張 偉

中國(guó)平煤神馬集團(tuán)尼龍化工有限公司，河南平頂山 467099

已經(jīng)被大眾確定的在工業(yè)成產(chǎn)中，應(yīng)用最廣泛也是能源消耗方面較高的分離分散過(guò)程被稱(chēng)作是精餾工藝，這個(gè)過(guò)程的被控變量和變量很多，導(dǎo)致精餾過(guò)程的機(jī)理和數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)也比較復(fù)雜。在實(shí)際的生產(chǎn)操作過(guò)程中，很多相關(guān)操作的參數(shù)設(shè)計(jì)與精餾裝置本身的參數(shù)設(shè)置并不是完全相同。其中，在整個(gè)精餾過(guò)程中能源在被其消耗之后，大本分被分離冷卻水帶走，而并不是最有效的組分分離技術(shù)。精餾塔技術(shù)應(yīng)用十分的廣泛，加上隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，精餾塔的技術(shù)工藝也在不斷的提高，在這樣的科技背景之下，加大精餾塔精餾過(guò)程的能源優(yōu)化和研發(fā)其控制力度，有助于解決精餾塔精餾工藝的能源消耗問(wèn)題。

1 精餾塔精餾技術(shù)原理

1）所謂的精餾工藝技術(shù)，就是把一定濃度的溶液通過(guò)傳送裝置輸送到精餾裝置內(nèi)，只這部分溶液通過(guò)不斷的進(jìn)行冷凝和氣化，在精餾塔塔頂和精餾塔的塔底一起得到出現(xiàn)與其產(chǎn)品的一種生產(chǎn)過(guò)程。在這個(gè)精餾塔精餾工藝運(yùn)作的過(guò)程中，需要同時(shí)運(yùn)作其他技術(shù)設(shè)備。如，精餾塔、再沸器、冷凝器、回流泵以及回流罐。在石油化工方面的行業(yè)中，精餾設(shè)備裝置大多采取連續(xù)精餾的運(yùn)作模式，具體的流程圖請(qǐng)參閱圖1所示。

圖1 連續(xù)精餾裝置精餾過(guò)程圖

2）連續(xù)精餾工藝技術(shù)的具體運(yùn)作流程如下：

（1）原料輸送金進(jìn)料口，進(jìn)料口將整個(gè)精餾塔分成了精餾過(guò)程段和提取過(guò)程段；

（2）當(dāng)溶液侏儒僅精餾塔以后，由于各部分分組都具有不同的沸點(diǎn)，從而導(dǎo)致低沸點(diǎn)的分組達(dá)到了一種氣化效果，從而往上升騰，而高沸點(diǎn)的分組則相反，都是隨著溶液向下流淌，并且通過(guò)和精餾塔內(nèi)部上升的蒸汽；

（3）經(jīng)過(guò)向下蒸餾分離之后，部分下半部分的液體被引導(dǎo)而出，部分液體被連續(xù)的加熱之后再次返回到精餾塔；

（4）部分整齊在冷凝機(jī)中變成液體，在經(jīng)過(guò)回流泵輸送進(jìn)回流罐。其中這部分蒸汽一部分成為了產(chǎn)品，一部分作為回流液體再一次流淌回蒸餾塔。

2 精餾塔常見(jiàn)的幾種分類(lèi)

1）蒸餾塔是當(dāng)今社會(huì)使用最普遍也是各企業(yè)最普及的蒸餾分解設(shè)施，它的具體分類(lèi)也比較多。精餾塔按照結(jié)構(gòu)可分為填充材料塔和板式精餾塔；按照分離組來(lái)講可分為多元蒸餾塔和二元蒸餾塔；按照操作了的連續(xù)性來(lái)講，又可以分為連續(xù)蒸餾塔和間歇性蒸餾塔；按照精餾壓力來(lái)劃分有可以分為加壓蒸餾塔，常規(guī)壓力蒸餾塔以及減壓蒸餾塔。最后，按照混合物重組角度來(lái)分的話又可以分成特殊性質(zhì)蒸餾塔和一般性質(zhì)蒸餾塔。

2）關(guān)于精餾塔能源節(jié)約和優(yōu)化

在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技背景下，精餾塔的能源節(jié)約減耗問(wèn)題一致時(shí)科學(xué)理論研究，以及各企業(yè)實(shí)踐研究的困難點(diǎn)，在經(jīng)過(guò)一些科技人員的努力和操作實(shí)踐，已經(jīng)取得了一系列的優(yōu)化成果。

（1）逐步完善再沸器以及冷凝器的換熱效果；

（2）改變精餾塔多塔精餾程序，盡早的將多效精餾技術(shù)應(yīng)用到精餾塔過(guò)程中；

（3）開(kāi)發(fā)出一種高效的正規(guī)填充材料，以替代板式塔；

（4）在精餾塔節(jié)能控制環(huán)節(jié)，必要時(shí)將換熱泵技術(shù)應(yīng)用其中。

3 精餾塔的控制要求

3.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制

分離混合物是精餾塔控制中的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)，在精餾塔的正常操作中，都是在一定范圍內(nèi)獲取塔尖或者塔底的純度較高的產(chǎn)品，由于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)產(chǎn)品純度有一定的困難，所以，大多數(shù)企業(yè)都是根據(jù)精餾塔內(nèi)的壓力和溫度來(lái)觀察產(chǎn)品的純凈度。

