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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 單相導軌開關電源

精餾塔溫度控制策略

發布日期：2022-07-16 點擊率：36

精餾過程的溫度控制非常常見。精餾塔溫度控制是實現精餾過程產品質量指標的主要手段。溫度控制常見的錯誤：

溫度測點選擇不合理。哪側是產品則應在相應側選擇溫度測點。如果頂部或底部溫度能反映產品指標的變化，則可以選擇頂部或底部溫度。否則應考慮靈敏板溫度或者溫差。例如在工業萘裝置的精餾塔中，選擇塔頂溫度進行控制。但是由于工業萘產品純度太高，該溫度不能及時反應溫度變化，塔頂溫度控制回路一直不能使用。

一般情況下，分離精度比較高，回流比比較大的溫度控制應該選擇物料平衡進行控制。例如苯甲苯分離時，塔頂產品往往選擇溫差并使用物料平衡進行控制。分離精度不高，回流比不是特別大的溫度控制可以選擇能量平衡進行控制。

在控制策略設計中，有文獻介紹了塔頂塔釜同時進行溫度設定值控制的策略。在工業現場塔頂塔釜同時進行溫度設定值控制的筆者沒有見過。精餾塔的溫度分布如圖1所示。溫度分布和塔板效率以及回流比等直接相關。控制任何一側的溫度都不是特別困難。但是想同時控制塔頂塔釜兩個溫度設定值，在進料流量或者組成變化明顯時往往會導致回流比的大幅度變化。這常常是不允許的。這個問題在精餾過程的先進控制系統設計時也要注意。

圖1 精餾塔溫度分布示意圖

精餾塔溫度控制往往表現出多容過阻尼的大慣性滯后特性。Lambda整定方法并不推薦使用微分，但是在多容對象特性時可以適當的使用微分改善回路的抗擾特性。但是微分時間不宜設置的太大，應該同時小于四分之一積分時間、二分之一純滯后和第二時間常數三個參數。

在如圖2所示的甲苯塔中，塔頂產品是甲苯，塔釜是二甲苯等重組分。芳烴分離系統中，塔頂是產品時使用基于物料平衡的溫差控制是常見控制策略。本流程中TDIC-221306在實際使用過程中，操作人員根據裝置的實際情況更多根據靈敏板溫度TI-221303進行調整。實際上在現場投用溫差控制時，側線采出有大幅度的變化而且溫度改善并不明顯。

圖2 甲苯塔工藝流程圖

按操作人員的習慣，修改為靈敏板溫度控制TIC-221303與再沸器蒸汽流量串級。控制策略修改后靈敏板溫度控制品質改善明顯，見圖3所示。如果一個精餾塔沒有一個溫度控制在能量或者物料波動時往往需要操作人員的頻繁干預。有一個溫度控制回路投自動對精餾塔平穩操作非常關鍵。

圖3 甲苯塔靈敏板溫度控制品質

精餾塔溫度控制策略選擇上要實事求是，看起來正確的控制策略在當前實際工況下可能不能正常工作。在工業萘精餾塔中，我們也遇到過精餾塔頂溫度控制策略不能奏效的問題。

溫度測點是否合理是進行精餾過程溫度控制必須要考慮的一個因素。特別是對那些從來沒有投用過的精餾塔溫度控制回路。

被控對象模型的響應時間與負荷、操縱手段和測點的距離等相關，往往有很明顯的多容特性。多容特性是使用微分的主要原因，在溫度控制中要使用更大的積分時間和適當的微分作用。
作者：馮少輝博士(現從事先進控制工作，有一線十幾年工作經歷，真正理論聯系實際的過程控制專家)

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