8-化工過程控制ppt課件

1、1第八章 化工流程的自動控制 儀表和計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)在化工過程中發(fā)揮著重要作用。強(qiáng)化化工流程的自動強(qiáng)化化工流程的自動控制，是化工生產(chǎn)過程的發(fā)展趨勢和方向?？刂?，是化工生產(chǎn)過程的發(fā)展趨勢和方向?；ち鞒套詣踊刂频膬?yōu)點(diǎn)：、提高關(guān)鍵工藝參數(shù)的操作精度，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量或收率；、保證化工流程安全、穩(wěn)定的運(yùn)行；、對間歇過程，還可減少批間差異，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和重復(fù)性；、降低工人的勞動強(qiáng)度，減少人為因素對化工生產(chǎn)過程的影響；“CAC”Computer Aided Control“CAO”Computer Aided Operation2化工流程中經(jīng)常需要控制的部分工藝變量（參數(shù)）：化工流程中經(jīng)常需

2、要控制的部分工藝變量（參數(shù)）：溫度 壓力 流量液位攪拌轉(zhuǎn)速PH值濁度、粘度、各種組份濃度對一個化工流程進(jìn)行控制對一個化工流程進(jìn)行控制人工控制人工控制儀表和計(jì)算機(jī)控制（自動控制）儀表和計(jì)算機(jī)控制（自動控制） 自動控制是在人工控制的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，由檢測儀表、計(jì)算機(jī)裝置、自自動控制是在人工控制的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，由檢測儀表、計(jì)算機(jī)裝置、自控閥門組成的自動控制系統(tǒng)分別代替人的眼睛觀察、大腦判斷決策、手動操作?？亻y門組成的自動控制系統(tǒng)分別代替人的眼睛觀察、大腦判斷決策、手動操作。3計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)示意圖計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)示意圖化工過程（或化工設(shè)備）一次儀表二次儀表（物理量）（變送器）計(jì)算機(jī)控制裝置

3、420mA05V執(zhí)行機(jī)構(gòu)（自控閥門）計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)儀表（一次和二次儀表）計(jì)算機(jī)控制裝置動作機(jī)構(gòu)（自控閥門）計(jì)算機(jī)主機(jī)（硬件、軟件）A/D、D/A（模入、模出）控制軟件（平臺軟件及二次開發(fā)的控制應(yīng)用軟件）4序號名稱符號序號名稱符號1變送器4控制室儀表2就地安裝儀表5孔板流量計(jì)3機(jī)組盤裝儀表6轉(zhuǎn)子流量計(jì)化工流程自控儀表的一些圖形符號：化工流程自控儀表的一些圖形符號：自控參量代號：T溫度 F流量 P壓力或真空度 L物位 C濃度 pH氫離子濃度A分析 V黏度 M攪拌轉(zhuǎn)速5自控功能代號：I指示 C控制 Q累積J記錄 X信號 T調(diào)節(jié)L聯(lián)鎖 A報(bào)警 R人工遙控 表示將位號為101的流量信號引入計(jì)算機(jī)自控

4、系統(tǒng)，顯示并控制該值。 表示在設(shè)備附近就地加裝儀表顯示溫度101，而不引入計(jì)算機(jī)自控系統(tǒng)。FIC101TI101例如：例如：68.1 化工流程自控控制的一些基本概念化工流程自控控制的一些基本概念一、自動控制術(shù)語一、自動控制術(shù)語TIC換熱器換熱器冷流股熱流股加熱蒸汽冷凝水要求：熱流股溫度控制在80171、被控對象（被控過程、被控設(shè)備）TIC換熱器換熱器冷流股熱流股加熱蒸汽冷凝水定義：需要實(shí)現(xiàn)自動控制的生產(chǎn)流程（過程）或設(shè)備。定義：需要實(shí)現(xiàn)自動控制的生產(chǎn)流程（過程）或設(shè)備。上述例子中，被控對象就是換熱器。2、被控變量（被控參數(shù)）定義：被控對象中需要保持規(guī)定數(shù)值的物理量。定義：被控對象中需要保持規(guī)定

