预精馏塔

预精馏塔（精选7篇）

预精馏塔 篇1

河南能源化工集团中原大化公司煤化工装置, 是以煤为原料, 燃烧气化后作为原料气送往甲醇工段。在甲醇工段, 原料气经一氧化碳变换单元调节后, 送往低温甲醇洗单元进行洗涤。洗涤后的工艺气经压缩送至合成单元生成粗甲醇, 粗甲醇再送往精馏单元进行提纯。其中一氧化碳变换采用技术改造后的低水气比耐硫变换工艺, 节能效果显著;低温甲醇洗单元与合成单元, 分别采用了德国鲁奇公司低温甲醇洗和丹麦托普索合成工艺的技术专利, 均为世界上先进的工艺技术, 具有自动化程度高、能耗低等特点;而精馏单元采用了国内大型甲醇生产装置普遍流行的三塔精馏和一塔回收工艺, 该工艺的特点是节能、环保。

精馏单元管线多数采用了碳钢材质。随着时间的推移, 我们发现精馏单元预洗塔回流泵的入口管线、出口管线等处出现了不同程度的腐蚀, 管壁也变得薄脆, 严重处甚至出现了砂眼, 发生了甲醇泄漏现象, 而其他精馏塔处管线未发生此现象。针对这一隐患, 我公司在生产期间采取了加箍打紧防泄漏的对策, 作为临时处理;在停车检修的过程中, 将预洗塔回流泵的管线一次性全部更换为不锈钢材质。在处理隐患之后, 反思一下, 究竟是何种缘由造成设备、管线腐蚀严重呢?探其原因, 我想应有以下几个方面:

首先, 出现这样的后果, 与进入精馏单元的粗甲醇成分是分不开的。我公司生产的粗甲醇的主要成分如下表所示。

粗甲醇呈现酸性, 这是造成设备、管线发生腐蚀的根本原因。而粗甲醇呈酸性的根由主要有以下几个原因:

(1) 煤制甲醇工艺在合成塔生成甲醇的主要化学反应式如下:

合成甲醇的反应是一个可逆反应, 这就造成了CO2不能反应完全, 会有一部分CO2作为可溶性气体溶于粗甲醇中。CO2与粗甲醇中的水发生水解反应, 生成了碳酸 (H2CO3) 、碳酸根 (HCO3-、CO32-) , 具有酸性。

(2) 在合成甲醇的过程中, 不可避免地会有副反应发生, 从而生成一些呈酸性的副产物。其中以甲酸 (HCOOH) 和乙酸 (CH3COOH) 居多, 前者酸性比碳酸还高, 后者酸性虽弱, 但腐蚀性更强。

(3) 副反应生成的轻组分产物中甲酸甲酯 (HCOOCH3) 在一定的条件下也会发生水解, 生成甲酸和甲醇, 呈现酸性。

其次, 是加入预洗塔的碱液不合适。在精馏过程中, 因考虑到粗甲醇的酸性会对设备产生腐蚀, 故而会有一定浓度的碱液进入预洗塔。经脱盐水稀释过的碱液 (主要是Na OH浓溶液) 从碱液槽中, 通过碱液泵输送到预洗塔中, 起到了中和酸性物质的作用。配比之后的碱液, 会因碱液浓度、碱液量以及碱液泵的量程, 减弱中和作用, 使经预洗塔精馏之后的甲醇气相仍呈酸性。

同时, 也应注意到, 粗甲醇在送入精馏单元进行精馏时, 对首先进入的预洗塔管线侵蚀更为严重。而在经过预洗塔处理后, 酸性减弱, 对后续精馏塔侵蚀微弱, 甚至可忽略不计。

针对以上分析, 我们采取相应的措施, 就能够避免精馏预洗塔的设备、管线遭到腐蚀。应对措施主要有以下几个方面: (1) 优化甲醇合成反应, 尽量减少CO2的累积和副反应程度, 减少粗甲醇中的CO2含量以及酸性副产物; (2) 配比碱液要适中, 定期分析碱液情况, 定时分析精馏状态, 根据精馏状态相应地调整碱液浓度、碱液泵量程; (3) 在考虑经济性的条件下, 更换最易发生腐蚀的设备、管线, 改为不锈钢材质, 这从根本上杜绝了腐蚀的发生。

总的来说, 此次腐蚀泄漏事件, 从精馏塔的设计和操作两方面给予我们一定的提示。

从设计方面来说, 设计精馏塔之初, 应考虑到物料的不同状态对设备的影响, 经济的合理性, 进而区别对待。对设备和管线采取不同的材质, 减少物料对设备的侵蚀, 避免二次修复或者更换, 增加生产成本。

从操作方面来说, 针对物料成分不稳定的状况, 在实际生产中累积经验, 总结教训, 找到最优操作方式方法。在保证生产安全稳定的前提下, 延长设备的使用年限, 降低设备折旧维修费用。

参考文献

[1]王磊, 裴学国, 朱俊峰.三塔精馏精甲醇的酸度控制[J].煤化工, 2006 (12) .

[2]苏放文, 李芙蓉.四塔精馏甲醇的酸度控制[J].天然气化工 (C1化学与化工) , 2010 (06) .

[3]胡文平, 袁志峰.两塔精馏精甲醇产品酸度的控制[J].化工设计通讯, 2012 (04) .

精馏塔节能改造分析 篇2

1 精馏装置节能改造

1.1 精馏装置节能改造的必要性

精馏是利用液体沸点不同, 对其进行加热蒸馏的一种分离技术, 该技术可用于分离不同组分的液体混合物, 也可用于提纯某种液态化工产品, 粗醇精馏就是常见的一种应用。精馏技术由于投资抵、技术较为成熟, 因此广泛应用于化工机燃油工业生产中, 但该技术的热力学效率较低, 每分离1kg的化工产品消耗的能量较高, 造成了极大能源浪费的同时, 还加大了企业的生产成本。

1.2 精馏装置节能改造的可行性

从能量转移的角度看, 精馏装置是化石能源转化为热能, 利用扩散原理, 将有效热能转化为扩散有效能的过程, 在转化过程中不可避免的会产生一定的能量损失。引起能耗的过程是多方面的, 一是流体在流动过程中不可避免的会产生压强降低;二是相浓度不平衡造成的能耗。三是物流间的温度差引起的传热或不同温度物体混合过程造成的能耗。由以上能耗损失原因可知, 节能技术应从以下几方面入手:

第一:减少最小蒸汽负荷量 (GMIN) , 降低热量 (Q) 损失。蒸馏塔塔顶压力不变的情况下, 塔内流体在流动过程中压差 (△P) 越小, 平均相对挥发度 (α) 就越高, 蒸汽负荷量就越小, 则实际需要的热量就减少, 从而起到节能的作用。

