精馏塔自动控制系统设计与应用浅析

周河(河北省唐山三友硅业有限责任公司，河北唐山063305)

精馏塔自动控制系统设计与应用浅析

周河(河北省唐山三友硅业有限责任公司，河北唐山063305)

目前，在我国工业化生产过程中精馏塔是一项重要的化工生产装置，其通常运用于提纯或分离混合物料的操作当中。而精馏塔也凭借其显著的效果而在诸多工业领域中得到广泛的应用。为了更好的提高精馏塔自动化控制效果，本文将结合笔者实践经验对精馏塔分类、精馏塔自动控制系统的应用以及精馏塔自动化控制系统设计与应用的优化策略谈谈自己的几点看法，以供广大同行交流与参考。

精馏塔；自动控制系统；设计；应用

1 精馏塔分类

从笔者对相关文献研究以及结合自身工作经验来看，精馏塔种类较多，根据分类标准不同主要有5大类：第一，按组成结构分类。根据组成结构来看，精馏塔有板式、填充材料两类；第二，按所精馏原料分类。根据精馏塔原料区分有一般和特殊两类精馏塔；第三，按添加原料形式分类。根据原料添加形式来区分，主要有连续性与间歇性两类精馏塔；第四，按精馏塔功能分类。从功能角度来区分主要有二元与多元这两类精馏塔；第五，按精馏压力分类。根据精馏塔工作中压力大小分类通常有负压、常压以及高压三种精馏塔。

2 精馏塔自动控制系统的应用

2.1 变量控制

在具体运作过程中，精馏塔往往会涉及到干扰变量、被控变量以及操纵变量三种变量控制。其中，干扰变量包括常规温度、压力以及较难控制的进料成分；被控变量包括精馏塔塔中的压力，以及分别处于塔底和塔顶的物料浓度和蒸汽温度；操纵变量主要指的是出现在精馏塔顶的冷却量、回流量以及物流量，还包括塔顶部分的冷凝液流量等。从上述三种变量关系分析看来，被控变量与操纵变量属于主从关系，在精馏塔运作过程中，其二者联系非常密切，并且表现为一个双向作用力。因此，要想将精馏塔操作稳定性提高，则可以通过科学调节上述两者的变量干系来实现。而相较于上述两者间的变量关系来说，干扰变量属于一种外部干扰性变量，因此，在精馏塔自动控制内容操作上应当要有效控制干扰变量，从而尽可能降低其对精馏运行操作的消极影响，进而为精馏控制操作系统的安全、可靠运行提供更为有利的支持。

2.2 平衡控制

在精馏塔的平衡控制中其通常包括精馏塔所需能量稳定性的控制以及物料进料的控制两方面内容。在精馏塔运行过程中，必须要全面控制物料的平衡性，从而确保物料进入到精馏塔后可以得到较高质量的分离产物，提高整体分离效率。除此之外，还应当有效减少塔底排除物的浓度，采取平衡控制物料的方式在提高产品分离质量的同时，还可以避免不必要的资源浪费。通过科学调整精馏塔内的各项平衡状态参数，或是系统研究与分析精馏塔中所出现的问题，并采取有效应对措施来保证有稳定的能量来支持精馏塔内的操作，从而提高产物分类的速度，将工作效率大幅提高。

2.3 产品成分控制

经过精馏塔所分离与提纯后，产品的纯度代表着其工作效果。因此，要想更加有效的提高产品提纯纯度，则应当要有效运用精馏塔自动化控制系统来检查与控制产品质量，如统计精馏产品过程中的回流量、流量和后续蒸发量等内容。而一个有效监控提纯产品成分的方法就是分析仪器。然而，近几年来我国生产科技得到了快速的发展，在工业控制操作中已逐渐普及信息化管理，因为通过有效结合自动化控制系统和信息技术可以大幅提高产品的精馏质量，还能有效减少操作成本，因此，当前的产品成分控制技术上，也适当采用软测量推断控制法。

3 精馏塔自动化控制系统设计与应用的优化

结合实践来看与一般工业设备不同，精馏塔有着自己独特的特点。以板式蒸馏塔为例，虽然其装置较为简单，但从实际应用情况来看其运行中暴露出了能耗大、成本高以及不同变量相互关系复杂性强等一些问题，因而出于降低精馏塔能耗与成本而提高生产效益之目的，笔者认为企业需在确保产品质量情况下从以下四个方面对其自动化控制系统进行优化：第一，企业要充分结合自身精馏塔运行环境与状态情况下对冷凝器、再沸器这两个设备运行参数进行优化调节以此确保精馏塔换热效果得到有效地控制，这样一来能够在提升产品分离纯度前提下实现较高的分离质量；第二，精馏塔工艺优化选择上，企业应当基于产品特性为依据进行工艺论证选取。另外为了获得提取到纯度更高的产品，企业还可以选择多种工艺一同使用的方式开展精馏作业；第三，将当前行业发展中所出现的一些先进技术应用到精馏塔自动化控制系统进行优化。例如遥感技术地应用能够使得精馏塔自动化控制系统运行中操作项目、平衡点等获得较高的精度。另外，企业还可以根据精馏塔运行状况、周边环境等为其选择一些优质的填充材料；第四，精馏塔自动化控制系统操作参数地优化。首先企业在基于精馏系统实际进行控制模型构建，随后采取多种离线优化算法对操作参数予以计算，最后根据结果进行优化，这样一来不仅有助于精馏塔实现良好的自动化控制效果，并且对于降低生产运行能耗及成本也大有裨益。

4 结语

总而言之，在科学技术不断发展的社会背景下，工业生产也在不断的发展与变革，而对于精馏塔工业设备的技术革新来说，非常有必要进行系统的探究目前的技术要点以及自动化控制的内容，从而有针对性的采取先机科技来不断提高精馏塔自动控制设计以及操作效果，进而实现整体精馏质量的提高。

[1]左文耀.精馏塔操作及自动控制系统的改进研究[J].化学工程与装备,2012(8):91-93.

[2]曾飞鹏,薛新超,蒋鹏飞,等.乙烯精馏塔控制系统的问题分析与优化[J].乙烯工业,2017,29(1):58-60.