精餾塔的工藝控制方案設計

彭國榮（德希尼布化工工程有限公司，上海 200031）

精餾塔的工藝控制方案設計

彭國榮（德希尼布化工工程有限公司，上海 200031）

在精餾塔的工藝控制當中，壓力和溫度是其中兩個比較重要的控制變量，本文通過對精餾塔的壓力控制方案和溫度控制方案進行分析后，對精餾塔的工藝控制方案進行設計。

精餾塔；工藝控制；方案設計

精餾是一種利用回流使液體混合物得到高純度分離的蒸餾方法，是工業上應用最廣的液體混合物分離操作，精餾塔是精餾過程中最為重要的設備，根據分離操作條件和工藝要求的不同，精餾塔的操作流程也具有一定的差異。精餾塔的控制是一個多變量控制過程，如何在許多被控變量和操縱變量中選擇配對，是實現塔的常規控制很重要的問題。要想對精餾塔的精確、高效和安全進行控制，需要采取合適的工藝控制方案，以此來提高產品的品質，降低能耗。本文著重對精餾塔的壓力和溫度控制方案進行分析。

1 壓力控制方案

一般情況下，精餾塔的控制系統都是以恒定的塔壓來進行精餾，塔壓的波動會使其中的溫度分布情況產生差異，會破壞全塔物料平衡和氣液平衡，從而增加控制難度，降低分離性能，破壞塔的平衡操作進而影響產品質量。目前常見的精餾塔壓力控制方案主要有以下幾個方面：

1.1 常壓塔

當空氣對分離物料沒有影響的情況下，不需要對精餾塔中的壓力進行控制，只需要在回流罐上設置放氣口就可以，所以在常壓塔中，可以在其中引入惰性氣體，來實現對塔壓的分程控制。

1.2 加壓塔

加壓塔的壓力控制方案的確定與塔頂鎦出物狀態及鎦出物中不凝性氣體多少有關。對于加壓塔來說，存在以下兩種方案，一種方案是存在不凝氣，在這樣的情況下，只需要對不凝氣的排放量進行控制，就能夠對塔壓進行控制。另外一種方案是精餾塔中沒有不凝氣，可以采用熱氣體旁路控制的方法來對塔壓進行控制，與傳統的通過調節冷卻水進行控制相比較，這種控制方法存在如下優勢：首先是控制回路的響應時間較快，高處的回流罐能夠對回流泵提供較高的NPSH[1]。其次冷凝器可以就地安裝，在冷凝器中水垢比較大的情況下，可以及時的對其清洗和維修；對于調節閥的安裝來說，一般可以在管線尺寸較小的熱旁路上進行安裝，其流量大小可以根據冷凝器出口溫度確定。

1.3 真空塔

對于真空塔來說，可以在其中引入惰性氣體或者空氣來對壓力進行控制；也可以通過調節真空設備的負荷來實現對壓力的控制。

2 溫度控制方案

精餾塔的質量指標一般包括直接指標和間接指標。對于直接指標而言，就是直接對產品的質量進行評價分析，但是目前所使用的產品分析設備具有造價高、維修難度大和動態響應慢等特點，所以一般很少應用在工業生產上。在對溫度進行控制的過程中，從理論上來說，塔頂溫度能夠準確的反映出塔頂產品的質量，塔底溫度能夠準確的反映出塔釜產品的質量，但是在實際精餾過程中，這樣的方法并不精確，主要原因在于各個精餾塔中各個塔板上產品的成分比較接近，也就是說溫度的變化差異很小，需要通過精度和靈敏度很高的溫度檢測設備才能對溫度進行精確的檢測，但是目前的儀器設備不能達到這樣的效果。可通過仔細分析操作條件變動后前后溫度的變化，即可發現在精餾段或提餾段的某些塔板上，溫度變化量最為顯著；或者說，這些塔板的溫度對外界干擾因素的反映最靈敏，故將這些塔板稱之為靈敏板。針對這樣的問題，可以采用靈敏板溫度控制來對產品質量進行控制，采用這種方法對溫差進行控制的過程中，需要選擇兩個重要的溫度監測點，將其中一個溫度作為參考溫度，另外一個為靈敏板溫度，參考溫度根據壓力的變化而變化，而靈敏板溫度受到壓力和產品質量兩個方面的影響，壓力對兩個溫度點的影響是相同的，在這樣的情況下，只需要通過壓力補償，就能夠很好的實現對溫度差的精確控制[2]。

3 精餾塔工藝控制方案

3.1 產品質量控制

產品質量控制方案主要指的是將精餾過程中的回流量、餾出量和釜液量等主要參數中的一個參數保持恒定，通過對其它參數的控制來對液位進行控制，根據產品位置的不同，相應的質量控制方案也不相同。對于精餾段控制來說，主要是通過對其回流量和餾出量進行調節來實現的，利用在回流量較大的精餾塔當中，其優勢在于操作平穩精確，能夠實現對回流量的精確控制，在產品不達標的情況下，可以對塔頂的流出量進行控制，通過全回流來對產品的質量進行控制。對于提餾段控制來說，主要是對蒸汽量進行調節加熱來實現的，在這個方案中，蒸汽量作為變量，具有相比調節回流量更加迅速的動態響應時間，能夠確保塔釜產品的整體質量。

3.2 物料平衡控制

物料平衡控制是通過外界對物料進行控制，使產品在更高程度上符合工藝要求，主要適用于對產品質量沒有嚴格要求，同時進料流量和進料性質沒有明顯變化的精餾過程。精餾塔在分離沸點接近的組份時，需要較大的回流比來進行控制，在這樣的情況下，塔頂產品的組成和流量與回流比波動有著較為重要的聯系，也就是說在回流比大于10的情況下，回流量會發生一定程度的減少或者增加，相應塔頂產品的流量也會增加或者減少。所以說在回流率比較大的情況下，需要將塔頂產品的流量作為可控變量進行對待，以此提高控制靈敏度，實現物料的平衡控制[3]。

4 結語

精餾塔的整體精餾過程比較復雜，具有多輸入、多輸出和多干擾的變量，其中溫度和壓力是影響精餾塔的兩個主要變量，這就需要根據精餾塔精餾工藝的主要方式和特點，來對溫度控制方案和壓力控制方案進行選擇。在另外一個方面，也需要在對工藝機理進行分析的基礎上，結合產品的質量要求、操作要求和工藝操作過程，設計并選擇合適的精餾塔工藝控制方案，實現對產品質量的有效控制。

[1]李克景.淺談精餾塔的工藝控制方案設計[J].石油化工應用,2013,32(3):119-124.

[2]董振.探討精餾塔的工藝控制方案設計[J].工業,2016 (12):00067-00067.

[3]黃永杰.精餾塔自動控制系統設計與應用[J].化工技術與開發,2012,41(1):52-54.