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影響精餾塔操作中質(zhì)量指標的因素
通過以上分析,可以看出,在精餾塔的操作過程中,影響其質(zhì)量指標的主要干擾有以下幾種:
(l)進料流量F的波動
進料量指進入精餾塔物料的量,它的波動通常很難避免。對于獨立的或位于整個生產(chǎn)過程的起點的精餾塔控制可采用定值控制,則可使進料流量保持恒定。但是,在一個連續(xù)的生產(chǎn)過程中,精餾塔的處理量往往是上一工序的產(chǎn)出量。如果一定要使進料量恒定,勢必要設置很大的中間貯槽進行緩沖。二是采取在上一工序設置液位均勻控制系統(tǒng)來控制出料,使塔的進料流量F波動比較平穩(wěn),從而避免劇烈的變化。由此可見,除了要考慮使產(chǎn)品符合規(guī)格外,還應同時考慮產(chǎn)品的產(chǎn)量和能量消耗。
(2)進料成分ZF的變化
進料成分取決于上一工序出料或原料情況,對精餾塔的控制系統(tǒng)來講,它是不可控的干擾。而針對進料成分的較大變化,則必須重新設置控制變量。
(3)進料溫度 TF及進料熱量 QF的變化
進料溫度通常是較為恒定的。假如不恒定,進料溫度和進料熱量的變化會影響到塔的焓平衡,因此必須保持進料溫度的恒定。工業(yè)上往往先將進料預熱,通過溫度控制系統(tǒng)來使進料溫度恒定。這對于進料狀態(tài)全部是汽態(tài)或全部是液態(tài)時,可以保持進料熱焓一定。當進料是汽液混相狀態(tài)時,則只有當汽液兩相的比例恒定時,進料熱焓才能恒定,必要時應設置熱焓控制的環(huán)節(jié)來維持。其做法是讓塔壓浮動于冷凝器的約束,而使冷凝器始終接近于滿負荷操作。
(4)再沸器加熱劑熱量的變化
當加熱劑是蒸汽時,加入熱量的變化往往是由蒸汽壓力的變化引起的??梢酝ㄟ^蒸汽總管設置壓力控制系統(tǒng)來加以克服,或者在串級控制系統(tǒng)的副回路中予以克服。
(5)冷卻劑入口溫度及閥前壓力的變化
冷卻劑量的變化會影響到回流量或回流溫度,它的變化主要是由于冷卻劑的壓力或溫度變化引起的。對于這類干擾,以閥前壓力波動影響較大,控制中用壓力控制系統(tǒng)加以克服。
(6)環(huán)境溫度的變化
精餾塔操作的環(huán)境溫度的變化一般不大,但在采用風冷器作冷凝器時,則天氣驟變與晝夜溫差,對塔的操作影響較大,它會使回流量或回流溫度變化。為此,應采用內(nèi)回流控制的方法予以克服。內(nèi)回流通常是指精餾塔的精餾段內(nèi)上一層塔盤向下一層塔盤流下的液體量,一般要控制內(nèi)回流為恒定量或按某一規(guī)律變化的操作。其中質(zhì)量是必要條件,在質(zhì)量指標一定的條件下應在控制過程中使產(chǎn)品的產(chǎn)量盡可能提高一些,同時能量消耗盡可能低一些。
由上述分析可以看出,進料流量和進料成分的波動是精餾塔操作的主要干擾,這個干擾往往不可控。
按產(chǎn)品成分或物性指標的直接控制方案
精餾塔的質(zhì)量控制1好能選擇表征塔頂和塔底產(chǎn)品的質(zhì)量指標,即產(chǎn)品的成分作為被控變量,即直接控制方案。上述的溫度、溫差或雙溫差控制都是間接控制產(chǎn)品質(zhì)量的方法。利用產(chǎn)品分析器,例如色譜儀、紅外分析器、密度計、干點、閃點及初餾點分析器等,分析出塔頂(或塔底)的產(chǎn)品成分并將其作為被控變量,而將回流量或再沸器的加熱量等作為控制變量,就可以組成成分控制,實現(xiàn)按產(chǎn)品成分的直接指標控制。對于獨立的或位于整個生產(chǎn)過程的起點的精餾塔控制可采用定值控制,則可使進料流量保持恒定。
采用色譜儀可以測量多組分的濃度,并可以通過測量其他含量較少的雜質(zhì)組分之和來決定產(chǎn)品的純度。精餾工藝上通常采用工業(yè)色譜儀進行在線的成分分析,并以關鍵組分的濃度比進行控制。由于色譜儀也是根據(jù)吸收和解吸原理工作的,在精餾塔中很難進行的分離在色譜儀中也是困難的。同時分析儀需要采樣系統(tǒng)且其測量滯后影響了控制系統(tǒng)的動態(tài)響應。這是在使用時應予注意的。在精餾塔的操作中,當干擾產(chǎn)生時,多個塔板中靈敏板的變化量明顯。因此,可選擇測量靈敏板上的成分,并作為被控變量進行控制。由于色譜儀也是根據(jù)吸收和解吸原理工作的,在精餾塔中很難進行的分離在色譜儀中也是困難的。
與溫度控制的情況類似,塔頂或塔底產(chǎn)品的成分是能體現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量指標。但是當分離的產(chǎn)品較純時,在鄰近塔頂、塔底的各板間,成分差很小,而且每塊板上的成分在受到干擾后變化也很小,這就要求檢測成分的儀表靈敏度很高。理論上講,按產(chǎn)品成分的直接指標控制方案,是直接、1有效的方案。它可為各種基于化工熱力學的多變量控制及精1確控制打下基礎。但是,就目前測量產(chǎn)品成分的儀表來說,準確度一般較差、滯后時間也很長,因而控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量受到很大影響。但只要不斷改善成分分析儀表的性能,按產(chǎn)品成分的直接指標控制方案將得到廣泛應用。由于精餾塔的控制方案繁多,只按這些基本觀點選擇具有代表性的、常見的控制方案作出介紹。
酒精精餾過程的生產(chǎn)方法及特點是什么?
酒精精餾與化工精餾過程不同點就在于它不僅是一個將酒精濃縮的過程,而且還擔負著把粗酒精中50多種揮發(fā)性雜質(zhì)除去的任務,所以濃縮酒精和除去雜質(zhì)的過程在酒精工業(yè)中稱為精餾.物料中的雜質(zhì)基本上是在發(fā)酵過程中生成的,只有很少數(shù)的雜質(zhì)是在蒸煮和蒸餾過程中生成的. 工業(yè)上生產(chǎn)酒精主要有兩種方法:發(fā)酵法和化學合成法. 工業(yè)上用得廣的是發(fā)酵法. 所謂發(fā)酵法就是指微生物細胞,在無氧條件下,進行無氧呼吸,將吸收的營養(yǎng)物質(zhì)(淀粉質(zhì),糖質(zhì))通過細胞內(nèi)酶的作用,進行一系列的生物化學反應,把復雜的有機物分解為比較簡單的生化中間產(chǎn)物,同時放出一定能量的過程,簡單地說,就是在無氧條件下,微生物將復雜的有機物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚漠a(chǎn)物的過程.