影響精餾塔操作中質(zhì)量指標(biāo)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(biāo)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(shè)置很大的中間貯槽進行緩沖。精餾塔的控制方案在了解了精餾塔的操作要求和影響因素之后，余下的問題就是如何確定精餾塔的控制方案。二是采取在上一工序設(shè)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。

   （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(shè)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(yù)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。每個精餾塔都存在著一個最1大操作壓力限制，超過這個壓力，塔的安全就沒有保障。當(dāng)進料是汽液混相狀態(tài)時，則只有當(dāng)汽液兩相的比例恒定時，進料熱焓才能恒定，必要時應(yīng)設(shè)置熱焓控制的環(huán)節(jié)來維持。

   （4）再沸器加熱劑熱量的變化

   當(dāng)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(shè)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(fēng)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(yīng)采用內(nèi)回流控制的方法予以克服。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。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。

   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。

精餾塔的基本控制方案

   精餾塔的基本控制方式是討論復(fù)雜和特殊控制方案乃至1優(yōu)控制的基礎(chǔ)，同時也是目前實際應(yīng)用中1常見的方案。精餾塔是一個多變量對象，因此如果將任意一個被調(diào)參數(shù)和任意一個調(diào)節(jié)參數(shù)組成調(diào)節(jié)回路，就可能有許多調(diào)節(jié)方案。對進料量、塔壓、塔底采出量與塔頂餾出液的控制方案，與提餾段溫控時相同。而產(chǎn)品質(zhì)量往往是精餾過程的主要目標(biāo)，因此，在基本控制方案中，以產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)來選取調(diào)節(jié)參數(shù)，一種是采用溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)，一種是采用產(chǎn)品成分等作為直接質(zhì)量指標(biāo)。

   （l）按提餾段指標(biāo)的控制方案

如果對釜底出料的成分要求高于塔頂出料，塔頂或精餾段板上溫度不能很好地反映組分變化和實際操作回流比大于幾倍1小回流比時，可采用提餾段控制。提餾段溫度是衡量質(zhì)量指標(biāo)的間接指標(biāo)，而以改變再沸器加熱量作為控制手段的方案，就是提餾段溫控。

該方案以提餾段塔板溫度為被控變量，加熱蒸汽量為操縱變量。除了這個主要控制系統(tǒng)外，還設(shè)有若干個輔助控制系統(tǒng)；進料量F為定值控制或用均值控制系統(tǒng)；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。對塔底采出量B和塔頂餾出物D，按物料平衡關(guān)系分別設(shè)有塔底與回流罐的液位控制器作均勻控制；為維持塔壓恒定，在塔頂設(shè)置壓力控制系統(tǒng)，控制手段是控制冷凝器的冷卻量；提餾段溫控時，回流量采用定值控制，且回流量應(yīng)足夠大，以便當(dāng)塔的處理量1大時，仍能保持塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)在規(guī)定的范圍內(nèi)。

   提餾段溫控由于采用了提餾段溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)。因此，它能夠較直接地反映提餾段產(chǎn)品情況。將提餾段恒定后，就能較好地保證塔底產(chǎn)品的質(zhì)量。

   對于液相進料時，進料量或進料成分的變化很快影響塔底的成分，而提餾段溫控比較及時，動態(tài)過程也比較快。提餾段溫控的一個特點是回流量足夠大，因而在保持塔底質(zhì)量的前提下，仍能保持塔頂質(zhì)量，因此即使塔頂產(chǎn)品質(zhì)量要求比塔底嚴格時，仍可采用提餾段溫控。當(dāng)冷凝器冷卻量Q增加時，必然會使更多的氣相變?yōu)橐合?，從而降低了塔壓?

精餾流程和塔型的選擇  

  乙醇和水混合料經(jīng)預(yù)熱器加熱至泡點后，送至精餾塔，塔頂采用全凝器冷凝后，一部分作回流，其余為塔頂產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送貯槽，塔釜采用直接蒸汽供熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至貯槽，流程圖如下圖：  根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，若按每天開動設(shè)備24小時計算，產(chǎn)品流量為1.67t/h，由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價，降低生產(chǎn)過程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用浮閥塔。  塔設(shè)備的高度與直徑之比，因情況不同，差別很大，塔外殼用鋼板焊制，也可用鑄鐵鑄造，每層塔板為一節(jié)，并用法蘭連接。從調(diào)節(jié)理論可知，所選擇的調(diào)節(jié)參數(shù)使得被調(diào)參數(shù)的靜態(tài)增益越大，控制系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度越高，克服外部擾動的效果也越好。  塔體材料和踏板材料均選用TiNiCr918,因這種不銹鋼具有高的強度極限，較低的屈服極限，的塑性和韌性，他的焊接性能和冷彎成形等工藝性也很好，是目前制造容器、塔的廣泛的一類不銹鋼，又因為這種鋼在乙醇介質(zhì)中有很好的耐腐蝕性，所以選用TiNiCr918。