精馏塔温度控制策略
2023年01月05日 15:43:47
来源：云南昌晖仪表制造有限公司 >> 进入该公司展台
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精馏过程的温度控制非常常见。精馏塔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：
温度测点选择不合理。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笔者没有见过。精馏塔的温度分布如图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*控制系统设计时也要注意。
图1 精馏塔温度分布示意图
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。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。 在如图2所示的甲苯塔中，塔顶产品是甲苯，塔釜是二甲苯等重组分。芳烃分离系统中，塔顶是产品时使用基于物料平衡的温差控制是常见控制策略。本流程中TDIC-221306在实际使用过程中，操作人员根据装置的实际情况更多根据灵敏板温度TI-221303进行调整。实际上在现场投用温差控制时，侧线采出有大幅度的变化而且温度改善并不明显。
图2 甲苯塔工艺流程图
按操作人员的习惯，修改为灵敏板温度控制TIC-221303与再沸器蒸汽流量串级。控制策略修改后灵敏板温度控制品质改善明显，见图3所示。如果一个精馏塔没有一个温度控制在能量或者物料波动时往往需要操作人员的频繁干预。有一个温度控制回路投自动对精馏塔平稳操作非常关键。
图3 甲苯塔灵敏板温度控制品质
精馏塔温度控制策略选择上要实事求是，看起来正确的控制策略在当前实际工况下可能不能正常工作。在工业萘精馏塔中，我们也遇到过精馏塔顶温度控制策略不能奏效的问题。
温度测点是否合理是进行精馏过程温度控制必须要考虑的一个因素。特别是对那些从来没有投用过的精馏塔温度控制回路。
被控对象模型的响应时间与负荷、操纵手段和测点的距离等相关，往往有很明显的多容特性。多容特性是使用微分的主要原因，在温度控制中要使用更大的积分时间和适当的微分作用。
作者：冯少辉博士(现从事*控制工作，有一线十几年工作经历，真正理论联系实际的专家)
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