关于精馏塔自动控制系统的研究

2016-03-14钱春海中沙天津石化有限公司天津300271

化工管理 2016年25期

钱春海（中沙（天津）石化有限公司，天津 300271）

关于精馏塔自动控制系统的研究

钱春海（中沙（天津）石化有限公司，天津 300271）

精馏塔是当前工业化生产过程中的关键化工装置之一，主要应用在混合物质的提纯操作或者分离操作上，由于该装置的应用效果显著，所以被广泛应用在多个工业领域上。为进一步提升完善精馏塔自动控制系统的管理和应用效果，本文主要对精馏塔的应用类型进行合理分析，列出自动控制系统的主要内容，进而对其未来优化和研究方向进行简要概述，以供参考。

精馏塔；自动控制系统；控制内容；优化研究

精馏塔是对挥发指数等性质特征均不相同的物质实行提纯或者分离的装置，即被称为精馏过程，提纯过程就是对物质实行多次的、连续性的冷凝处理和汽化处理，以保证其经过分离后获得高纯度的物质［1］。所以，对于精馏塔自动控制系统的相关技术要领实行分析十分必要。本文主要对板式精馏塔的自动控制内容进行细化分析，即在实行控制操作过程中，结合物质的操作标准，以及精馏处理要求选择适宜的自动控制操作工艺，以进一步提升物质精馏控制的质量，提升分离物质的纯度。

1 精馏塔的分类

①以精馏塔的组成结构实行分类，可以将精馏塔分成两种，一是板式精馏塔，二是填充材料；②以精馏塔的功能性实行分类，即可分成二元和多元的精馏塔；③以精馏塔的原料添加形式实行分类，即可分成连续性、间歇性的精馏塔；④以精馏塔的可精馏原料实行分类，即可分成特殊精馏塔与一般精馏塔；⑤以精馏塔的工作压力实行分类，则可以分成以下三种类型，一是负压精馏塔，二是常压精馏塔，三是高压精馏塔。

2 精馏塔自动控制内容

（1）变量控制内容分析精馏塔在实际运行过程中，会涉及到三大方面的变量控制，具体包括：①操纵变量：即精馏塔底出现的物流量、回流量、冷却量，还有塔顶部分的冷凝液流量等；②被控变量：精馏塔塔中的压力，还有分别处于塔底和塔顶的液位浓度和蒸汽浓度；③干扰变量：常规压力、常规温度还有难以控制的进料成分。

三者的关系分析：由于操纵变量和被控变量二者之间的关系为主从关系，在精馏塔的运行中，两项变量关系又有着密不可分的联系，且为双向的作用力表现，所以，为进一步提升精馏塔的操作稳定性，可以对二者的变量干系实行合理调节，以充分增强精馏塔运行的稳定性。干扰变量相对于前两种变量关系而言，则属于一种外部干扰性变量，所以对于精馏塔自动控制内容的操作上，有必要对干扰变量实行有效控制，以充分减少其对精馏运行操作的负面影响，进而为精馏控制操作系统的安全、可靠运行提供更为有利的支持。

（2）平衡控制内容分析精馏塔的平衡控制内容主要包括两大方面，一是精馏塔的物料进料方面的控制；二是精馏塔所需能量稳定性方面的控制［2］。实行精馏过程中，有必要对物料的平衡性实行全面控制，以保证物料进入到精馏塔后，能够获得高标准的分离产物，提升分离操作的工作效率；同时，充分降低塔底排出物的产品浓度，通过物料的平衡控制，不仅可以提升产品分离的质量，而且能够减少资源的浪费。通过对精馏塔中平衡状态的各项参数实行合理调节，或者结合塔内所存在的问题进行合理的分析和探讨，做出相应的调整，来确保精馏塔塔内操作所需能量的稳定性，进而加快产物的分类速度，提升整体的工作效率。当前的精馏塔平衡控制上，均由自动控制系统来操作。

（3）产品成分控制内容分析产品经过精馏塔的分离和提纯后获得的纯度越高说明其工作效果更优，所以，为进一步提升产品的提纯效果，有必要利用自动控制系统完成产品的相关检查和质量控制工作，具体包括精馏时产品所需的流量和回流量，以及后期的蒸发量统计等；而对于提纯后的产品成分控制办法主要包括分析仪器法等［3］。但是，随着现代生产技术的提升，信息化管理已经逐渐融入到工业控制操作中，由于信息技术与自动控制系统相联合应用后，能够进一步提升产品的精馏质量，且操作成本相对较低，因此，当前的产品成分控制技术上，也适当采用软测量推断控制法。

3 精馏塔自动控制系统的优化研究

相对于其他工业生产设备而言，此次研究分析的板式精馏塔具有装置简单的特点，但是在正式投入使用之后，会存在能源消耗大，投入成本高等弊端，如何实现该装置控制系统的优化，是未来研究技术需要考虑的重要内容。结合当前精馏塔运行过程中所消耗能源的参数，产品提纯质量等方面提出以下优化办法：①结合当前精馏塔的所处的运行环境特点，以及整体的运行状态，对精馏塔的换热效果进行控制，即合理调节冷凝器还有再沸器的运行参数，以确保产品经过分离后的纯度更高，进而提升精馏塔的分离质量。②根据产品特征选择适宜的精馏工艺，以起到优化精馏流程的目的；同时，为进一步满足产品的提纯要求，可以根据当前的创新技术的应用条件，采取多种工艺结合的方式来提升精馏塔的精馏质量。③选择适宜的，更为优质的填充材料来降低精馏过程中存在的操作弊端；同时，有必要联合先进科学技术提升自动化控制系统的优化效果，如遥感技术等，确保每一项操作项目和平衡点达到标准的精度要求。