約束條件

   為保證正常操作，需規(guī)定某些參數(shù)的極限值，并作為約束條件。塔內(nèi)氣體的流速過低時，對于某些篩板精餾塔會產(chǎn)生漏液現(xiàn)象，從而影響操作降低塔板效率；而流速過高易產(chǎn)生液泛，將完全破壞塔的操作。由于塔板上液層，氣相通過液層的阻力增大，因而可用測量差壓的方法檢測塔的液泛現(xiàn)象。當(dāng)壓差過高時，則通過差壓控制系統(tǒng)減小氣體流速。每個精餾塔都存在著一個1大操作壓力限制，超過這個壓力，塔的安全就沒有保障。為精餾過程提供能量的再沸器和冷凝器，也都存在一定限制。再沸器的加熱，受塔壓和再沸器中液相介質(zhì)1大汽化率的影響；同時再沸器兩側(cè)間的溫差不能超過其臨界溫差，否則會導(dǎo)致給熱系數(shù)下降，傳熱量降低。對冷凝器冷卻能力影響1大的是冷卻介質(zhì)的溫度。精餾段溫度也是衡量質(zhì)量指標(biāo)的間接指標(biāo)，它是以改變回流量作為控制手段的方案，稱為精餾段溫控。而在介質(zhì)條件不變時，又與塔的操作壓力有關(guān)；同時餾出產(chǎn)品組份的變化也將影響到冷凝器的冷卻能力限制。在確定精餾塔的控制方案時，必須考慮到上述的約束條件，以使精餾塔工作于正常操作區(qū)內(nèi)。

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(jìn)料流量F的波動

   進(jìn)料量指進(jìn)入精餾塔物料的量，它的波動通常很難避免。對于獨(dú)立的或位于整個生產(chǎn)過程的起點(diǎn)的精餾塔控制可采用定值控制，則可使進(jìn)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(jìn)料量恒定，勢必要設(shè)置很大的中間貯槽進(jìn)行緩沖。分析結(jié)果表明，不同的原料產(chǎn)地、不同的前處理方法、不同的酒精生產(chǎn)工藝，醪垢的成分都不同。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(jìn)料流量F波動比較平穩(wěn)，從而避免劇烈的變化。

   （2）進(jìn)料成分ZF的變化

   進(jìn)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(jìn)料成分的較大變化，則必須重新設(shè)置控制變量。

   （3）進(jìn)料溫度 TF及進(jìn)料熱量 QF的變化

   進(jìn)料溫度通常是較為恒定的。假如不恒定，進(jìn)料溫度和進(jìn)料熱量的變化會影響到塔的焓平衡，因此必須保持進(jìn)料溫度的恒定。工業(yè)上往往先將進(jìn)料預(yù)熱，通過溫度控制系統(tǒng)來使進(jìn)料溫度恒定。這對于進(jìn)料狀態(tài)全部是汽態(tài)或全部是液態(tài)時，可以保持進(jìn)料熱焓一定。在多元精餾中，影響關(guān)系要復(fù)雜得多，當(dāng)進(jìn)料中某一組分的濃度變化時，必然使其他組分的濃度變化。當(dāng)進(jìn)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(jìn)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。此時，采用溫度作為被控變量的提餾段和精餾段溫度控制就得不到很好的效果，而應(yīng)當(dāng)采用溫差控制。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(jìn)料流量和進(jìn)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(biāo)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(biāo)，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。概述：1、本設(shè)備有間歇式和連續(xù)式兩種形式，主要由塔釜、塔身、冷凝器、平衡罐、流量計(jì)等部件組成。利用產(chǎn)品分析器，例如色譜儀、紅外分析器、密度計(jì)、干點(diǎn)、閃點(diǎn)及初餾點(diǎn)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(shí)現(xiàn)按產(chǎn)品成分的直接指標(biāo)控制。

   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(jìn)行在線的成分分析，并以關(guān)鍵組分的濃度比進(jìn)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(jìn)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(yīng)。這是在使用時應(yīng)予注意的。精餾塔的干擾因素和其他化工過程一樣，精餾是在一定的物料平衡和能量平衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。在精餾塔的操作中，當(dāng)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(jìn)行控制。

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(biāo)。但是當(dāng)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(biāo)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(xué)的多變量控制及精1確控制打下基礎(chǔ)?；厥赵砭凭厥账墓ぷ髟硎抢眯D(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力場代替常規(guī)重力場，極大地強(qiáng)化氣液傳質(zhì)過程。但是，就目前測量產(chǎn)品成分的儀表來說，準(zhǔn)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(biāo)控制方案將得到廣泛應(yīng)用。

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(diǎn)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(jì)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(jià)，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。醪垢的化學(xué)成分為碳酸鈣、碳酸鎂、磷酸鈣、硫酸鈣、有機(jī)酸鈣、糖、糊精、蛋白質(zhì)等，是由多種無機(jī)物、有機(jī)物構(gòu)成的，并以無機(jī)物為主。  塔體材料和踏板材料均選用TiNiCr918,因這種不銹鋼具有高的強(qiáng)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?yàn)檫@種鋼在乙醇介質(zhì)中有很好的耐腐蝕性，所以選用TiNiCr918。