第二:降低加热负荷。降低加热负荷需要降低上升蒸汽量 (G) , 可采用降低回流比 (R) 的方式实现。提高理论塔板数 (NT) 可提高分离效果, 可采用高效塔板或者填料来提高精馏塔内件的工作效率, 从而增大单位长度内理论塔板的数量;回流比的降低则可通过自动控制装置的精准定位功能, 使回流比与设定点的重和高较高, 从而减少回流比余量, 起到节能的效果。

注::蒸汽按0.4 MPa (g) 饱和蒸汽计

第三:降低塔釜和塔顶的温度差值 (△T) , 可有效降低热损。降低压降 (△P) 、采用中间再沸器、添加中间冷凝器都可以起到降低温差的效果。

第四:热损的回收再利用。塔顶冷凝器的热量若能回收再利用, 可有效提高整个系统的能源利用率。采用现代的集成技术, 将热偶精馏、多效精馏、热泵精馏等多种技术进行综合利用, 降低能量损耗。

第五:复合型分离系统代替单一分离系统。当化工生产对分离程度提出苛刻要求, 或单一的分离系统难以满足生产要求时, 可将吸附系统或者膜分离系统与精馏装置进行组合, 组装成复合型的分离系统, 提高分离效果, 降低单一分离系统的能耗。

1.3 精馏装置节能改造技术

精馏装置节能改造技术分为两种, 一种是对操作技术的改进, 另一种是对现有流程的改进。在进行节能改造时, 应根据生产的具体情况, 选择合适的改进技术, 或采用多种改进技术, 以达到最佳的节能效果。

1.3.1 操作技术的改进

方法一:填充料的改进。降低塔内温差或者压差的有效方法为更换高效规整的填料, 该填料在处理能力、持液量、压降方面具有较大的优势, 可有效提升系统的工作效率, 一般可提高至少15%以上的生产能力。更换填料的方法在压力超过0.35MPa时效果佳, 若精馏塔为常压或者中压, 反而会降低传质效果。改变填料后, 相同高度下的理论塔板数增加, 因而可以降低系统的回流比, 以苯乙烯-乙苯塔为例, 改变填充料后, 回流比由原来的7.3降低为5.8, 能耗则由1605k J/kg下降到1321k J/kg (苯乙烯) , 而产品的质量仍能维持原有水平;而压强和温度方面, 在保持塔顶压力不变时, 可降低塔釜的压力和温度, 有效减少压差和温差, 这在降低能耗方面的效果是十分明显的, 如苯-甲苯塔将鲍尔环乱推填料换为波纹板规整填料后, 塔内蒸汽上升通量增大, 压强降低20k Pa, 比改造前的能耗降低20%。

方法二:普通塔到垂直筛孔塔板的改造。垂直筛孔塔板适合真空精馏使用的一种高效低压力降塔板, 主要是利用气相的动量给液相一定的推动力, 以抵消液相流经塔板所形成的水力坡度, 减少气液两相在空间上的反向流动和不均匀分布, 降低塔板压力差 (△P) , 提升塔板效率, 从而达到降低能耗的目的。改进后的装置液相停留时间由5s减少至2.5s以内, 流通量增加一倍;塔板空间利用率大, 气液两相充分接触, 提高了塔板的传质效率, 塔板利用率较普通塔板, 高处30%。

其他方法的改进, 如进料位置的优化、进料状态的改变都可提高精馏塔的利用率, 从而降低能耗。如提高进料的温度, 使其部分或者全部汽化, 可降低能耗损失。该法简单易控, 且投资成本低, 应用范围较广。改进热的利用, 利用再沸器和冷凝器降低传热温差, 提高塔顶冷却剂的温度, 降低塔釜的加热温度, 从而达到节能的目的。

1.3.2 流程的改进

方法一:多效精馏法的利用。多效精馏是将多种组分的分离安排在一系列压力递减的精馏塔内, 利用高压塔产生的冷凝汽化热给低压塔提供再沸能量, 依次完成各个塔内的分离任务。多效精馏塔效率与蒸汽用量成反比, 效率高, 蒸汽用量越小。单效精馏改为双效精馏, 可节能50%;若双效改为三效, 节能效率增加17%;而三效到四效, 节能效率仅增加8%, 而且效数增加, 也会增大设备改造成本, 所以双效或者三效精馏塔利用率较高。

方法二:热泵精馏。热泵精馏是以塔顶蒸汽为高位热源, 通过加压再沸的方式进行热交换后, 做为塔釜热源进行加热, 从而达到节能目的。热泵精馏有直接式热泵精馏和间接式热泵精馏, 前者应用较为普遍。黄国强研究组队热泵精馏系统做了较为详细的研究, 研究结果表明, 热泵精馏中的闪蒸式再沸热泵精馏塔在不改变产品质量、进料量和操作压力的情况下, 节能达到80%左右 (与常规精馏相比) 。

方法三:多塔精馏系统顺序的优化。精馏塔的数目由进料组分数量决定, 若组分为3种, 则需要4 (N+1) 个塔, 3种组分的排列方案有两种, 不同的排列方案, 产生的能耗也不同。在对精馏塔进行排序时, 进料按塔顶和塔底按照1:1的比例进行分配, 纯度要求高的组分放在最后分馏, 最难分离的组分放在最末分离。纯度要求影响回流比, 塔内气流量大, 上游分离消耗的热量较高;待其他组分分离后, 进料减少时, 则采用大回流比能耗也将有效降低。

其他方法:增设中间冷凝器、再沸器, 利用恒沸精馏、萃取精馏、膜分离与精馏装置联合、吸收系统与精馏装置的联合等多种精馏工艺的改进, 都可不同程度的起到降低能耗的目的。

2 结语

精馏系统是化工生产工艺中常用的一种分离系统, 提高该系统的能源利用率, 对于整个生产工艺的节能改进具有积极的作用。精馏系统能耗的降低方法多样, 不同的节能技术, 其操作难度不同, 对设备进行改进需要的投资成本也不同。企业在选择节能技术时, 不仅要考虑该技术的节能效果, 还应考虑技术的操作难度、成本等多种因素, 以选择最佳的改进方案。随着能源的不断消耗, 能源问题已经成为制约我国经济发展的重要因素, 各企业应在生产的各个环节进行节能改造, 以达到降低能耗, 提高企业经济效益和社会效益的目的。

参考文献

[1]李志宇.精馏装置节能改造分析[J].化学工程与装备, 2014, 11:58-60.

[2]樊安静, 荆树伟, 杨安成, 张庆坤.甲醇精馏装置自动控制研究与应用[J].小氮肥, 2015, 03:3-4.

