關(guān)于精餾塔自動控制系統(tǒng)的研究

郭娟娟

濱化集團(tuán)股份有限公司 山東濱州 256600

1 精餾塔主要結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)的組成

當(dāng)前，隨著我國工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，對精餾塔的使用提出了更高的要求，現(xiàn)在的精餾塔功能強(qiáng)大，在工業(yè)中使用精餾塔的目的是進(jìn)行混合物的分離。精餾塔的組成復(fù)雜，有提餾段和精餾段，前者是塔底到進(jìn)料口的那部分，后者是塔頂?shù)竭M(jìn)料口的那部分。根據(jù)分離目標(biāo)及分離難度的需要精餾塔可設(shè)計(jì)不同數(shù)量的塔板，在操作時(shí)，在一定高度的塔板上覆蓋著液層，回流液就會從上一級的塔板到達(dá)下一級中，這個(gè)過程中，回流液會經(jīng)流溢流管，下方物料蒸汽逐步塔上升至上級塔板，與從塔板下降的液相進(jìn)行有機(jī)接觸。每塊塔板都會同時(shí)發(fā)生上升蒸汽部分冷凝與回流液體部門汽化的傳熱過程，使得液相內(nèi)易揮發(fā)組分轉(zhuǎn)化為汽相，有些組分不容易揮發(fā)，就會轉(zhuǎn)化為液相[1]。在精餾過程中需要控制好塔頂、塔釜溫度以及壓力，以期在塔頂以及塔底得到相應(yīng)的物質(zhì)成分。

2 對精餾塔進(jìn)行分類

①精餾塔按其組成可分為平板塔和填充塔兩種。

②根據(jù)精餾塔的作用，可將其分為二元精餾塔和多元精餾塔。

③精餾塔可分為連續(xù)蒸餾塔和間歇蒸餾塔。

④根據(jù)可精餾原料，對精餾塔進(jìn)行分類，有特殊精餾塔和專用精餾塔之分。

⑤根據(jù)工作壓力將精餾塔分為負(fù)壓精餾塔、常壓精餾塔和高壓精餾塔這三類。

3 精餾塔自動控制內(nèi)容

3.1 變量控制內(nèi)容

在實(shí)際的使用中，精餾塔會對下面三大方面的變量進(jìn)行控制，具體包括：

①操縱變量：就是塔頂回流量、塔頂出料量、塔釜加熱介質(zhì)量等；

②被控變量：精餾塔塔頂、塔釜、塔中部壓力，塔頂、塔釜物料組成和精餾塔頂、塔釜、塔中部溫度等；

③干擾變量：大氣壓力、氣溫，還有較難控制的進(jìn)料物料組成。

3.2 平衡控制內(nèi)容

精餾塔平衡控制主要是對這兩個(gè)方進(jìn)行控制：一是控制精餾塔的物料進(jìn)料[2]；二是控制精餾塔所需的能量達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。精餾塔電流平衡控制采用自動控制系統(tǒng)，如設(shè)定塔釜所需溫度，自控系統(tǒng)會根據(jù)溫度變化情況調(diào)節(jié)塔釜加熱介質(zhì)用量，當(dāng)塔釜溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，自控系統(tǒng)自動降低塔釜加熱介質(zhì)進(jìn)料閥門的開度，當(dāng)塔釜溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，自控系統(tǒng)自動提高塔釜加熱介質(zhì)進(jìn)料閥門的開度，為使調(diào)節(jié)更加精準(zhǔn)，避免調(diào)節(jié)閥門的大幅度、頻繁波動一些軟件制作商也推出了一些已在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用的控制軟件，如APC（先進(jìn)控制系統(tǒng)），在工作過程中使用這種系統(tǒng)，其相當(dāng)于一種工具，方便了操作人員的工作，其可以完成很多的常規(guī)操作工作，這種系統(tǒng)的使用與一個(gè)優(yōu)秀的工作人員一天24 小時(shí)工作的性質(zhì)一樣，可以對動態(tài)控制的性能進(jìn)行優(yōu)化，減少流程變量的波動，可以讓它更接近其優(yōu)化目標(biāo)，這樣就可以控制生產(chǎn)裝置的卡邊，從而提高電站運(yùn)行的穩(wěn)定和安全，這樣就使得產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性得到有效的保障，還能將目標(biāo)產(chǎn)品的成品率進(jìn)行大力的提升，使得裝置的處理量得到增加，使得運(yùn)行成本減少，并且還不會對環(huán)境造成污染，此外，還使得人工操作的工作量得到減少。

3.3 產(chǎn)品成分控制內(nèi)容

現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)得到了極大的發(fā)展，在工業(yè)控制中漸漸的使用了信息管理的方式。信息技術(shù)與自動控制系統(tǒng)的結(jié)合應(yīng)用可以使得產(chǎn)品的精餾質(zhì)量得到進(jìn)一步的提高，并且在進(jìn)行操作的過程中消耗的成本少[3]。所以，當(dāng)前在對產(chǎn)品組合進(jìn)行控制的過程中，要對其技術(shù)進(jìn)行合理的使用軟測量推斷控制法，并適當(dāng)?shù)睦肔IMS（laboratory information management system）系統(tǒng)進(jìn)行管理，這種系統(tǒng)的使用能夠提高管理效率，這種系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)室在管理過程中產(chǎn)生的成果，其既體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)管理，又體現(xiàn)了現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)的綜合管理。這個(gè)體統(tǒng)能夠?qū)悠窚y試的效率進(jìn)行提高，在線監(jiān)測樣本后，或在LIMS 收集分析色譜，并用其他分析儀器對質(zhì)譜進(jìn)行了分析后，能夠自動生成最終的分析報(bào)告，操作員可以在LIMS 中找到他們需要的信息，這樣就可以對精餾操作進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，從而使得分析結(jié)果的可靠性得到了提高，使分析人員對與樣品有關(guān)的信息進(jìn)行及時(shí)、全面的了解。實(shí)驗(yàn)室的各種資源能夠利用LIMS 有小的整合起來，使得蒸餾操作人員可以方便地查詢實(shí)驗(yàn)室中分析過的所有樣品和結(jié)果，從而可以通過精餾操作歷史趨勢和樣品分析數(shù)據(jù)的對比確定對精餾操作有利的調(diào)整方向。

4 精餾塔自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化研究

根據(jù)精餾塔運(yùn)行能耗參數(shù)，從產(chǎn)品凈化質(zhì)量等方面提出以下優(yōu)化方法：結(jié)合當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境和整體運(yùn)行狀態(tài)的特點(diǎn)，對精餾塔傳熱效果進(jìn)行了控制，在塔釜再沸器和塔頂冷凝器設(shè)計(jì)過程中選擇合適的設(shè)計(jì)參數(shù)、合適的結(jié)構(gòu)類型及適當(dāng)?shù)膿Q熱器材質(zhì)，在精餾過程中合理調(diào)整冷凝器和再沸器的操作參數(shù)，以保證分離后產(chǎn)品的純度更高，從而提高精餾塔的分離質(zhì)量。為了優(yōu)化精餾工藝，根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)選擇了合適的精餾工藝。選擇合適的高質(zhì)量填料，減少精餾過程中的操作缺陷。

5 結(jié)語

目前，科技得到了發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)也遇到了劇烈的競爭，對精餾塔工業(yè)設(shè)備的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新已經(jīng)成為一種趨勢，全面探究自動化控制的內(nèi)容，達(dá)到將精餾的整體質(zhì)量提高的目的，因此，要對精餾塔自動控制系統(tǒng)中使用到的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)分析和研究。