5、數(shù)值的物理量。上述例子中，熱流股的溫度。8TIC換熱器換熱器冷流股熱流股加熱蒸汽冷凝水3、控制變量（操縱變量）定義：受執(zhí)行裝置（自控閥門）操縱，用來使被控變量保持在設(shè)定值的某個物定義：受執(zhí)行裝置（自控閥門）操縱，用來使被控變量保持在設(shè)定值的某個物理量。理量。上述例子中，加熱蒸汽的流量。4、干擾變量（擾動變量）定義：除控制變量以外，作用于被控對象，并可能引起被控變量發(fā)生變化的一定義：除控制變量以外，作用于被控對象，并可能引起被控變量發(fā)生變化的一些物理量。些物理量。上述例子中，加熱蒸汽的壓力（溫度）、冷流股的流量及溫度。9TIC換熱器換熱器冷流股熱流股加熱蒸汽冷凝水5、設(shè)定值與控制精度設(shè)定值被控變

6、量的工藝規(guī)定值。設(shè)定值被控變量的工藝規(guī)定值。（注意：對開環(huán)控制系統(tǒng)，控制變量也可以有設(shè)定值。）（注意：對開環(huán)控制系統(tǒng)，控制變量也可以有設(shè)定值。）控制精度設(shè)定值允許的波動范圍?？刂凭仍O(shè)定值允許的波動范圍。上述例子中，熱流股的溫度要求控制在801。 80就是被控變量的設(shè)定值， 1就是對熱流股溫度的控制精度要求。10對連續(xù)過程，設(shè)定值是一個定值對連續(xù)過程，設(shè)定值是一個定值溫度（）時間80溫度（）時間對間歇過程，設(shè)定值也可以是一個隨時間而變的曲線（時變曲線）對間歇過程，設(shè)定值也可以是一個隨時間而變的曲線（時變曲線）11TIC換熱器換熱器冷流股熱流股加熱蒸汽冷凝水6、控制偏差控制偏差被控變量的設(shè)定值與

7、其實(shí)際測量值之差?？刂破畋豢刈兞康脑O(shè)定值與其實(shí)際測量值之差。上述例子中，熱流股的溫度要求控制在801。 如果實(shí)際檢測為80.6，那么0.6 就是控制偏差。偏差在控制精度以內(nèi)控制有效（成功控制），如偏差在控制精度以內(nèi)控制有效（成功控制），如80.9 偏差在控制精度以外控制失控，如偏差在控制精度以外控制失控，如81.2 控制失效的原因有多種?？刂剖У脑蛴卸喾N。12二、控制系統(tǒng)類型二、控制系統(tǒng)類型計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng) TI換熱器換熱器冷流股熱流股加熱蒸汽冷凝水1、開環(huán)控制系統(tǒng)、開環(huán)控制系統(tǒng)人工預(yù)先給定蒸汽流量值計(jì)算機(jī)控制裝置13

8、TI換熱器換熱器冷流股熱流股加熱蒸汽冷凝水 FI142、閉環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)TIC換熱器換熱器冷流股熱流股加熱蒸汽冷凝水閉環(huán)控制系統(tǒng)作用原理：閉環(huán)控制系統(tǒng)作用原理： 通過被控變量的檢測值與其設(shè)定值的偏差（包括偏差正負(fù)方向），反過來通通過被控變量的檢測值與其設(shè)定值的偏差（包括偏差正負(fù)方向），反過來通過計(jì)算機(jī)控制裝置對控制變量進(jìn)行操縱調(diào)節(jié)。過計(jì)算機(jī)控制裝置對控制變量進(jìn)行操縱調(diào)節(jié)。15開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的幾點(diǎn)顯著區(qū)別：、閉環(huán)控制系統(tǒng)是按被控變量的檢測值與其設(shè)定值的偏差去操縱（影響）控制變量； 而開環(huán)控制系統(tǒng)是按照控制變量本身的設(shè)定值或干擾變量的大小去操縱（影響）控制變量。、閉環(huán)控制系統(tǒng)

9、在被控變量 控制裝置 控制變量之間形成了相互影響的回路。 即：控制變量可以改變到被控變量，反過來，被控變量的信息有可以指導(dǎo)控制變量的調(diào)節(jié)。 而開環(huán)控制系統(tǒng)不存在此相互影響的回路。、閉環(huán)控制系統(tǒng)必須有被控變量的檢測，而開環(huán)控制系統(tǒng)可以沒有被控變量的檢測?；ち鞒痰目刂葡到y(tǒng)類型，絕大多數(shù)為閉合控制系統(tǒng)?；ち鞒痰目刂葡到y(tǒng)類型，絕大多數(shù)為閉合控制系統(tǒng)。16關(guān)于化工流程控制回路的控制算法（控制器算法）關(guān)于化工流程控制回路的控制算法（控制器算法）普通固定PID算法；自校正PID算法；自適應(yīng)控制算法；自校正控制算法；模糊（FUZZY）控制算法；專家控制系統(tǒng)算法； 在化工流程的實(shí)際控制中，經(jīng)常遇到一些干擾變

