精餾塔溫度控制策略

來源：云南昌暉儀表制造有限公司 2022年12月04日 09:34

精餾過程的溫度控制非常常見。精餾塔溫度控制是實(shí)現(xiàn)精餾過程產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的主要手段。溫度控制常見的錯(cuò)誤：

溫度測(cè)點(diǎn)選擇不合理。哪側(cè)是產(chǎn)品則應(yīng)在相應(yīng)側(cè)選擇溫度測(cè)點(diǎn)。如果頂部或底部溫度能反映產(chǎn)品指標(biāo)的變化，則可以選擇頂部或底部溫度。否則應(yīng)考慮靈敏板溫度或者溫差。例如在工業(yè)萘裝置的精餾塔中，選擇塔頂溫度進(jìn)行控制。但是由于工業(yè)萘產(chǎn)品純度太高，該溫度不能及時(shí)反應(yīng)溫度變化，塔頂溫度控制回路一直不能使用。

一般情況下，分離精度比較高，回流比比較大的溫度控制應(yīng)該選擇物料平衡進(jìn)行控制。例如苯甲苯分離時(shí)，塔頂產(chǎn)品往往選擇溫差并使用物料平衡進(jìn)行控制。分離精度不高，回流比不是特別大的溫度控制可以選擇能量平衡進(jìn)行控制。

在控制策略設(shè)計(jì)中，有文獻(xiàn)介紹了塔頂塔釜同時(shí)進(jìn)行溫度設(shè)定值控制的策略。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)塔頂塔釜同時(shí)進(jìn)行溫度設(shè)定值控制的筆者沒有見過。精餾塔的溫度分布如圖1所示。溫度分布和塔板效率以及回流比等直接相關(guān)?？刂迫魏我粋?cè)的溫度都不是特別困難。但是想同時(shí)控制塔頂塔釜兩個(gè)溫度設(shè)定值，在進(jìn)料流量或者組成變化明顯時(shí)往往會(huì)導(dǎo)致回流比的大幅度變化。這常常是不允許的。這個(gè)問題在精餾過程的*控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)也要注意。

圖1 精餾塔溫度分布示意圖

精餾塔溫度控制往往表現(xiàn)出多容過阻尼的大慣性滯后特性。方法并不推薦使用微分，但是在多容對(duì)象特性時(shí)可以適當(dāng)?shù)氖褂梦⒎指纳苹芈返目箶_特性。但是微分時(shí)間不宜設(shè)置的太大，應(yīng)該同時(shí)小于四分之一積分時(shí)間、二分之一純滯后和第二時(shí)間常數(shù)三個(gè)參數(shù)。

在如圖2所示的甲苯塔中，塔頂產(chǎn)品是甲苯，塔釜是二甲苯等重組分。芳烴分離系統(tǒng)中，塔頂是產(chǎn)品時(shí)使用基于物料平衡的溫差控制是常見控制策略。本流程中TDIC-221306在實(shí)際使用過程中，操作人員根據(jù)裝置的實(shí)際情況更多根據(jù)靈敏板溫度TI-221303進(jìn)行調(diào)整。實(shí)際上在現(xiàn)場(chǎng)投用溫差控制時(shí)，側(cè)線采出有大幅度的變化而且溫度改善并不明顯。

圖2 甲苯塔工藝流程圖

按操作人員的習(xí)慣，修改為靈敏板溫度控制TIC-221303與再沸器蒸汽流量串級(jí)?？刂撇呗孕薷暮箪`敏板溫度控制品質(zhì)改善明顯，見圖3所示。如果一個(gè)精餾塔沒有一個(gè)溫度控制在能量或者物料波動(dòng)時(shí)往往需要操作人員的頻繁干預(yù)。有一個(gè)溫度控制回路投自動(dòng)對(duì)精餾塔平穩(wěn)操作非常關(guān)鍵。

圖3 甲苯塔靈敏板溫度控制品質(zhì)

精餾塔溫度控制策略選擇上要實(shí)事求是，看起來正確的控制策略在當(dāng)前實(shí)際工況下可能不能正常工作。在工業(yè)萘精餾塔中，我們也遇到過精餾塔頂溫度控制策略不能奏效的問題。

溫度測(cè)點(diǎn)是否合理是進(jìn)行精餾過程溫度控制必須要考慮的一個(gè)因素。特別是對(duì)那些從來沒有投用過的精餾塔溫度控制回路。

被控對(duì)象模型的響應(yīng)時(shí)間與負(fù)荷、操縱手段和測(cè)點(diǎn)的距離等相關(guān)，往往有很明顯的多容特性。多容特性是使用微分的主要原因，在溫度控制中要使用更大的積分時(shí)間和適當(dāng)?shù)奈⒎肿饔谩?br>作者：馮少輝博士(現(xiàn)從事*控制工作，有一線十幾年工作經(jīng)歷，真正理論聯(lián)系實(shí)際的專家)

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