[3]刘源贵, 马希凯, 兰文礼.甲醇精馏装置的节能技术改造[J].石油和化工节能, 2009, 04:23-25.

精馏塔智能操作指导系统 篇3

精馏过程的研究经历了相当长的发展时期。在国内较早时期的化工原理仿真软件中, 浙江工业大学的郑祖铭老师在20世纪90年代开发的精馏实验仿真系统比较具有代表性[4], 2009年北京东方仿真软件公司和天津大学合作开发了化工原理实验仿真软件[5], 两款软件都有侧重点, 但单纯把人工智能应用到精馏过程的DCS仿真系统中, 开发可移植的智能指导系统却未见报道。

笔者提出的精馏过程智能指导系统是以专家系统CLIPS语言为基础, 用于技术人员在进行开停车操作练习时的实时指导。该指导系统利用CLIPS强大的推理和表示功能开发专家系统的知识库和推理机部分, 利用VC2005开发人机交互界面和与外界进行数据交换, 给操作人员在操作过程的任一时刻提出指导和解释, 在开停车过程中较好地辅助工艺人员操作, 确保开停车过程的顺利进行。主要介绍精馏塔智能指导系统的开发方法和过程, 给出软件的组成和每部分的功能, 规则和规则库的创建, 对规则库修改、增加和删除管理, 并以以脱丙烷精馏塔为例, 说明其实际应用情况。

1 系统开发

1.1 整体结构

精馏塔智能指导系统由CLIPS知识库、实时数据采集及专家指导意见等组成, 如图1所示。知识库中存储了大量以规则形式存在的领域专家的经验知识和已知事实, 通过采集的实时数据决定在每个控制信息下要触发的规则, 并给出相应的指导意见。运行该操作指导系统, 首先要运行精馏塔的DCS仿真系统;其次加载专家系统引擎和CLIPS文件;然后从DCS仿真系统中获取实时数据;最后系统会判断需触发的规则并给出指导信息。

1.2 规则的建立

精馏塔智能指导系统的主要功能是实现对精馏塔开停车过程中设备开启顺序和工况参数的监视和指导, 这就需要把开停车步骤条理化, 如果用诸如C语言等编程, 过程会非常复杂, 而且也达不到预期的理想效果。而基于规则的CLIPS专家系统的设计开发, 则可以满足这些需要。

CLIPS采用的是产生式规则系统, 每条规则都是“if (某条件成立) , then (某结论成立) ”的形式[6]。这就要求把精馏塔的开停车步骤整理成“条件-行动”式。精馏塔的开车过程包括4部分:系统 (储罐和精馏塔) 氮气置换;储罐进料;精馏塔进料和升温;精馏塔出料并使之运行平稳。以储罐氮气置换为例, 建立规则, 这时所有阀门和泵处于关停状态。根据工艺和操作经验, 把充氮过程整理成“if…then…”形式, 具体如下:

Rule1如果放空管线手阀打开, 那么可以打开充氮阀

Rule2如果充氮阀和放空手阀打开, 那么充氮开始, 注意氧气变化

Rule3如果氧气含量小于1%, 那么可以关闭氮气阀和放空阀

Rule4如果氮气阀和放空阀关闭, 那么充氮结束, 可以进行下一步

Error1如果充氮阀关或原料阀开, 那么就给出错误警告, 提示关闭充氮阀

前4个规则是顺序执行的, 也就是说, 只有Rule1被激发, 且满足Rule2的条件时, 才会执行Rule2。通过这种规则的建立, 使得操作提示也按顺序完成。如果充氮过程中打开放空手阀后, 没有打开充氮阀, 而是打开了原料阀, 这时便会触发Error1, 给出相应的警告。错误规则没有严格的触发顺序, 只有在进行错误操作时才会给出相应的提示。

精馏塔操作指导中的主要变量包括进料泵、回流泵、采出泵、预热器、冷凝器、再沸器、进料阀、塔顶回流阀、塔釜采出阀、储罐充氮阀、塔充氮阀、储罐放空阀、回流罐放空阀、储罐瓦斯手阀、回流罐瓦斯手阀, 皆为开/关量;其余为高/适中状态, 包括储罐液位、精馏塔液位和回流罐液位。充氮过程的规则如下:

Rule1储罐充氮阀关/储罐放空阀关, 准备对进料罐充氮气

Rule2储罐充氮阀关/储罐放空阀开, 可以打开储罐充氮阀开始充氮气

Rule3储罐充氮阀开/储罐放空阀开, 开始充氮气, 注意储罐中氧气的含量变化;充氮结束时需关闭储罐充氮阀和储罐放空阀

Rule4储罐充氮阀关/储罐放空阀开, 则关闭储罐放空阀

Rule5储罐充氮阀关/储罐放空阀关, 则第一阶段充氮完成, 可以开始下一阶段的氮气置换, 先打开塔顶的放空阀和回流罐放空阀

Rule6塔充氮阀关/回流罐放空阀开, 则打开塔充氮阀, 精馏塔开始充氮

Rule7塔充氮阀开/回流罐放空阀开, 注意观察塔顶和回流罐中的氧气含量变化, 精馏塔充氮结束先关闭塔充氮阀

Rule8塔充氮阀开/回流罐放空阀关, 关闭回流罐放空阀

Rule9塔充氮阀关/回流罐放空阀关, 充氮完成

在CLIPS中, 规则的开头包括3个部分, 即关键词defrule、规则名和可选的注释字符串, 其一般格式为:

1.3 规则库的设计

知识库是实现系统高智能运行的关键, 用于存放由知识获取程序所获取的专家知识[7]。为了实现推理机和解释机的快速高效运行, 知识库分为便于解释机读写的专家知识数据库主便于推理机推理的专家系统规则库。专家系统规则库为用于存储CLIPS规则的.clp文件, 方便推理机进行规则的调用。

精馏塔开停车指导系统设计的重点在于设置CLIPS规则库, 建立规则库之前必须先进行模板的自定义。如, 开车规则库的模板定义为:

CLIPS知识库触发规则实现推理的过程不能缺少输入输出, 输入是触发规则的前提条件, 输出的则是推理结果。而在CLIPS知识库中这种能被有效识别的输入则称为事实。没有事实的输入, CLIPS知识库就无法启动推理。因此, 事实的建立是进行CLIPS推理的前提条件。事实以deffacts开头, 其定义格式如下:

在规则库中, 有时一个事实可以同时触发多个规则, 为此需要对已触发的规则进行标记, 然后修改其触发状态, 使之成为触发其他规则的一个条件。标志变量的模板定义如下:

比如, 对充氮过程的rule1进行标记, 并对其触发状态进行修改, 语句如下:

其中flags 0表示rule1未触发, flag1表示已触发。

2 仿真应用

精馏塔智能指导系统采用Visual和CLIPS语言混合编程技术, 并不依赖具体精馏塔开停车的数学模型, 对于不同的化工装置和物料, 只需更新知识库即可实现对开停车过程的智能指导, 具有很好的可移植性。此指导系统是基于仿真软件开发的, 现以脱丙烷精馏塔仿真为例来介绍其具体应用。

2.1 脱丙烷精馏塔工艺流程

脱丙烷精馏是气体分馏装置的一部分, 其功能是将液化石油气中的C2、C3组分与C4组分分离, 其工艺流程如图2所示。

来自催化裂化装置的液化石油气经脱硫处理后进入脱丙烷流程, 来料首先进入储罐D-701, 由脱丙烷塔进料泵P-701A/B抽出, 流经脱丙烷塔进料加热器E-701时, 用来自催化裂化装置吸收-稳定系统的稳定汽油加热至79℃, 之后进入脱丙烷塔C-701, 从塔顶得到C2和C3的混合物, 塔釜得到各种C4的混合物。塔顶汽相物料经脱丙烷塔顶空冷器EC-701冷凝后进入回流罐D-702, 罐内的液体一部分用脱丙烷塔回流泵P-702A/B抽出作为回流液送回塔顶, 另一部分用采出泵P-703A/B抽出送至脱乙烷塔。C-701塔釜液相物料一部分流经再沸器E-702被低压蒸汽加热汽化后返回塔釜, 另一部分液相物料则作为塔釜产品由塔压送往脱丁烷塔。

2.2 操作指导分析

智能指导系统的界面要求简洁友好, 这就要求把复杂的DCS图转化为简单的流程图, 只保留关键设备、泵和阀门, 并对其进行组态, 组态框中输入其对应设备的ID号, 并且每个设备都必须有对应的ID号。

使用智能指导系统时, 首先打开精馏塔的DCS仿真软件, 将指导系统与DCS相连接, 获取仿真实时数据, 获取成功后的画面如图3所示, 因为此时所有的阀还处于关闭状态, 所以界面出现第一步指导信息, 提示操作人员应该先打开储罐放空阀, 准备充氮气。操作人员执行之后, 接着提示开始充氮气, 请注意D-701中氧气的含量变化。这样, 在指导信息的详细提示下, 操作人员即可快速准确地完成精馏塔的开车过程。

图4为操作指导信息界面, 操作人员在DCS中每执行一步, 指导系统就会有相应的提示。如果操作错误, 就会给出警告, 并提出相应的处理措施。例如, 操作人员在还没有进行系统充氮时, 就打开了原料阀, 这时就会给出相应的报警提示:警告请不要打开原料阀, 先进行设备充氮, 执行上一步骤。进行氮气置换时, 氧气含量达到1%以下才算置换合格, 如果氧气含量达标之前就关闭充氮阀, 也会触发报警提示:充氮未完成, 请不要关闭充氮阀。只有当一切符合条件之后, 才会提示下一步的动作。

精馏塔的进料温度要稳定在79℃左右, 这就需要对预热器E-701有严格的控制。当打开预热器时, 指导系统会时刻监视原料温度的变化, 当温度还未达到79℃就打开D-702的瓦斯手阀, 这时指导系统就会给出错误提示:原料温度未达到79℃, 请关闭瓦斯手阀。如果温度超过了79℃, 系统就会马上给出警告:原料温度已超过79℃, 请减少热量输入。只有当温度稳定在79℃左右时, 指导系统才会给出正确的提示, 继续执行开车步骤。

3 结束语

笔者以脱丙烷塔为例, 设计精馏过程智能指导系统, 将精馏开停车过程转换为以CLIPS语言表达的规则库, 实现了用户界面与CLIPS推理机间的信息传递, 完成了对精馏装置开停车过程的智能指导。仿真测试结果表明:该指导系统简单方便, 反馈效果准确, 能够及时指出错误操作, 并给予正确的指导信息, 达到了实时安全指导的目的。但是, 软件还有待完善, 需补充多方位错误操作提示功能, 同时进一步扩充规则库。

参考文献

[1]付饶, 穆彦军.精馏操作技术的研究[J].山东化工, 2013, 42 (5) :137~138.

[2]王振恒.化工过程开车过程故障诊断方法研究[D].北京:北京化工大学, 2009.

[3]谢慧明.基于人工智能的精馏实验导师系统[D].杭州:浙江工业大学, 2011.

[4]Fan X H, Wang Y, Chen X L, et al.Mathematical Models and Expert System for Grate-kiln Process of Iron Ore Oxide Pellet Production (PartⅡ) :Rotary Kiln Process Control[J].中南大学学报 (英文版) , 2012, 19 (6) :1724~1727.

[5]肖应旺.基于软测量的化工精馏过程推断控制策略[J].控制工程, 2012, 19 (2) :301~306.

[6]谭大鹏, 李培玉, 潘晓弘, 等.基于CLIPS的故障诊断专家系统开发环境[J].浙江大学学报 (工学版) , 2009, 43 (2) :240~243, 393.

丙烯精馏塔的操作优化 篇4

关键词：丙烯精馏塔,Aspen Plus软件,稳态模拟,操作优化

乙烯分离装置的能耗占整个乙烯系统能耗的60%。故改善其操作控制品质,从而有效地提高乙烯分离过程中产品的质量和产量,是企业增加经济效益的一个关键。针对中国石油兰州石化分公司(以下简称为兰州石化)24万t/a烯烃装置因进料量及进料组成波动而造成装置操作不稳定的问题,本工作以普通浮阀塔板代替DJ型塔板,并应用美国Aspen tech公司的稳态模拟软件Aspen Plus,对丙烯精馏塔操作进行了稳态模拟,对其液泛系数进行了合理修正,得出了不同进料量和不同进料组成下的优化操作条件。

目前国内有数篇文献报导了使用不同模拟软件对类似丙烯精馏塔进行的模拟分析,但在模拟过程中,塔板效率多数按100%进行核算,同时在对新型或特殊塔板进行模拟时,对塔板特点考虑不多,对模拟软件的应用不够灵活,模拟结果与实际操作并不十分吻合[1,2,3,4,5]。