10、量多、大滯后等問題，對控制在化工流程的實(shí)際控制中，經(jīng)常遇到一些干擾變量多、大滯后等問題，對控制回路的控制算法提出了挑戰(zhàn)?；芈返目刂扑惴ㄌ岢隽颂魬?zhàn)。 178.2 化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟一、確定達(dá)到設(shè)計(jì)要求所需測量的參數(shù)一、確定達(dá)到設(shè)計(jì)要求所需測量的參數(shù)現(xiàn)以苯（現(xiàn)以苯（B）和乙烯（）和乙烯（E）氣相烴化的反應(yīng)過程為例說明，主要的化學(xué)反應(yīng)方程如下：）氣相烴化的反應(yīng)過程為例說明，主要的化學(xué)反應(yīng)方程如下：18198.2 化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟一、確定達(dá)到設(shè)計(jì)要求所需測量的參數(shù)一、確定達(dá)到設(shè)計(jì)要求所需測量的參數(shù)反應(yīng)生成的乙苯（反應(yīng)生成的乙苯（ E

11、B ）為主產(chǎn)品，二乙）為主產(chǎn)品，二乙苯（苯（DEB）為聯(lián)產(chǎn)品二甲苯（）為聯(lián)產(chǎn)品二甲苯（DMB）和）和甲苯（甲苯（MB）為副產(chǎn)品。反應(yīng)采用的催化）為副產(chǎn)品。反應(yīng)采用的催化劑較易失活，當(dāng)苯過量時能減緩催化劑劑較易失活，當(dāng)苯過量時能減緩催化劑的失活和提高反應(yīng)的選擇性。最簡單的的失活和提高反應(yīng)的選擇性。最簡單的工藝流程如右圖所示，要求根據(jù)設(shè)計(jì)目工藝流程如右圖所示，要求根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)決定需測量的參數(shù)如下：標(biāo)決定需測量的參數(shù)如下：產(chǎn)品數(shù)量產(chǎn)品數(shù)量 該生產(chǎn)過程的產(chǎn)品是該生產(chǎn)過程的產(chǎn)品是EB，但決定但決定EB數(shù)量的控制因素是原料數(shù)量的控制因素是原料E的流的流量。為了計(jì)量目的，應(yīng)測量流股量。為了計(jì)量目的，應(yīng)測量流

12、股8的流量；的流量；為了控制目的，應(yīng)測定流股為了控制目的，應(yīng)測定流股2的流量。的流量。208.2 化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟 產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量 由流股由流股8的組成決定，但測量參的組成決定，但測量參數(shù)有以下三種可選擇的方案。數(shù)有以下三種可選擇的方案。A 反饋控制反饋控制 直接測量流股直接測量流股8的組成，如上圖，的組成，如上圖，當(dāng)流股當(dāng)流股8的組成與預(yù)期值比較有偏差時，調(diào)的組成與預(yù)期值比較有偏差時，調(diào)節(jié)回流量節(jié)回流量10，這種利用受控變量的直接測量，這種利用受控變量的直接測量值調(diào)節(jié)控制變量的方法稱為反饋控制。值調(diào)節(jié)控制變量的方法稱為反饋控制。B 前饋控制前饋控制 測量

13、引起流股測量引起流股8組成變化的主組成變化的主要擾動，例如進(jìn)料中的測量，這種利用直接要擾動，例如進(jìn)料中的測量，這種利用直接測量的擾動量來調(diào)節(jié)控制變量，使受控參數(shù)測量的擾動量來調(diào)節(jié)控制變量，使受控參數(shù)保持在預(yù)期值的方法稱為前饋控制。右圖保持在預(yù)期值的方法稱為前饋控制。右圖C 推斷控制推斷控制 當(dāng)受控變量和擾動量不能測量，當(dāng)受控變量和擾動量不能測量，利用輔助測量參數(shù)調(diào)節(jié)控制變量的方法稱為利用輔助測量參數(shù)調(diào)節(jié)控制變量的方法稱為推斷控制。推斷控制。218.2 化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟例如，當(dāng)沒有測量流股例如，當(dāng)沒有測量流股7和和8組成組成的工業(yè)色譜或價格過于昂貴時可的工業(yè)色

