精馏过程的温度控制非常常见。温度控制是实现精馏过程产品质量指标的主要手段。温度控制常见的错误:
测点选择不合理。哪侧是产品则应在相应侧选择温度测点。如果顶部或底部温度能反映产品指标的变化,则可以选择顶部或底部温度。否则应考虑灵敏板温度或者温差。例如在工业萘装置的精馏塔中,选择塔顶温度进行控制。但是由于工业萘产品纯度太高,该温度不能及时反应温度变化,塔顶温度控制回路一直不能使用。
一般情况下,分离精度比较高,回流比比较大的温度控制应该选择物料平衡进行控制。例如苯甲苯分离时,塔顶产品往往选择温差并使用物料平衡进行控制。分离精度不高,回流比不是特别大的温度控制可以选择能量平衡进行控制。
在控制策略设计中,有文献介绍了塔顶塔釜同时进行温度设定值控制的策略。在工业现场塔顶塔釜同时进行温度设定值控制的我没有见过。精馏塔的温度分布如图 39‑1所示。温度分布和塔板效率以及回流比等直接相关。控制任何一侧的温度都不是特别困难。但是想同时控制塔顶塔釜两个温度设定值,在进料流量或者组成变化明显时往往会导致回流比的大幅度变化。这常常是不允许的。这个问题在精馏过程的先进控制系统设计时也要注意。
精馏塔温度控制往往表现出多容过阻尼的大惯性滞后特性。Lambda整定方法并不推荐使用微分,但是在多容对象特性时可以适当的使用微分改善回路的抗扰特性。但是微分时间不宜设置的太大,应该同时小于四分之一积分时间、二分之一纯滞后和第二时间常数三个参数。
图39‑1精馏塔温度分布示意图
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