1丙烯精馏塔工艺流程

2005年8月兰州石化烯烃装置进行了扩容改造,保留了原丙烯精馏塔(406塔),新建了406 A塔,并将406 A塔作为精馏段与406塔串联操作。406塔共设153块DJ-3型塔板,塔径3000mm,板间距450mm;406 A塔共设84块DJ-5型塔板,塔径3400mm,板间距450mm。改造后的双塔流程如图1所示,丙烯原料从406塔第90板进入,406塔塔顶气相进入406 A塔釜,406 A塔釜液相经泵输入406塔顶。406 A塔顶设有冷却器,406塔釜设有再沸器,高含量丙烯自406 A塔顶产出,其余物料自406塔釜产出,要求塔顶产出物的丙烯摩尔分数不小于99.6%,塔釜产出物中的丙烯摩尔分数不大于10%。

1—丙烯原料;2—406 A塔塔顶采出的精丙烯;3—406 A塔塔底采出;4—进406塔塔顶;5—从406塔塔顶采出的汽相;6—406塔塔釜采出的丙烷

2DJ-3和DJ-5型塔板特点

DJ-3和DJ-5型塔板均系浙江工业大学研究开发的新型高效大通量DJ系列塔板,均采用了矩形降液管,呈悬挂式布置在塔板中间。即降液管底部并不浸在下层塔板的液体中,而是悬挂在气相空间,这会使受液区也开孔鼓泡,使塔板有效面积增大,压降降低,操作弹性增大,液体流通能力可比一般塔板的高30%～50%。

DJ-3型塔板设有2根降液管,相邻两板的降液管互成垂直排列,其塔板是复合型的,即在塔板下复合了一薄层规整填料(结构如图2所示),填料层处于气相空间,当负荷高时,起到了抑制雾沫夹带作用,使塔板效率可提高10%～15%,气相通量可提高15%～20%。因此,DJ-3型塔板除具有大通量、高弹性的特点外,还具有高效率的优良特性,其板效率与浮阀塔板的相当[6,7,8,9,10,11]。

1—塔壁;2—降液管;3—复合填料;4—塔板;5—导流板

DJ-5型塔板采用了新型固定阀作为鼓泡元件(结构见图3),较好地综合了筛孔塔板和浮阀塔板的优点。针对传统固定阀的缺点,新型固定阀阀面侧边具有向下弯曲的折边,改变了从固定阀侧孔中吹出的气体的方向,使气体从固定阀侧孔中斜向下吹到塔板板面上,因此减少了雾沫夹带量和漏液量,提高了塔板的处理能力和操作弹性,同时强化了塔板上气液接触传质,提高了塔板传质效率。在受液区设置新型固定阀还可以减少DJ-5型塔板的冲击漏液量,其塔板效率和操作弹性与浮阀塔板的相当[12,13]。

根据国内多年来的经验,丙烯精馏塔的塔板效率一般在0.6～0.7,但是否准确,国内文献报道较少,已发表的在进行模拟计算时,塔板效率多数采用1,其模拟结果与实际操作并不完全吻合。本工作在模拟核算中,DJ-3与DJ-5塔板效率按0.771 24(厂家提供)设定。

Aspen Plus软件不能直接模拟DJ型塔板,为了实现Aspen Plus软件对丙烯精馏塔操作的模拟,本工作用普通浮阀塔板代替了DJ型塔板。但是普通浮阀塔板的流通能力与DJ型塔板的相差较大,因此必须对塔板代替后的模拟数据进行合理修正,先期校算表明,设计操作条件下的最大液泛系数为模拟结果的76%,故在以下的讨论中液泛系数值均按模拟结果的76%进行了修正。

3双塔操作优化

目前,装置进料量在13000～15000kg/h间波动,进料组成主要是丙烷含量在5%～10%(摩尔分数,下同)波动。为此,对不同进料量和不同进料组成两种情况下的操作进行了模拟优化。

3.1不同进料量下的操作优化

以进料丙烷含量为3.445 6%、进料量为13000kg/h下的操作为例,来寻求其最佳进料位置,见图4。可以看出,当进料位置在第53板时,塔顶丙烯含量达到最高,同时塔釜丙烯含量达到最低,表明最佳进料位置为406塔第53板。

其他条件不变,将进料位置调整为第53板,来寻求其最合适的质量回流比,见图5。可以看出,质量回流比在13之上时,即可使分离精度达到要求,考虑实际生产中的操作波动情况,为保证产品质量,应当将质量回流比调整在13.2～13.8。

其他条件不变,将质量回流比调整为13.5,来判定最合适的塔釜产出量,见图6。可以看出,当塔釜产出量在510～550kg/h时,塔顶、塔釜丙烯含量都能合格。这表明塔釜产出量对塔顶、塔釜丙烯含量影响较大,并且可调整空间只有40kg/h,因此生产中应严格控制塔釜产出量,以避免生产波动引起的产品质量不合格。

以相同的方法对进料量为14000kg/h和15000kg/h时的操作进行模拟优化,结果见表1与表2。可以看出,不同进料量下的最佳进料位置均为406塔第53板,合适的质量回流比均为13.5,这说明在固定进料组成下,进料量的变化对最佳进料位置及回流比的选择影响不大;塔釜产出量的可调整范围较小。

3.2不同进料组成下的操作优化

以相同的方法对进料量15000kg/h,进料中丙烷含量组成分别为5%,6%,7%,8%,9%,10%(摩尔分数)时的操作进行模拟优化,结果见表3、表4。可以看出:不同进料组成下的最佳进料位置不同,且随着丙烷含量的增加,最优进料位置板数越来越大,最优质量回流比、塔釜产出量随之增大,塔釜温度呈逐步下降趋势,而塔顶冷却器负荷逐步上升,但它们的变化幅度都不大,再沸器负荷变化不明显;操作优化后,x(塔顶丙烯)在99.6%以上,x(塔釜丙烯)在10%以下,分离精度达到了指标要求。

进料组成中丙烷含量的波动使调整优化操作的难度明显增大,为保持装置的平稳运行,应尽量保证上游装置的平稳操作,以避免双塔进料组成中丙烷含量的较大波动。在进料丙烷含量较低时,由于产出量的可调整范围较小,需要有较高的调整精度,对装置操作的平稳程度要求很高,建议用精度较高的流量计在线监测产出量,以便精确及时地调整操作。

从以上优化规律可以很容易地推断出不同进料量和不同进料组成下的进料位置及回流比的优化结果,只对产出量进行模拟计算即可得出所有其他优化结果,从而大大减少模拟工作量,提高模拟工作效率,实现对现场实际操作的及时指导。