14、譜或價格過于昂貴時可采用這種控制方案。塔頂產(chǎn)品流采用這種控制方案。塔頂產(chǎn)品流股股8的組成是塔板溫度的函數(shù)，可的組成是塔板溫度的函數(shù)，可用物料平衡、熱量平衡、相平衡用物料平衡、熱量平衡、相平衡方程求出塔板溫度與餾出液方程求出塔板溫度與餾出液8組成組成的嚴(yán)格關(guān)系式，或用傳遞函數(shù)表的嚴(yán)格關(guān)系式，或用傳遞函數(shù)表明兩者之間的關(guān)系。在得到這種明兩者之間的關(guān)系。在得到這種關(guān)系式后就可以利用熱電偶測出關(guān)系式后就可以利用熱電偶測出的溫度來調(diào)節(jié)回流量以控制塔頂?shù)臏囟葋碚{(diào)節(jié)回流量以控制塔頂產(chǎn)品產(chǎn)品8的質(zhì)量指標(biāo)，右圖的質(zhì)量指標(biāo)，右圖228.2 化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟一、確定達(dá)到設(shè)計(jì)要求所

15、需測量的參數(shù)一、確定達(dá)到設(shè)計(jì)要求所需測量的參數(shù) 安全安全 防止燃燒與爆炸，防止設(shè)備的超溫超壓，因此本例中對于反應(yīng)器防止燃燒與爆炸，防止設(shè)備的超溫超壓，因此本例中對于反應(yīng)器R101應(yīng)測量其進(jìn)出口溫度和應(yīng)測量其進(jìn)出口溫度和床層溫度，并設(shè)置當(dāng)反應(yīng)器床層溫度升高到某個危險值后發(fā)出警報(bào)并切斷乙烯進(jìn)料的措施，對于精床層溫度，并設(shè)置當(dāng)反應(yīng)器床層溫度升高到某個危險值后發(fā)出警報(bào)并切斷乙烯進(jìn)料的措施，對于精餾塔則應(yīng)測量其塔頂或塔釜的壓力。餾塔則應(yīng)測量其塔頂或塔釜的壓力。 可操作可操作 可操作的基本要求是滿足各個設(shè)備內(nèi)在的約束條件。例如儲罐不應(yīng)溢流或抽空，精餾塔不可操作的基本要求是滿足各個設(shè)備內(nèi)在的約束條件。例如儲

16、罐不應(yīng)溢流或抽空，精餾塔不應(yīng)液泛或漏液等。因此應(yīng)設(shè)置儲罐應(yīng)液泛或漏液等。因此應(yīng)設(shè)置儲罐V101，V102，V103的壓降測量等措施。的壓降測量等措施。 經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì) 根據(jù)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)設(shè)置的儀表可分成兩類：一類是反應(yīng)器根據(jù)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)設(shè)置的儀表可分成兩類：一類是反應(yīng)器R101的優(yōu)化控制問題，是否采用優(yōu)化控的優(yōu)化控制問題，是否采用優(yōu)化控制要根據(jù)可能性和經(jīng)濟(jì)評價結(jié)論確定；另一類是為了計(jì)算車間所需的產(chǎn)量和原料、輔助材料以及公制要根據(jù)可能性和經(jīng)濟(jì)評價結(jié)論確定；另一類是為了計(jì)算車間所需的產(chǎn)量和原料、輔助材料以及公用工程的消耗量。因此在乙烯、苯、乙基苯、冷卻水總管、蒸汽總管等管道上設(shè)置流量計(jì)，重要的用工程的消耗量。因此

17、在乙烯、苯、乙基苯、冷卻水總管、蒸汽總管等管道上設(shè)置流量計(jì)，重要的物料流量計(jì)應(yīng)不僅能顯示瞬時值，而且有累計(jì)功能。物料流量計(jì)應(yīng)不僅能顯示瞬時值，而且有累計(jì)功能。238.2 化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟二、選擇控制變量二、選擇控制變量對于某個測量參數(shù)，可能有多個可任意調(diào)節(jié)的輸入變量，需選擇其中一個或多個變量作為控制變量，對于某個測量參數(shù)，可能有多個可任意調(diào)節(jié)的輸入變量，需選擇其中一個或多個變量作為控制變量，即確定控制方案。該項(xiàng)工作是過程控制的核心內(nèi)容。如有多個控制可供選擇而定性分析不能做出判即確定控制方案。該項(xiàng)工作是過程控制的核心內(nèi)容。如有多個控制可供選擇而定性分析不能做出

