐耀庚 2 0 1 0年 12 月 31日1、系统简介精馏操作是炼油、化工生产过程中的一个十分重要的环节。精馏塔的控制直接影响到工厂的产品的质量、产量和能量的消耗,因此精馏塔的自动控制长期以来一直受到人们的高度重视。精馏塔是一个多输入多输出的对象,它由很多级塔板组成,内在机理复杂,对控制要求又大多较高。这些都给自动控制带来一定的困难。同时各塔工艺结构特点有千差万别,这需要深入分析特性,结合具体塔的特点,进行自动控制方案设计和研究。精馏塔的控制最终目标是:在保证产品质量的前提下,使回收率最高,能耗最小,或使总收益最大。在这个情况为了更好实现精馏的目标就有了提馏段温度控制系统的产生。按提馏段指标的控制方案:当塔釜液为主要产品时,常常按提馏段指标控制。如果是液相进料,也常采用这类方案。这是因为在液位相进料时,进料量的变化,首先影响到塔底产品浓度,塔顶或精馏段塔板上的温度不能很好地反映浓度的变化,所以采用提馏段控制
2、温度比较及时。另外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反映组分变化和实际操作回流比大于几倍最小回流比时,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手段的方案,就是提馏段温控。2、设计方案及仪表选型2.1控制方案的确定 图2-1是精馏塔底部示意图,在再沸器中,用蒸汽加热塔釜液产生蒸汽,然后在塔釜中与下降物料进行传热传质。为了保证生产过程顺利进行,需要把提馏段温度。保持恒定。为此在蒸汽管路上装上一个调节阀,用它来控制加热蒸汽流量。从调节阀的做到温度发生变化,需要相继通过很多热容积。实践证明,加热蒸汽压力的波动对的影响很大。此外,还有来自液相加料方面的各种干扰,包括它的流量、温度和组分等,它们通过提馏段的传质过程,以及再沸器中传热条件(塔釜温度、再沸器液面等),最后也影响到温度。很明显当加热蒸汽压力波动较大时,如果采用如图2-1所示的简单单回路温度控制系统,调节品质一般不能满足生产要求。由于存在这些扰动故考虑串级控制系统。加热蒸汽C1进料再沸器塔底部 图2-1精馏塔提馏段单回路温度控制方案串级控制系统(如图2-2)与单回路控
3、制系统相比有一个显著的区别,即其在结构上多了一个副回路,形成了两个闭环-双闭环或称双环。串级控制系统在结构上与电力传动自动控制系统中的双环系统相同,就其主回路(外环)来看是一个定值控制系统,而副回路(内环)则为一个随动系统。以加热炉串级控制系统为例,在控制过程中,副回路起着对炉出口温度的“粗调”作用,而主回路则完成对炉出口温度的“细调”任务。与单回路控制系统相比,串级控制系统多用了一个测量变送器与一个控制器(调节器),增加的投资并不多(对计算机控制系统来说,仅增加了一个测量变送器),但控制效果却有显著的提高。其原因是在串级控制系统中增加了一个包含二次扰动的副回路,使系统有如下几点的改善:改善了被控过程的动态特性,提高了系统的工作频率。 对二次扰动有很强的克服能力。提高了对一次扰动的克服能力和对回路参数变化的自适应能力 。综上所述,根据系统工艺要求,决定在系统设计中采用闭环串级控制方式。 图2-2一般闭环串级控制系统2.2控制系统图、方框图本系统为了较好的达到控制目标,采用如图2-3所示的提馏段温度串级控制系统。副调节器QC2根据加热蒸汽流量信号控制调节阀,这样就可以在加热蒸汽压力波动的
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