4双塔位置对换对操作的影响

模拟表明,406塔的气、液相平均流率及液泛系数均高于406 A塔的,而406塔塔径又小于406 A塔的,这不利于大进料量下的操作。以进料量15000kg/h、进料丙烷含量3.445 6%为例,把两塔位置对换,进行模拟对比。质量回流比和塔釜产出量分别设为13.5,615kg/h,双塔位置调换前的进料位置为406塔第53板,调换后的进料位置为406塔第138板(由计算得知),模拟结果对比见表5。可以看出,双塔位置调换后406塔最大液泛系数由0.667下降为0.624,406 A塔最大液泛系数由0.466上升为0.520,并且406 A塔最大液泛系数仍然低于406塔的,其他模拟结果十分接近,因此若装置要进一步改造,建议考虑将两塔位置对换,这样可以充分发挥406 A塔塔径较大、流通能力较强的优势,有利于较大加工量下的操作。

5结论

a. 与普通浮阀塔板相比,DJ型塔板具有效率高、流通量大的优点。在用普通浮阀塔板代替DJ型塔板进行模拟时,须对液泛系数进行76%的修正。

b. 丙烯精馏塔的优化调整规律为:在相同进料组成下,随着进料量的增加,回流比及进料位置不变,塔釜产出量、塔顶冷却器负荷、塔釜再沸器负荷增大,塔釜温度基本不变,液泛系数增大;在相同进料量下,随着进料组成中丙烷含量的增加,进料位置板数增大,回流比、塔釜产出量、冷却器负荷、再沸器负荷增大,塔釜温度稍有降低,液泛系数增大。

c. 在进料丙烷含量较低时,产出量的可调整范围较小,建议用精度较高的流量计在线监测产出量,以便精确及时地调整操作。

d. 丙烯精馏塔操作优化后,x(塔顶丙烯)在99.6%以上,x(塔釜丙烯)在10%以下,分离精度达到了指标要求。

有关精馏塔技术的研究和应用 篇5

1 精馏塔精馏技术原理

1) 所谓的精馏工艺技术, 就是把一定浓度的溶液通过传送装置输送到精馏装置内, 只这部分溶液通过不断的进行冷凝和气化, 在精馏塔塔顶和精馏塔的塔底一起得到出现与其产品的一种生产过程。在这个精馏塔精馏工艺运作的过程中, 需要同时运作其他技术设备。如, 精馏塔、再沸器、冷凝器、回流泵以及回流罐。在石油化工方面的行业中, 精馏设备装置大多采取连续精馏的运作模式, 具体的流程图请参阅图1所示。

2) 连续精馏工艺技术的具体运作流程如下:

(1) 原料输送金进料口, 进料口将整个精馏塔分成了精馏过程段和提取过程段;

(2) 当溶液侏儒仅精馏塔以后, 由于各部分分组都具有不同的沸点, 从而导致低沸点的分组达到了一种气化效果, 从而往上升腾, 而高沸点的分组则相反, 都是随着溶液向下流淌, 并且通过和精馏塔内部上升的蒸汽;

(3) 经过向下蒸馏分离之后, 部分下半部分的液体被引导而出, 部分液体被连续的加热之后再次返回到精馏塔;

(4) 部分整齐在冷凝机中变成液体, 在经过回流泵输送进回流罐。其中这部分蒸汽一部分成为了产品, 一部分作为回流液体再一次流淌回蒸馏塔。

2 精馏塔常见的几种分类

1) 蒸馏塔是当今社会使用最普遍也是各企业最普及的蒸馏分解设施, 它的具体分类也比较多。精馏塔按照结构可分为填充材料塔和板式精馏塔;按照分离组来讲可分为多元蒸馏塔和二元蒸馏塔;按照操作了的连续性来讲, 又可以分为连续蒸馏塔和间歇性蒸馏塔;按照精馏压力来划分有可以分为加压蒸馏塔, 常规压力蒸馏塔以及减压蒸馏塔。最后, 按照混合物重组角度来分的话又可以分成特殊性质蒸馏塔和一般性质蒸馏塔。

2) 关于精馏塔能源节约和优化

在当前社会经济和科技背景下, 精馏塔的能源节约减耗问题一致时科学理论研究, 以及各企业实践研究的困难点, 在经过一些科技人员的努力和操作实践, 已经取得了一系列的优化成果。

(1) 逐步完善再沸器以及冷凝器的换热效果;

(2) 改变精馏塔多塔精馏程序, 尽早的将多效精馏技术应用到精馏塔过程中;

(3) 开发出一种高效的正规填充材料, 以替代板式塔;

(4) 在精馏塔节能控制环节, 必要时将换热泵技术应用其中。

3 精馏塔的控制要求

3.1 质量标准控制

分离混合物是精馏塔控制中的标准化指标, 在精馏塔的正常操作中, 都是在一定范围内获取塔尖或者塔底的纯度较高的产品, 由于现场检测产品纯度有一定的困难, 所以, 大多数企业都是根据精馏塔内的压力和温度来观察产品的纯净度。

3.2 精馏塔的平稳性操作

为确保蒸馏塔蒸馏过程的稳定性, 必须要尽可能的控制对蒸馏塔的可控程度, 同时要尽量的缓解一些不可控制的扰动。在此之外, 蒸馏塔内的压力稳定控制也是蒸馏塔平衡操作的基本原则之一。

3.3 蒸馏塔正常工作的约束条件

蒸馏塔正常操作的过剩复杂, 而且影响蒸馏过程的因素也十分的多。

1) 进料口进料量和温度的变化

由于精馏塔在精馏开始是进料往往是有上一工段提供的, 所以对于蒸馏系统而言, 进料流量和温度的变化产生一种流量波动是在所难免的

2) 精馏塔内压力的波动

精馏塔精馏过程中, 塔内压力的波动会影响到塔内的液体气体平衡和物料平衡, 从而影响到整个操作过程和产品的质量问题。

3) 加热剂再沸器温度的变化

当加热剂是蒸汽的时候, 加入的热量往往是随着蒸汽塔里而变化的, 这种热量会直接的导致蒸馏塔内的温度变化, 从而影响到产品的纯净度。

4) 冷却剂吸热导致的变化

这个环节直接的影响到物质的回流程序, 即回流温度和回流量, 这个变化只要是冷却剂产生的压力和吸收的热量导致出现的。

5) 环境温度变化的影响

在正常情况下, 环境温度的变化影响比较小, 采用风冷器是, 气温的变化对蒸馏塔的操作影响也十分巨大。

4 关于控制精馏塔的研究策略

精馏塔的精馏过程一种多变量的程序, 这个程序具有较长的滞延, 同时在变量之间大多数都是相互联系的, 所以针对其进行行动状态分析, 是一件很困难的事情, 在加上蒸馏过程中配对变量十分困难, 所以, 控制整个蒸馏过程一直都是学术界探讨的话题。早在上个世纪60年代末, 学术界就已经提出来相对灵敏度和相对增益的概念, 从理论上解决了变量配对这个尖端性问题。