18、判斷時，則有必要進(jìn)行動態(tài)模擬以得出定量的結(jié)論。斷時，則有必要進(jìn)行動態(tài)模擬以得出定量的結(jié)論。三、確定調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律三、確定調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律目前廣泛應(yīng)用的調(diào)節(jié)規(guī)律有三種，即比例調(diào)節(jié)（目前廣泛應(yīng)用的調(diào)節(jié)規(guī)律有三種，即比例調(diào)節(jié)（P）、比例積分（）、比例積分（PI）和比例積分微分（）和比例積分微分（PID）。）。 比例調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié) 按照被調(diào)參數(shù)值與給定值得偏差大小和方向，發(fā)出與偏差成比例的控制信號。按照被調(diào)參數(shù)值與給定值得偏差大小和方向，發(fā)出與偏差成比例的控制信號。 比例積分控制比例積分控制 積分控制規(guī)律是指它的輸出不是與偏差保持比例關(guān)系，而是與偏差對時間的積分保積分控制規(guī)律是指它的輸出不是與偏差保持

19、比例關(guān)系，而是與偏差對時間的積分保持比例關(guān)系。持比例關(guān)系。 比例積分微分調(diào)節(jié)比例積分微分調(diào)節(jié) 引入微分的作用是為了反映偏差變化的速度，它的調(diào)節(jié)規(guī)律是和比例積分的引入微分的作用是為了反映偏差變化的速度，它的調(diào)節(jié)規(guī)律是和比例積分的作用組合在一起，能提高慣性滯后較大的對象的調(diào)節(jié)品質(zhì)。若微分時間選擇適當(dāng)，由于調(diào)節(jié)作用的作用組合在一起，能提高慣性滯后較大的對象的調(diào)節(jié)品質(zhì)。若微分時間選擇適當(dāng)，由于調(diào)節(jié)作用的超前，能減少超調(diào)并提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是微分作用對克服純滯后效果不顯著，因?yàn)樵诩儨箅A超前，能減少超調(diào)并提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但是微分作用對克服純滯后效果不顯著，因?yàn)樵诩儨箅A段內(nèi)速度為零，微分不起作用。段

20、內(nèi)速度為零，微分不起作用。 248.2 化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟258.2 化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟化工過程控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)與步驟268.3 化工單元操作常見的控制方案化工單元操作常見的控制方案一、流量控制一、流量控制1 離心泵出口流量控制離心泵出口流量控制 出口單流量，調(diào)節(jié)閥可以直接安裝在出口管路上。出口單流量，調(diào)節(jié)閥可以直接安裝在出口管路上。2 齒輪泵，旋渦泵、往復(fù)泵等，采用旁路調(diào)節(jié)閥門齒輪泵，旋渦泵、往復(fù)泵等，采用旁路調(diào)節(jié)閥門FICFIC情形1情形2278.3 化工單元操作常見的控制方案化工單元操作常見的控制方案一、流量控制一、流量控制283、離心泵出口多支路流

21、量控制（比例控制）、離心泵出口多支路流量控制（比例控制）在某些生產(chǎn)中需要保持兩個流量之間的比例一定，例如反應(yīng)器的兩個進(jìn)料要求保持比例一定。這時，在某些生產(chǎn)中需要保持兩個流量之間的比例一定，例如反應(yīng)器的兩個進(jìn)料要求保持比例一定。這時，需要采用比例控制，使一種物料的流量自動跟蹤另一種物料的流量。常用的比例控制有兩種。需要采用比例控制，使一種物料的流量自動跟蹤另一種物料的流量。常用的比例控制有兩種。FICFIC注意：注意：所有調(diào)節(jié)閥均應(yīng)該水平安裝，并保證其前后直管段長度；所有調(diào)節(jié)閥均應(yīng)該水平安裝，并保證其前后直管段長度；293、離心泵出口多支路流量控制（比例控制）、離心泵出口多支路流量控制（比例控制

22、） 單閉環(huán)比值調(diào)節(jié)單閉環(huán)比值調(diào)節(jié) 用于主流量不能定量控制，從流量需要與主流量保持一定比例的情況。用于主流量不能定量控制，從流量需要與主流量保持一定比例的情況。303、離心泵出口多支路流量控制（比例控制）、離心泵出口多支路流量控制（比例控制） 雙閉環(huán)比值調(diào)節(jié)雙閉環(huán)比值調(diào)節(jié) 此系統(tǒng)不僅能控制兩個流量的比值，而且每個流量的絕對值也得到控制，這種控此系統(tǒng)不僅能控制兩個流量的比值，而且每個流量的絕對值也得到控制，這種控制方案適用于進(jìn)料量不受約束，能自由調(diào)節(jié)的情況。制方案適用于進(jìn)料量不受約束，能自由調(diào)節(jié)的情況。313、離心泵出口多支路流量控制（比例控制）、離心泵出口多支路流量控制（比例控制） 流量差值控制

