關于精餾塔自動控制系統的研究

郭娟娟

濱化集團股份有限公司 山東濱州 256600

1 精餾塔主要結構以及控制系統的組成

當前，隨著我國工業生產發展，對精餾塔的使用提出了更高的要求，現在的精餾塔功能強大，在工業中使用精餾塔的目的是進行混合物的分離。精餾塔的組成復雜，有提餾段和精餾段，前者是塔底到進料口的那部分，后者是塔頂到進料口的那部分。根據分離目標及分離難度的需要精餾塔可設計不同數量的塔板，在操作時，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下一級中，這個過程中，回流液會經流溢流管，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行有機接觸。每塊塔板都會同時發生上升蒸汽部分冷凝與回流液體部門汽化的傳熱過程，使得液相內易揮發組分轉化為汽相，有些組分不容易揮發，就會轉化為液相[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的物質成分。

2 對精餾塔進行分類

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精餾塔可分為連續蒸餾塔和間歇蒸餾塔。

④根據可精餾原料，對精餾塔進行分類，有特殊精餾塔和專用精餾塔之分。

⑤根據工作壓力將精餾塔分為負壓精餾塔、常壓精餾塔和高壓精餾塔這三類。

3 精餾塔自動控制內容

3.1 變量控制內容

在實際的使用中，精餾塔會對下面三大方面的變量進行控制，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，還有較難控制的進料物料組成。

3.2 平衡控制內容

精餾塔平衡控制主要是對這兩個方進行控制：一是控制精餾塔的物料進料[2]；二是控制精餾塔所需的能量達到穩定的狀態。精餾塔電流平衡控制采用自動控制系統，如設定塔釜所需溫度，自控系統會根據溫度變化情況調節塔釜加熱介質用量，當塔釜溫度高于設定溫度時，自控系統自動降低塔釜加熱介質進料閥門的開度，當塔釜溫度低于設定溫度時，自控系統自動提高塔釜加熱介質進料閥門的開度，為使調節更加精準，避免調節閥門的大幅度、頻繁波動一些軟件制作商也推出了一些已在國內外得到廣泛應用的控制軟件，如APC（先進控制系統），在工作過程中使用這種系統，其相當于一種工具，方便了操作人員的工作，其可以完成很多的常規操作工作，這種系統的使用與一個優秀的工作人員一天24 小時工作的性質一樣，可以對動態控制的性能進行優化，減少流程變量的波動，可以讓它更接近其優化目標，這樣就可以控制生產裝置的卡邊，從而提高電站運行的穩定和安全，這樣就使得產品質量的均勻性得到有效的保障，還能將目標產品的成品率進行大力的提升，使得裝置的處理量得到增加，使得運行成本減少，并且還不會對環境造成污染，此外，還使得人工操作的工作量得到減少。

3.3 產品成分控制內容

現代生產技術得到了極大的發展，在工業控制中漸漸的使用了信息管理的方式。信息技術與自動控制系統的結合應用可以使得產品的精餾質量得到進一步的提高，并且在進行操作的過程中消耗的成本少[3]。所以，當前在對產品組合進行控制的過程中，要對其技術進行合理的使用軟測量推斷控制法，并適當的利用LIMS（laboratory information management system）系統進行管理，這種系統的使用能夠提高管理效率，這種系統是實驗室在管理過程中產生的成果，其既體現了實驗室的科學管理，又體現了現代信息技術的發展，實驗室進行計算機軟硬件系統的綜合管理。這個體統能夠將樣品測試的效率進行提高，在線監測樣本后，或在LIMS 收集分析色譜，并用其他分析儀器對質譜進行了分析后，能夠自動生成最終的分析報告，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行及時的調整，從而使得分析結果的可靠性得到了提高，使分析人員對與樣品有關的信息進行及時、全面的了解。實驗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驗室中分析過的所有樣品和結果，從而可以通過精餾操作歷史趨勢和樣品分析數據的對比確定對精餾操作有利的調整方向。

4 精餾塔自動控制系統的優化研究

根據精餾塔運行能耗參數，從產品凈化質量等方面提出以下優化方法：結合當前運行環境和整體運行狀態的特點，對精餾塔傳熱效果進行了控制，在塔釜再沸器和塔頂冷凝器設計過程中選擇合適的設計參數、合適的結構類型及適當的換熱器材質，在精餾過程中合理調整冷凝器和再沸器的操作參數，以保證分離后產品的純度更高，從而提高精餾塔的分離質量。為了優化精餾工藝，根據產品特點選擇了合適的精餾工藝。選擇合適的高質量填料，減少精餾過程中的操作缺陷。

5 結語

目前，科技得到了發展，工業生產也遇到了劇烈的競爭，對精餾塔工業設備的技術進行創新已經成為一種趨勢，全面探究自動化控制的內容，達到將精餾的整體質量提高的目的，因此，要對精餾塔自動控制系統中使用到的相關技術進行重點分析和研究。