在进入新世纪以来, 随着科学技术的进步, 精馏塔的控制方式也出现了很多的方面。

1) 精馏塔的经刘国生是一种非线性的表现手段, 因此, 如何吧非线性的控制到精馏塔的控制技术之中;

2) 智能控制操作系统在蒸馏塔技术中的应用;

3) 精馏塔的控制系统是一种现行的多变量控制技术以及适应性控制技术的研发和应用;

4) 精馏塔精馏过程中在节能优化策略以及节能控制中的控制的应用。

5 精馏塔的节能优化和研究控制的发展方向

当前科技水平下, 精馏塔的控制研究和精馏塔节能优化研究一直处在实验性阶段, 在具体的操作过程中还有很多不确定因素, 总结其原因, 包括, 不确定性模型、被控制量和不被控制量的约束问题、控制算法的可实现化以及执行设备出现故障时的优化控制。

1) 进一步深化和加强精馏塔控制技术的研究;

2) 研究出一套弄控制精馏塔优化约束的毒素系统, 从过确保提高精馏塔的先进性和稳定性;

3) 对精馏塔的精馏技术和精馏原理进行系统性的研究, 以找出改良措施和办法。

6 结论

随着计算机系统的发展, 尤其是集成控制系统的研发, 计算机控制技术在精馏塔的控制应用中应该不断的改进和发展, 控制系统的成熟性越高, 精馏塔的精馏技术就越强, 只有精馏技术不断创新, 才能做到节约能耗提高经济效益。

参考文献

[1]薛美盛, 祁飞, 吴刚, 孙德敏.精馏塔控制与节能优化研究综述[J].化工自动化及仪表, 2006 (6) .

[2]史继森.精馏塔的控制[J].自动化博览, 2008 (8) .

[3]施向群, 冯文军, 韩超.精馏塔技术改造[J].乙烯工业, 2003 (1) .

[4]赵学良.乙烯精馏塔系统探究[J].乙烯工业, 2009 (3) .

[5]赵朝晖.精馏设计性实验教学改革与实践[J].广东化工, 2009 (9) .

[6]黄永杰.精馏塔自动控制系统设计与应用[J].化工技术与开发, 2012 (1) .

隔离壁精馏塔的设计研究 篇6

关键词：隔离壁精馏塔,设计,研究

在全面推进工业现代化建设步伐的过程中, 如何降低工业生产能耗以提升工业行业的综合效益, 进而落实可持续发展战略, 亟待解决。而在工业行业的生产中, 精馏塔设备则是落实分离技术工艺的必要设备, 但是, 由于常规精馏塔在实际应用的过程中能耗量过大, 进而影响到了工业生产的经济效益。在此背景下, 隔离壁精馏塔的应运而生则能够有效的解决这一问题, 但是, 要想真正的实现设备工艺的节能, 并降低设备投资, 确保实现对设备工艺的有效控制, 就需要实现隔离壁精馏塔的完善设计。

1 隔离壁精馏塔设计方法的定位

在落实隔离壁精馏塔设计工作的过程中, 要想充分的发挥出这一设备的优势作用, 就需要以完善的结构设计为基础, 进而才能够为落实动态控制优化内容提供保障, 而基于这一设备自身结构较为复杂, 为了能够通过完善的拓扑结构来实现节能降耗的目标并确保设备的可操作性, 本文提出了以综合设计法来落实这一设计, 即通过不同的设计策略, 解决结构变量与操作变量, 并能够以统一的规则来实现对不同变量的调整, 通过相对较为简单的综合设计算法来弥补当前现有设计方法下所呈现出的不足之处。

2 隔离壁精馏塔的具体设计

2.1 在设计过程中所面临的主要问题

这一设备的主塔与预分塔间存在高度的物质耦合与能量耦合, 因此, 如果采用应用四点组分浓度控制策略, 就会直接降低这一设备的可操作性, 这一问题被称为隔离壁精馏塔设计与控制的黑洞问题。这一问题较为复杂, 在实际落实设计内容的过程中, 可通过对各塔段塔板数目的有效调整, 进而实现对主塔与预分塔间关系的有效协调, 以最终实现对黑洞问题的解决。在此过程中, 需要以合理的计算方法来实现对设备可行性的拓展。

2.2 具体设计方法

在给定设备设计结构的基础上, 为了实现对所存在黑洞问题的解决, 就需要明确这一初始设计结构所呈现出的问题, 即这一结构设计是通过经济目标最小化而获得的, 因此, 并没有针对四点浓度控制问题进行充分考虑;与此同时, 针对黑洞问题, 其可能会因在操作过程中遇到不稳定变化而发生, 所以需要针对这一现象进行充分的考虑。

第一, 实现对上升蒸汽流率、进料比以及气体分离比间所存在关系的定位, 这一测定内容采用稳态模型的密集应用来实现, 进而在获取变量间所存在关系的基础上, 明确黑洞问题存在与否。如果存在这一问题, 则相应的曲线就会存在两个分支, 进而能够明确黑洞的上下限值。左右分支曲线所显示出的图形较为复杂, 因此, 在实际进行测定的过程中, 可以采用单变量搜索法来测定下限值与最大限值, 这一算法则是将固定步长与变步长这两种算法进行结合后的综合使用。而在计算出上限限值的基础上, 就能够通过相应计算公式 (WBL=HB-LB) 来计算出黑洞的宽度, 同时通过这一方法还能够将黑洞的实际变化情况进行反映。

第二, 要按照从第一部分到第六部分这一顺序来实现对塔板数目的调整。在实际落实这一内容的过程中, 需要注意的是在每个迭代周期内, 只能够实现适当塔板数目的增加或者减少。而这一方法的应用虽然整体上的效率要偏低, 但是, 由于在解决黑洞问题的过程中, 并不需要针对初始过程设计进行大量塔板的调整, 因此该方法则能够满足实际设计要求。在调整后得到相应的设计结构, 然后对相应的上下限值进行测定, 进而通过公式得出相应的WLB值。而根据WLB值的大小则可以明确相应调整工作的进程, 并能够明确黑洞修补的成功与否。

第三, 需要将扰动的稳态状况进行充分的考虑。由于在实际应用这一设备的过程中, 会发生较大干扰这一问题, 根据这一非稳定变化, 能够为明确大部分扰动的稳定状态情况, 在此背景下, 如处于扰动操作条件下, 依旧可以采用如上的方法来解决黑洞问题, 则证明了本文所提出的应用四点浓度控制策略则具备了可行性。

3 结语

综上所述, 在推进现代化工业建设步伐的过程中, 为了能够降低工业生产能耗总量以提升工业生产的经济效益, 就需要将节能降耗这一生产目标贯穿于生产技术创新的始终。隔离壁精馏塔的诞生与应用则有效弥补了常规精馏塔这一设备在生产上所存在的高能耗问题, 在实际进行这一新型设备设计工作的过程中, 需要在明确设计方法的基础上, 结合在设计过程中所常遇到的黑洞问题, 实现相应解决策略的落实, 进而为实现对设备软硬件系统的完善设计奠定基础。

参考文献

[1]王雨风.隔离壁精馏塔的综合与设计[D].北京化工大学, 2013.