23、流量差值控制 有些工藝過程要求流量的差有些工藝過程要求流量的差值恒定，例如有側(cè)線出料的精餾塔。根據(jù)精值恒定，例如有側(cè)線出料的精餾塔。根據(jù)精餾原理，要使塔頂產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)要求，必須餾原理，要使塔頂產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)要求，必須保持回流量穩(wěn)定。但是在有側(cè)線出料時，側(cè)保持回流量穩(wěn)定。但是在有側(cè)線出料時，側(cè)線板以下的真正回流并不等于通常意義的回線板以下的真正回流并不等于通常意義的回流比流比F2，而等于回流量，而等于回流量F2減去側(cè)線出料量減去側(cè)線出料量F3，因此常規(guī)的精餾段定回流控制改成流量差值因此常規(guī)的精餾段定回流控制改成流量差值控制，調(diào)節(jié)側(cè)線出料量，使控制，調(diào)節(jié)側(cè)線出料量，使F2和和F3之差不變。之差不變。

24、32二、溫度控制二、溫度控制1 換熱器溫度控制換熱器溫度控制 實(shí)質(zhì)上傳熱量實(shí)質(zhì)上傳熱量Q的控制，但的控制，但Q是傳熱面積、傳熱溫差、傳熱系數(shù)三者乘積，傳熱系是傳熱面積、傳熱溫差、傳熱系數(shù)三者乘積，傳熱系數(shù)在正常的物流流量和溫度范圍內(nèi)變化很小，因此能調(diào)節(jié)的只有傳熱溫差和傳熱面積。數(shù)在正常的物流流量和溫度范圍內(nèi)變化很小，因此能調(diào)節(jié)的只有傳熱溫差和傳熱面積。 無相變換熱器無相變換熱器 其物流出口溫度一般用改變冷（熱）介質(zhì)流量的方法（其物流出口溫度一般用改變冷（熱）介質(zhì)流量的方法（a）、三通改變流量（）、三通改變流量（b），），改變物料本身流量（改變物料本身流量（c）來調(diào)節(jié)。）來調(diào)節(jié)。33二、溫度控制

25、二、溫度控制1 換熱器溫度控制換熱器溫度控制 有相變換熱器有相變換熱器 對于純組分，相態(tài)發(fā)生時若壓力不變其溫度也是恒定的，即傳熱溫差不變，因此只對于純組分，相態(tài)發(fā)生時若壓力不變其溫度也是恒定的，即傳熱溫差不變，因此只能用改變傳熱面積的辦法來調(diào)節(jié)物料溫度（能用改變傳熱面積的辦法來調(diào)節(jié)物料溫度（a）；為了使液位保持在允許范圍內(nèi)，可以加液位超馳或）；為了使液位保持在允許范圍內(nèi)，可以加液位超馳或串級調(diào)節(jié)。若冷熱介質(zhì)的壓力能調(diào)節(jié)，例如水蒸氣加熱物料，則可改變蒸汽壓力，即冷凝溫度的辦串級調(diào)節(jié)。若冷熱介質(zhì)的壓力能調(diào)節(jié)，例如水蒸氣加熱物料，則可改變蒸汽壓力，即冷凝溫度的辦法來調(diào)節(jié)物料溫度（法來調(diào)節(jié)物料溫度（b

26、），這種控制方案的調(diào)節(jié)較為靈敏。若被加熱物流的溫度較低，且有可能處于），這種控制方案的調(diào)節(jié)較為靈敏。若被加熱物流的溫度較低，且有可能處于低負(fù)荷操作時，則應(yīng)采用圖（低負(fù)荷操作時，則應(yīng)采用圖（c）來調(diào)節(jié)，因?yàn)槲锪蠝囟鹊颓邑?fù)荷低，若用圖（）來調(diào)節(jié)，因?yàn)槲锪蠝囟鹊颓邑?fù)荷低，若用圖（b），蒸汽冷凝的溫），蒸汽冷凝的溫度可能低于度可能低于100，此時相應(yīng)的飽和蒸汽壓力可能低于大氣壓，而使凝液的排除呈脈沖狀態(tài)。因此應(yīng)，此時相應(yīng)的飽和蒸汽壓力可能低于大氣壓，而使凝液的排除呈脈沖狀態(tài)。因此應(yīng)將調(diào)節(jié)閥裝在凝液排除的管路上，使蒸汽壓不變，通過凝液排出量的變化調(diào)節(jié)有效傳熱量。采用這將調(diào)節(jié)閥裝在凝液排除的管路上，使蒸汽

