PDF《乙醇精 馏塔浮压控制节能系统 的仿 真研究》

过程控制化工自 动化及仪表,

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2 8 Co n t r o l a n d I n s t nt me n t a i n C h e mi c a l I n d u s t r y 乙醇精馏塔浮压控制节能 系统 的仿真研 究 石惠卿 , 徐文艳 , 王豪(1.

上海交通大学 自动化系, 上海

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2 . 上海师范大学 生命与环境科学学院, 上海

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3 4 ) 摘要: 乙醇精馏塔的浮压控制方法是一种新的节能控制方法, 在保持原有工艺不变的情况下, 增加一个具 有纯积分作用的阀位控制器( v v c ) .若积分时间常数足够大, V P C缓慢地调整压力控制器 P c的设定值, 使压力 缓慢降低, 同时减少再沸器的加热量, 使温度变化与压力变化同步, 从而保证产品的质量和产量不受浮压的影响, 减少整个精馏 系统所 需的热量 , 达到节 能 目的. 关键词 i 精馏塔 ;

节能 ;

浮压控制 ;

仿真中圈分类号 : T P

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3 文献标 识码 :A 文章编号 :

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1 引言精馏塔是化工过程中的重要装置, 其能耗大, 能 量利用率低.已有不少学者从不同角度对精馏过程 节能问题进行了大量的研究 , 并提出了许多节能方 案, 如内部热耦合精馏塔、 降低回流 比方法、 精馏塔 总过程热集成方法等.本文以精馏塔分离乙醇、 水 为对象研究浮压控制节能方法 .

2 精馏塔浮压控制节能原 理 节能依据 : 精馏塔的塔顶温度直接影响塔顶产 品的质量和产量, 影响精馏分离的效果.通常精馏 塔塔顶都有压力检测或控制系统, 其 目的就是为了 在相应压力情况下, 通过控制精馏塔 内一些点的温 度来达到规定的分离要求.一般来说, 相对挥发度 随塔压的降低而增加, 而这是有利于分离 的, 即: 可 以用较少的能量 ( 加热蒸汽 ) 来获得同样 的效果. 此时需要的加热蒸汽量越少, 系统所需的能量就越 少, 从而达到节能效果.精馏塔的浮压控制示意 图 如图

1 所示. 图1精馏塔的浮压控制示意图 实施方案 : 该 控制方 案 的主要特点是 在原压 力 控制系统 P C S的基础上, 增加一个具有纯积分作用 的阀位控制器( V P C ) , 其作用是缓慢地调整压力控 制器 P c的设定值, 从而在以下两方面改善塔的操 作:①不管冷凝器的冷剂情况如何变化( 如遇暴雨、 降温等) , V P C可以保护塔压免受其突然变化 的影 响.塔压只是缓慢变化, 最后仍浮动到冷剂可能提 供的最低压力点.这样可以避免压力的突然降低而 可能导致的 液泛 , 保证了精馏塔的正常操作 ;

② 为保证冷凝器总在最大负荷下操作 , 阀门应开启到 最大开度.考虑到要有一定的控制余量 , 阀门开度 可设定在

9 0 %或更 大一些 . 由图

1 看到, 塔压控制器 P c的设定值由阀位控 制器 V P C慢慢地改变 , 其输出不仅用于控制冷却剂 ( 如水 , 空气 ) 调节阀的开度, 同时还作为 V P C的输 入, 与VPC的设定值 ( 通常为

9 0 %或95%, 使冷剂 接近全开的位置, 尽量降低塔压) 进行比较, 并将其 输出, 作为 P c的设定值. 下面简单分析一下该系统的动作过程: 当冷剂 量突增( 如暴雨) 时, 引起压力下降, P c控制器动作 把调节阀关小 , 其开度小于9

0 %或95%,控制作用 使压力迅速回升到原来给定值, 这时过程受压力定 值控制 , 过渡过程很快就能完成.然后 , 阀位控制器 V P C缓慢降低压力调节器 的设定值, 直到阀门开度 等于9