关于精馏塔自动控制系统的研究

郭娟娟

滨化集团股份有限公司 山东滨州 256600

1 精馏塔主要结构以及控制系统的组成

当前，随着我国工业生产发展，对精馏塔的使用提出了更高的要求，现在的精馏塔功能强大，在工业中使用精馏塔的目的是进行混合物的分离。精馏塔的组成复杂，有提馏段和精馏段，前者是塔底到进料口的那部分，后者是塔顶到进料口的那部分。根据分离目标及分离难度的需要精馏塔可设计不同数量的塔板，在操作时，在一定高度的塔板上覆盖着液层，回流液就会从上一级的塔板到达下一级中，这个过程中，回流液会经流溢流管，下方物料蒸汽逐步塔上升至上级塔板，与从塔板下降的液相进行有机接触。每块塔板都会同时发生上升蒸汽部分冷凝与回流液体部门汽化的传热过程，使得液相内易挥发组分转化为汽相，有些组分不容易挥发，就会转化为液相[1]。在精馏过程中需要控制好塔顶、塔釜温度以及压力，以期在塔顶以及塔底得到相应的物质成分。

2 对精馏塔进行分类

①精馏塔按其组成可分为平板塔和填充塔两种。

②根据精馏塔的作用，可将其分为二元精馏塔和多元精馏塔。

③精馏塔可分为连续蒸馏塔和间歇蒸馏塔。

④根据可精馏原料，对精馏塔进行分类，有特殊精馏塔和专用精馏塔之分。

⑤根据工作压力将精馏塔分为负压精馏塔、常压精馏塔和高压精馏塔这三类。

3 精馏塔自动控制内容

3.1 变量控制内容

在实际的使用中，精馏塔会对下面三大方面的变量进行控制，具体包括：

①操纵变量：就是塔顶回流量、塔顶出料量、塔釜加热介质量等；

②被控变量：精馏塔塔顶、塔釜、塔中部压力，塔顶、塔釜物料组成和精馏塔顶、塔釜、塔中部温度等；

③干扰变量：大气压力、气温，还有较难控制的进料物料组成。

3.2 平衡控制内容

精馏塔平衡控制主要是对这两个方进行控制：一是控制精馏塔的物料进料[2]；二是控制精馏塔所需的能量达到稳定的状态。精馏塔电流平衡控制采用自动控制系统，如设定塔釜所需温度，自控系统会根据温度变化情况调节塔釜加热介质用量，当塔釜温度高于设定温度时，自控系统自动降低塔釜加热介质进料阀门的开度，当塔釜温度低于设定温度时，自控系统自动提高塔釜加热介质进料阀门的开度，为使调节更加精准，避免调节阀门的大幅度、频繁波动一些软件制作商也推出了一些已在国内外得到广泛应用的控制软件，如APC（先进控制系统），在工作过程中使用这种系统，其相当于一种工具，方便了操作人员的工作，其可以完成很多的常规操作工作，这种系统的使用与一个优秀的工作人员一天24 小时工作的性质一样，可以对动态控制的性能进行优化，减少流程变量的波动，可以让它更接近其优化目标，这样就可以控制生产装置的卡边，从而提高电站运行的稳定和安全，这样就使得产品质量的均匀性得到有效的保障，还能将目标产品的成品率进行大力的提升，使得装置的处理量得到增加，使得运行成本减少，并且还不会对环境造成污染，此外，还使得人工操作的工作量得到减少。

3.3 产品成分控制内容

现代生产技术得到了极大的发展，在工业控制中渐渐的使用了信息管理的方式。信息技术与自动控制系统的结合应用可以使得产品的精馏质量得到进一步的提高，并且在进行操作的过程中消耗的成本少[3]。所以，当前在对产品组合进行控制的过程中，要对其技术进行合理的使用软测量推断控制法，并适当的利用LIMS（laboratory information management system）系统进行管理，这种系统的使用能够提高管理效率，这种系统是实验室在管理过程中产生的成果，其既体现了实验室的科学管理，又体现了现代信息技术的发展，实验室进行计算机软硬件系统的综合管理。这个体统能够将样品测试的效率进行提高，在线监测样本后，或在LIMS 收集分析色谱，并用其他分析仪器对质谱进行了分析后，能够自动生成最终的分析报告，操作员可以在LIMS 中找到他们需要的信息，这样就可以对精馏操作进行及时的调整，从而使得分析结果的可靠性得到了提高，使分析人员对与样品有关的信息进行及时、全面的了解。实验室的各种资源能够利用LIMS 有小的整合起来，使得蒸馏操作人员可以方便地查询实验室中分析过的所有样品和结果，从而可以通过精馏操作历史趋势和样品分析数据的对比确定对精馏操作有利的调整方向。

4 精馏塔自动控制系统的优化研究

根据精馏塔运行能耗参数，从产品净化质量等方面提出以下优化方法：结合当前运行环境和整体运行状态的特点，对精馏塔传热效果进行了控制，在塔釜再沸器和塔顶冷凝器设计过程中选择合适的设计参数、合适的结构类型及适当的换热器材质，在精馏过程中合理调整冷凝器和再沸器的操作参数，以保证分离后产品的纯度更高，从而提高精馏塔的分离质量。为了优化精馏工艺，根据产品特点选择了合适的精馏工艺。选择合适的高质量填料，减少精馏过程中的操作缺陷。

5 结语

目前，科技得到了发展，工业生产也遇到了剧烈的竞争，对精馏塔工业设备的技术进行创新已经成为一种趋势，全面探究自动化控制的内容，达到将精馏的整体质量提高的目的，因此，要对精馏塔自动控制系统中使用到的相关技术进行重点分析和研究。