PDF《乙醇精 馏塔浮压控制节能系统 的仿 真研究》

0 %或95%, 塔压由原来的值缓慢地降低到一 个新的稳态值, 从而实现了浮压操作. 具体应用背景 : 对那些 已经设置了塔压控制 的 精馏塔, 可以直接采用本节能控制方案, 而不需要做 任何 硬 的改动;

对那些只设置了塔压检测而未加 控制的精馏塔, 所要做的唯一的 硬 的改动是在冷 却剂管道上设置一个调节阀. 在本控制系统中, 因压力控制器调节速度快于 温度调节速度, 当压力变化时, 要保证温度的变化能 够跟上压力的变化, 只要 由纯积分作用构成的阀位 调节器其积分时间常数足够大, 就可以保证塔压变 化趋于静态的缓慢变化过程, 即保证 了系统工作的 收稿 日期 :

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1 2 维普资讯 http://www.cqvip.com 第5期石惠卿等. 乙醇精馏塔浮压控制节能系统的仿真研究 ・

2 7・ 稳定性.在此基础上 , 对温度进行控制, 以保证变压 情况下 , 产品质 量和产 量不变 .

3 乙醇精馏 塔的浮压 控制 乙醇和水的相对挥发度受塔压影响很大, 如使塔 压降低可使相对挥发度有很大提高, 从而大大提高塔 的分离效果, 同时减少回流量和塔底加热蒸汽量.严 密的压力控制是用温度控制质量的必要条件.

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1 浮动塔压控制方案 本文中, 精馏塔浮动塔压控制方案与常规的恒 定塔压控制不同的是增加一个阀位调节器 V P C , 通过VPC去调整压力调节器的设定值.采用阀位调 节器 的控制系统 的特点是用一个阀位调节器来 迫使 调节 阀的开度最 终处 于某 一设 定 的开度 , 而这一 调 整过程通 常是很缓慢 的.因此这类控制系统通常有 一 个快响应 的调节 回路 , 以及 一个慢 响应 的调节 回路.当精馏塔采用分凝操作时, 它的压力浮动控制 方案如图2所示.为了使塔在浮动压力下操作 , P c 调节器的设定值必须按塔顶冷凝液温度的函数关系 来确定.冷凝液温度低说明冷凝情况 良好 , 塔压设 定值还可以低一些, 从而获得更好的节能效果.对 大多数精馏过程而言, 塔压是靠限制冷凝器的传热 量来工作的.如果允许冷凝器运行不受约束 , 那么 塔压和温度将降低到热负荷和冷却剂温度允许达到 的程度.对大多数混合物来说 , 相对挥发度随温度 和压力的降低而改善, 因而达到同样 的分离度所需 的能量亦相应地减少.这一基本原则同样适用于乙 醇、 水混合物的分离过程.实际工况表明, 在其它工 况条件不变的情况下, 仅昼夜环境温度变化之差所 引起的塔压浮动的变化可达近

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2 MP a , 由于这种 压力的变化是昼夜周期性的, 变化十分缓慢 , 不会破 坏塔内的汽液相平衡状态.因此该塔完全可以实现 浮动塔压控制 . 图2浮压控制系统方框 图3.2压力控 制子 系统 , 在精馏系统 中, 压力变化 快 于温度 变化 .本系统中, 只要阀位控制器的纯积分时间常数 取的足 够大, 使压力变化足够缓, 可以近似认为压力变化与 温度变化趋 于 同步 , 达到相对 静态 同步 .压力 控制 方框图如图3所示.塔压在 P 调节器的作用下不 会受其环境突然变化的影响, 正常状态下由于阀位 调节器 V P C的作用使阀位保 持不变 , 因而塔 压缓慢 变化 , 最后浮动变化到冷却剂可能提供的最低压力 为止, 实现了塔压浮动控制.增加 V P C控制器时, 比较 取不同时间常数的压力曲线, 得出当 :5