精餾塔自動控制系統(tǒng)設計與應用

曹會立

摘要：精餾塔是我國傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展中的主要生產(chǎn)裝置，其主要是用來分離和提純混合物中的某種物質。而精餾塔也憑借著自身的應用效果，得以在各個行業(yè)領域中廣泛應用。本文以精餾塔的概述分析入手，從精餾塔的控制要求，即質量指標、平穩(wěn)操作、規(guī)定變量，提出自動控制系統(tǒng)在精餾塔運行中的應用。

關鍵詞：精餾塔;自動化控制系統(tǒng);系統(tǒng)設計;應用措施

一、精餾塔的概述分析

目前，我國工業(yè)生產(chǎn)過程中，精餾塔的作用越來越大，其主要的應用目標是將混合物中的組分進行有效分離。再加上精餾塔的整體構造較為復雜，塔底位置到進料口處都是提餾段，塔頂位置到進料口處都是精餾段。在精餾塔中出現(xiàn)了較多的塔板，并且同等高度的塔板是有液層的覆蓋，回流液經(jīng)過溢流管之后，通過上級搭板進入到下級內，與液體進行有機接觸。每塊搭板位置不僅會發(fā)生上升蒸汽的冷凝回流，還存在液體汽化的轉熱過程，促使液相轉變?yōu)槠啵切╇y以會發(fā)的組分則會發(fā)生冷凝現(xiàn)象從汽相轉化為液相。但是，在這個過程中，需要控制好溫度和壓力，在塔頂位置和塔底位置得到相應的物質成分。

二、精餾塔的控制要求

（一）質量指標

在對精餾塔進行控制時，為了實現(xiàn)混合物的高效分離，需要保證其滿足相應的質量指標。通常情況下，保證精餾塔的塔底位置或者塔頂位置的某種組分提純純度在合理的質量指標范圍內，而其他組分也需要控制在相關規(guī)定范圍內。為了更好的實現(xiàn)這個目標，需要對塔頂位置和塔底位置的產(chǎn)品濃度進行嚴格控制，將其作為控制變量。但是，在實際操作過程中，很難對塔頂位置的產(chǎn)品純度進行有效監(jiān)測。針對這個現(xiàn)象，通常是利用精餾塔內部的溫度和壓力進行產(chǎn)品純度的檢測。

（二）平穩(wěn)操作

為了將精餾塔的功能作用充分的發(fā)揮出來，相關工作人員需要保證精餾塔的平穩(wěn)操作，并要求在進塔之前做好干擾因素的控制，如針對進料量的溫度進行控制、針對加熱劑和冷卻劑的壓力進行控制等等。而且，在精餾塔的操作過程中，需要保證實際進料量的均勻，并在運作完成之后保證進出料的平衡性，通過適當?shù)臏p慢出料速度來實現(xiàn)精餾塔的平穩(wěn)性操作。同時，針對精餾塔分離提純操作的運作而言，需要將塔內部的壓力始終維持在穩(wěn)定的狀態(tài)，從而實現(xiàn)精餾塔的平穩(wěn)運行。

（三）規(guī)定變量

在精餾塔的運行過程中，經(jīng)常會受到諸多變量因素的影響，導致其分離提純的效果較差。因此，為了保證精餾塔的穩(wěn)定運行，需要嚴格按照相關條件對規(guī)定變量進行約束。例如，限制精餾塔中的氣體流速，如果氣體實際速度較快，很容易導致內部出現(xiàn)液泛現(xiàn)象，相反會降低精餾塔內塔板的運行效率。此外，要及時限制沸器的加熱溫差，促使其始終處于臨界值范圍內，避免精餾塔運行出現(xiàn)質量問題。

三、自動控制系統(tǒng)應用

（一）變量控制

精餾塔在實踐運行過程中，經(jīng)常會涉及到干擾變量、被控變量、操作變量等。其中，干擾變量組分包含了常規(guī)溫度、內部壓力、進料成分;被控變量包含了精餾塔內部壓力、塔頂位置或者塔底位置物料濃度和蒸汽溫度等;操縱變量包含了精餾塔頂位置的冷卻量、回流量、物流量等等。根據(jù)上述變量之間存在的聯(lián)系可以看出，被控變量與操縱變量之間主從關系，并在精餾塔運行過程中，兩者之間存在著緊密關聯(lián)性。所以，為了提高精餾塔的穩(wěn)定運行，需要利用科學方式對上述變量之間存在的關系進行調整。但是，干擾變量是屬于外部干擾性變量，在對精餾塔進行自動化控制時，需要側重對其干擾變量進行控制，通過減少操作過程中存在的消極因素，保證精餾塔控制操作系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

（二）平衡控制

在對精餾塔的平衡性進行控制時，其包括了精餾塔所需能力的穩(wěn)定性控制和物料進料控制。物料的平衡性需要做好控制，保證物料進入到精餾塔之后能夠進行高效的產(chǎn)物分離和提純，從而提高精餾塔運行的整體分離提純效率。此外，需要及時減少精餾塔塔底位置的排出物濃度，充分利用物料平衡控制方式來提高精餾塔運行的整體效率和分離質量，降低相應能源和資源的浪費問題。而且，利用科學手段或者合理方式來減少精餾塔內部的各種平衡狀態(tài)參數(shù)，保證其擁有穩(wěn)定的能量來支持精餾塔的運行操作，提高精餾塔內部物質的分離效率。

（三）成分控制

產(chǎn)品物質的純度主要是在經(jīng)過精餾塔的分離操作和提純操作之后，其整體的處理效果立即顯現(xiàn)出來。所以，為了不斷的提高產(chǎn)品物質的分離和提純的初度，需要利用精餾塔的自動控制系統(tǒng)對產(chǎn)品進行質量檢驗處理。而且，在這個過程中還需要監(jiān)控器，用來對產(chǎn)品成分的提純和分離進行監(jiān)控。但是，近年來，我國生產(chǎn)科學技術的創(chuàng)新發(fā)展，促使工業(yè)化的控制發(fā)展逐漸向信息化發(fā)現(xiàn)轉變，主要是因為自動化控制系統(tǒng)與信息技術應用優(yōu)勢的結合，有利于提高精餾塔運行的質量效果，降低實際經(jīng)濟成本的投入，實現(xiàn)對產(chǎn)品成分提純進行有效監(jiān)控。

四、結語

綜上所述，在科學技術創(chuàng)新發(fā)展的過程中，工業(yè)企業(yè)的經(jīng)營生產(chǎn)正在不斷的進行改革創(chuàng)新。針對精餾塔的應用而言，也需要不斷的進行技術創(chuàng)新，不斷的探索精餾塔設備運行的自動化控制要點，并采取具有針對性和先進性的處理技術，提高精餾塔設備自動化控制系統(tǒng)的設計水平和操作效果，保證精餾塔的分離提純質量。

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（作者單位：新疆協(xié)鑫新能源材料科技有限公司）