27、壓不變，通過凝液排出量的變化調(diào)節(jié)有效傳熱量。采用這種控制方案時對傳熱面積必須留有余地。種控制方案時對傳熱面積必須留有余地。34二、溫度控制二、溫度控制2 精餾塔溫度控制精餾塔溫度控制 一般采用提餾段控制，下列情況例外：一般采用提餾段控制，下列情況例外： 塔底產(chǎn)品的純度要求比塔頂高；塔底產(chǎn)品的純度要求比塔頂高； 精餾段板上溫度變化不能很好地反映組成的變化或者不靈敏；精餾段板上溫度變化不能很好地反映組成的變化或者不靈敏； 進(jìn)料為液相，進(jìn)料溫度或組成的波動對提餾段的影響更顯著、迅速，因而提餾段溫控滯后??；進(jìn)料為液相，進(jìn)料溫度或組成的波動對提餾段的影響更顯著、迅速，因而提餾段溫控滯后??； 在精餾塔的回

28、流量取決于塔釜脫除輕組分的要求時，回流量大于塔頂脫除重組分的實(shí)際需要，此在精餾塔的回流量取決于塔釜脫除輕組分的要求時，回流量大于塔頂脫除重組分的實(shí)際需要，此時調(diào)節(jié)回流量來穩(wěn)定塔的操作不如采用提餾段溫控敏感。時調(diào)節(jié)回流量來穩(wěn)定塔的操作不如采用提餾段溫控敏感。3 精餾塔的溫差控制精餾塔的溫差控制當(dāng)壓力一定時，才可行。其原理：當(dāng)塔壓有變化時，雖然每塊板的泡點(diǎn)會變化，但兩板間溫差基本當(dāng)壓力一定時，才可行。其原理：當(dāng)塔壓有變化時，雖然每塊板的泡點(diǎn)會變化，但兩板間溫差基本不變，而產(chǎn)品純度變化將引起塔板間溫差變化。在產(chǎn)品純度達(dá)到分離要求時，物料的純度越高，兩不變，而產(chǎn)品純度變化將引起塔板間溫差變化。在產(chǎn)品純

29、度達(dá)到分離要求時，物料的純度越高，兩塊板間的泡點(diǎn)溫差越小。純度降低，溫差增大。但如果由于操作條件惡化使塔板的分離效率降低，塊板間的泡點(diǎn)溫差越小。純度降低，溫差增大。但如果由于操作條件惡化使塔板的分離效率降低，則產(chǎn)品純度越低，兩板地溫差越小。溫差和產(chǎn)品純度不是一個單值函數(shù)。則產(chǎn)品純度越低，兩板地溫差越小。溫差和產(chǎn)品純度不是一個單值函數(shù)。35二、溫度控制二、溫度控制3 精餾塔溫差控制精餾塔溫差控制 36二、溫度控制二、溫度控制2 精餾塔溫度控制精餾塔溫度控制 控制靈敏板溫度；其溫度可通過精餾塔的計(jì)算模擬求出?？刂旗`敏板溫度；其溫度可通過精餾塔的計(jì)算模擬求出。37二、溫度控制二、溫度控制3 容器（釜

30、）內(nèi)液相溫度控制容器（釜）內(nèi)液相溫度控制TIC蒸汽冷凝水疏水器38三、容器（釜）內(nèi)壓力控制三、容器（釜）內(nèi)壓力控制舉例精餾塔壓力變化是由于塔內(nèi)氣相物料不平衡所引起的，進(jìn)塔的氣體有進(jìn)料中的汽相部分和再沸器產(chǎn)生的蒸汽，出口氣體有冷凝成液相的蒸汽和氣相出料。當(dāng)進(jìn)口氣體量大于出口氣體量時，壓力上升，反之，下降。因此要根據(jù)精餾塔的不同特性，尋找能迅速有效保持氣相物料平衡的方法，使壓力穩(wěn)定。1 有大量不凝氣的情況，此時調(diào)節(jié)方法有兩種： 在氣體出口管上加調(diào)節(jié)閥，直接控制排氣量，a圖。 當(dāng)塔頂氣體進(jìn)入壓縮機(jī)時，可用調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的方法調(diào)節(jié)塔頂壓力。當(dāng)壓力升高時，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速加快，吸熱量增加，反之，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低