3.2 精餾塔的平穩(wěn)性操作

為確保蒸餾塔蒸餾過(guò)程的穩(wěn)定性，必須要盡可能的控制對(duì)蒸餾塔的可控程度，同時(shí)要盡量的緩解一些不可控制的擾動(dòng)。在此之外，蒸餾塔內(nèi)的壓力穩(wěn)定控制也是蒸餾塔平衡操作的基本原則之一。

3.3 蒸餾塔正常工作的約束條件

蒸餾塔正常操作的過(guò)剩復(fù)雜，而且影響蒸餾過(guò)程的因素也十分的多。

1）進(jìn)料口進(jìn)料量和溫度的變化

由于精餾塔在精餾開(kāi)始是進(jìn)料往往是有上一工段提供的，所以對(duì)于蒸餾系統(tǒng)而言，進(jìn)料流量和溫度的變化產(chǎn)生一種流量波動(dòng)是在所難免的

2）精餾塔內(nèi)壓力的波動(dòng)

精餾塔精餾過(guò)程中，塔內(nèi)壓力的波動(dòng)會(huì)影響到塔內(nèi)的液體氣體平衡和物料平衡，從而影響到整個(gè)操作過(guò)程和產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題。

3）加熱劑再沸器溫度的變化

當(dāng)加熱劑是蒸汽的時(shí)候，加入的熱量往往是隨著蒸汽塔里而變化的，這種熱量會(huì)直接的導(dǎo)致蒸餾塔內(nèi)的溫度變化，從而影響到產(chǎn)品的純凈度。

4）冷卻劑吸熱導(dǎo)致的變化

這個(gè)環(huán)節(jié)直接的影響到物質(zhì)的回流程序，即回流溫度和回流量，這個(gè)變化只要是冷卻劑產(chǎn)生的壓力和吸收的熱量導(dǎo)致出現(xiàn)的。

5）環(huán)境溫度變化的影響

在正常情況下，環(huán)境溫度的變化影響比較小，采用風(fēng)冷器是，氣溫的變化對(duì)蒸餾塔的操作影響也十分巨大。

4 關(guān)于控制精餾塔的研究策略

精餾塔的精餾過(guò)程一種多變量的程序，這個(gè)程序具有較長(zhǎng)的滯延，同時(shí)在變量之間大多數(shù)都是相互聯(lián)系的，所以針對(duì)其進(jìn)行行動(dòng)狀態(tài)分析，是一件很困難的事情，在加上蒸餾過(guò)程中配對(duì)變量十分困難，所以，控制整個(gè)蒸餾過(guò)程一直都是學(xué)術(shù)界探討的話題。早在上個(gè)世紀(jì)60年代末，學(xué)術(shù)界就已經(jīng)提出來(lái)相對(duì)靈敏度和相對(duì)增益的概念，從理論上解決了變量配對(duì)這個(gè)尖端性問(wèn)題。

在進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，精餾塔的控制方式也出現(xiàn)了很多的方面。

1）精餾塔的經(jīng)劉國(guó)生是一種非線性的表現(xiàn)手段，因此，如何吧非線性的控制到精餾塔的控制技術(shù)之中；

2）智能控制操作系統(tǒng)在蒸餾塔技術(shù)中的應(yīng)用；

3）精餾塔的控制系統(tǒng)是一種現(xiàn)行的多變量控制技術(shù)以及適應(yīng)性控制技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用；

4）精餾塔精餾過(guò)程中在節(jié)能優(yōu)化策略以及節(jié)能控制中的控制的應(yīng)用。

5 精餾塔的節(jié)能優(yōu)化和研究控制的發(fā)展方向

當(dāng)前科技水平下，精餾塔的控制研究和精餾塔節(jié)能優(yōu)化研究一直處在實(shí)驗(yàn)性階段，在具體的操作過(guò)程中還有很多不確定因素，總結(jié)其原因，包括，不確定性模型、被控制量和不被控制量的約束問(wèn)題、控制算法的可實(shí)現(xiàn)化以及執(zhí)行設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)的優(yōu)化控制。

1）進(jìn)一步深化和加強(qiáng)精餾塔控制技術(shù)的研究；

2）研究出一套弄控制精餾塔優(yōu)化約束的毒素系統(tǒng)，從過(guò)確保提高精餾塔的先進(jìn)性和穩(wěn)定性；

3）對(duì)精餾塔的精餾技術(shù)和精餾原理進(jìn)行系統(tǒng)性的研究，以找出改良措施和辦法。

6 結(jié)論

隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，尤其是集成控制系統(tǒng)的研發(fā)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在精餾塔的控制應(yīng)用中應(yīng)該不斷的改進(jìn)和發(fā)展，控制系統(tǒng)的成熟性越高，精餾塔的精餾技術(shù)就越強(qiáng)，只有精餾技術(shù)不斷創(chuàng)新，才能做到節(jié)約能耗提高經(jīng)濟(jì)效益。

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