[2]夏珊珊.隔离壁精馏塔萃取精馏的研究[D].江苏工业学院, 2007.

浅谈精馏塔控制系统及优化 篇7

【1】【2】。

1 精馏塔的常规控制【3】

1.1 精馏塔控制变量

精馏塔的控制变量主要分为被控变量、操纵变量和干扰变量。被控变量是由精馏塔的塔顶产品浓度、塔底产品浓度、塔内压力、贮罐液位和塔底液位等五个因素组成。通过改变调节阀开度而对介质进行调节的变量称之为操纵变量。操纵变量由塔顶流出液流量、塔底产物流量、回流量、冷却量和塔釜加热蒸汽量等五个因素组成。操纵变量和控制变量相辅相成, 操纵变量控制着被控变量。精馏塔的干扰变量分为可控干扰变量, 如塔的进料流量、进料温度或焓等和不可控干扰变量, 如进料成分、环境温度、冷却水温度、大气压力等。

在正常操作控制中, 克服干扰变量的扰动影响, 使操作保持在稳定的外部条件下, 以达到优化精馏控制系统的各项目标。

1.2 物料平衡控制

物料平衡控制中的产品成分, 是通过操纵进出塔的物料流量来控制的。控制作用的净结果是物料平衡中的一个移动, 使原料中更多部分以馏出物离塔, 而减少从塔底离去的部分。

1.3 能量平衡控制

能量平衡控制是由能量平衡的变化控制产品的成分, 其自由变量为两个产品流量中的一个。能量平衡控制的主要缺点有:物料平衡的变化与控制相互影响;能量平衡变化对成分控制的灵敏度, 比物料平衡变化的灵敏度要低;需要操作人员不断对产品流量进行干预, 以解决塔中组分的积累问题;贮罐液位控制作用通常整定得很慢。

鉴于上述问题, 能量平衡控制的使用仅限于不能得到一个满意的物料平衡控制方案时, 或者与高级控制或计算机控制相结合的场合。

1.4 产品成分控制

产品纯度的高低是衡量精馏塔效果的最直接的指标, 通过控制产品的流量、蒸发量和回流量来完成对精馏塔的控制。实际操作中使用三种基本控制方法, 主要有分析仪器法、温度控制法和软测量推断控制法。普遍使用的是温度控制法, 因为其控制费用低响应快。分析仪器虽然可以提供较为精确和直接的产品成分控制, 但价格昂贵, 维护繁杂。软测量推断控制法结合了上述两种方法的优点, 是目前研究的热点之一, 发展前景很广阔。

1.5 压力和冷凝器的控制

塔压是精馏塔控制中的重要被控变量, 操作压力的高低影响着精馏塔操作中的各个环节。对于常压塔, 只要在塔顶冷凝器出口有放气口, 塔内的压力就等于大气压, 不需要另设控制回路。对于加压塔, 采用压力联锁控制, 使冷凝器发挥最大效能, 尽量降低塔压, 有利于混合物的分离。

1.6 再沸器的控制

控制再沸器和冷凝器是对精馏塔的能量输人和输出的调节。这两者的控制必有适控制回路的控制品质

影响精馏塔分离的控制因素很多, 通常只注意塔的主控方案, 而对辅助控制回路控制得不好, 这必然会使塔引人一些不该引入的干扰, 这就引起产品质量波动使能耗增加。

2.1.4 被控变量、操纵变量和干扰变量之间应协调控制, 相互匹配

若控制不当, 则会使塔长时间处于不稳定操作状态中, 降低了产品质量并增加能耗。控制工程专家辛斯基 (Shins-key) 提出了精馏塔控制中变量匹配的三点原则[4]:

(1) 若仅需控制塔顶产品或塔底产品时, 采用物料平衡的方式控制产品质量。

(2) 应采用塔顶或者塔底产品流量较小者作为操纵变量, 用于控制产品质量。

(3) 采用能量平衡控制塔中产品纯度高的一端, 采用物料平衡控制塔中含产品杂志多的一端。

2.2 减少控制系统误差

2.2.1 被控变量的测量误差造成能量浪费

温度作为被控变量有反应快和易测量等优点, 被首先选为精馏塔控制参数反映产品的浓度, 但是温度的变化受压力的影响, 只有压力恒定, 温度变化才能反映产品质量的变化。若压力波动, 会造成产品质量变化, 增加能耗。

2.2.2 对象特性描述不精确影响控制系统进一步节能

由于精馏塔比较复杂, 要用比较简单的数学表达式精确地表述变量之间的函数关系十分困难, 而且至今精馏塔的数学模型描述的精度不高, 数学关系太复杂, 以致难以在工程上应用, 这对进一步探索节能是一个很大的障碍。

2.2.3 控制系统处于动态时总比处于静态时消耗的能量多

当控制方案及稳态工作点选定后, 塔操作得越平稳能耗就越少, 反之就使能耗增加。当某些控制回路工作不好, 就造成能量浪费。

3 结论

由于当代世界市场经济的激烈竞争, 以及资源、环境等的要求, 推动了过程工业追求先进的控制。近年来, 在集散控制系统 (DCS) 的基础上实现了优化和高级控制, 充分发挥了DCS的作用。加强对控制系统优化的研究, 能极大的提高设备效率, 显著降低能耗, 对提升行业的技术水平, 实现国际先进水平的规模效应具有显著的推动作用。在今后的发展之中, 还将采用多变量与优化取代仅采用单变量设计的思想方法和原则, 使过程控制出现新的面貌。

参考文献

[1]李桂芝.先进控制技术在丙烯精馏塔控制系统中的应用.齐鲁石油化工, 2002, 30 (2) :160~162[1]李桂芝.先进控制技术在丙烯精馏塔控制系统中的应用.齐鲁石油化工, 2002, 30 (2) :160~162

[2]顾明.精馏塔分级最优控制的探讨.辽宁化工, 2001, 30 (5) :216~211[2]顾明.精馏塔分级最优控制的探讨.辽宁化工, 2001, 30 (5) :216~211

[3]李鑫钢.现代蒸馏技术.化学工业出版社, 2008[3]李鑫钢.现代蒸馏技术.化学工业出版社, 2008