31、（b）。39三、容器（釜）內(nèi)壓力控制三、容器（釜）內(nèi)壓力控制40三、容器（釜）內(nèi)壓力控制三、容器（釜）內(nèi)壓力控制2 有少量不凝氣的情況，若仍采用調(diào)節(jié)排出氣體量的方法調(diào)節(jié)壓力，常因調(diào)節(jié)系統(tǒng)的滯后過大而使控制極不靈敏，甚至失敗。此時宜采用改變塔頂蒸汽冷凝量的辦法來調(diào)節(jié)壓力，常用方法如下： 調(diào)節(jié)冷劑流量，使冷劑吸收的熱量變化，而改變冷凝蒸汽量。a圖。應(yīng)使冷劑在換熱器內(nèi)停留時間小于45s，否則系統(tǒng)滯后過大，影響調(diào)節(jié)質(zhì)量。 當(dāng)制冷劑流量不允許調(diào)節(jié)時，常用三通調(diào)節(jié)閥，使一部分冷劑旁通，不進(jìn)入冷凝器（b）圖。 改變冷凝器面積，調(diào)節(jié)蒸汽冷凝量，從而使壓力保持在要求范圍內(nèi)。稱為熱旁通法。（c）圖。當(dāng)塔頂壓力上升

32、，關(guān)小調(diào)節(jié)閥，使塔頂和回流罐的壓差增大，冷凝器的液面下降，氣體冷凝面積增加，從而使蒸汽冷凝量增加而塔頂壓力下降。閥門開大，冷凝器液面上升，蒸汽冷凝量減少，塔壓力升高。41三、容器（釜）內(nèi)壓力控制三、容器（釜）內(nèi)壓力控制42三、容器（釜）內(nèi)壓力控制三、容器（釜）內(nèi)壓力控制PIC蒸汽冷凝水K情形1，釜內(nèi)真空度控制去真空泵43PIC蒸汽冷凝水情形2，釜內(nèi)正壓控制放空壓力氣體44蒸汽冷凝水PHIC堿酸四、容器（釜）內(nèi)液相四、容器（釜）內(nèi)液相PH值控制值控制45五、容器（釜）內(nèi)液體的液位控制五、容器（釜）內(nèi)液體的液位控制1 汽液兩相的界面控制，即液面控制，通常有三種方案：汽液兩相的界面控制，即液面控制，

33、通常有三種方案： 用溢流保持液面恒定（用溢流保持液面恒定（a）圖。）圖。 用出料保持液面恒定（用出料保持液面恒定（b）圖。大量的中間容器和緩沖罐，如精餾塔飛回流釜和塔釜都是這種方案。）圖。大量的中間容器和緩沖罐，如精餾塔飛回流釜和塔釜都是這種方案。用進(jìn)料保持液面恒定（用進(jìn)料保持液面恒定（c）圖。適用于出料要求穩(wěn)定，而進(jìn)料可以改變的情況，如進(jìn)料緩沖罐。）圖。適用于出料要求穩(wěn)定，而進(jìn)料可以改變的情況，如進(jìn)料緩沖罐。2 液面控制分為兩種：液面控制分為兩種：第一液面要求嚴(yán)格恒定，而對進(jìn)口或出口的液體流量的穩(wěn)定性要求不高的系統(tǒng)，可采用純比例調(diào)節(jié)第一液面要求嚴(yán)格恒定，而對進(jìn)口或出口的液體流量的穩(wěn)定性要求不

34、高的系統(tǒng)，可采用純比例調(diào)節(jié)或比例加積分調(diào)節(jié)器，并且應(yīng)用窄比例調(diào)節(jié)，使液面波動很小。或比例加積分調(diào)節(jié)器，并且應(yīng)用窄比例調(diào)節(jié)，使液面波動很小。第二：儲槽或緩沖罐類液位，控制要求不高，在一定范圍內(nèi)即可，以保證在一定范圍內(nèi)保持進(jìn)出料第二：儲槽或緩沖罐類液位，控制要求不高，在一定范圍內(nèi)即可，以保證在一定范圍內(nèi)保持進(jìn)出料平衡。一般采用寬比例調(diào)節(jié)器；或非線性調(diào)節(jié)器。平衡。一般采用寬比例調(diào)節(jié)器；或非線性調(diào)節(jié)器。46五、容器（釜）內(nèi)液體的液位控制五、容器（釜）內(nèi)液體的液位控制2、 2個液相液面的控制，即液面控制。如油相和水相。其控制方法是：對于臥式容器，油相經(jīng)溢個液相液面的控制，即液面控制。如油相和水相。其控制方法是：對于臥式容