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精馏塔常用控制方案简介

1.1.2 精馏塔常用控制方案简介 a)传统控制方案 1)按物料平衡关系控制精馏塔 物料平衡控制方式并不对塔顶或塔底产品质量进行直接的控制,而依据精馏塔的物 料平衡及能量平衡关系进行间接控制。其基本原理是,当进料成分不变和进料温度 一定时,在持全塔物料平衡的前提下,保持进料量 F、再沸器加热量、塔顶产品量 D 一定;或者说保持 D/F 和 B/F 一定,就可保证塔顶、塔底产品质量指标一定。 2)质量指标控制 精馏塔质量指标由精馏塔产品的纯度体现,精馏塔产品的纯度直接影响因素为精馏 段灵敏板温度与提馏段灵敏板温度。因此,精馏塔质量指标控制方案与温度控制有 直接联系。 3)温度控制 当为了生产两种合格的产品,只有塔顶、塔底两种。而没有侧线产品时,常用的控 制方案是:利用回流量来控制顶部塔板的温度,改变通往再沸器加热蒸汽量来控制 底部塔板的温度。 b)先进控制方案 1)自适应解耦控制 一些学者将自适应控制应用于精馏塔的不同组分控制。但是.没有考虑控制回路之 问耦合的影响。目前已提出的多变量自适应解耦控制算法,只能对最小相位系统实 现动态解耦,对非最小相位系统实现近似动态解耦,近来,有人根据精馏塔的特点 提出了一种可以对闭环系统实现动静态解耦的自适应控制器,并在精馏塔上进行了 实验。 2)多变量预测控制 预测控制是一类以对象模型为基础的计算机控制算法,依据对象模型的不同,预测 算法可粉为模型算法(MAC) 、动态矩阵控制算法(DMC) 、广义预测控制(GPC) 等具体实现形式。工业上应用表明:多变量预测控制达到了期望的效果,实现了常 压塔的平稳操作,提高了装置适应处理量与原料性质变化的能力;并简化了控制过 程,减少了劳动强度及人工干预,显著提高了产品的合格率。 1.2 问题的提出及解决问题的途径 对于精馏过程中的温度控制系统, 当只有塔顶、 塔底两种产品, 而没有侧线产品时, 常用的控制方案是:利用回流量来控制顶部塔板的温度,改变通往再沸器加热蒸汽 量来控制底部塔板的温度。这两个控制是互相干扰的。当改变蒸汽量时,不但会影 响塔底的温度, 也会影响塔顶的温度, 从而引起温度调节阀的动作, 以改变回流量, 而它又会影响塔底的温度, 如此反复, 使系统不易稳定, 调节频繁, 产品质量不高。 为此,我们在这个控制系统中引入解耦补偿环节,以消除控制系统之间有害的耦合 关系,使它们成为彼此独立的控制回路,使整个系统易于稳定,产品质量也有所提 高。 而传统的解耦控制器及解耦网络的设计不仅依赖于数学模型的准确性,而且难以实 现。采用常规解耦控制方法要求首先建立系统的较精确的数学模型,然而,这对于 一些系统或过程,建立精确的数学模型决非是一件容易实现的事。模糊控制摆脱了数 学模型的束缚,开辟了解耦控制的一条新的途径。 因此,本文针对精馏过程中的温度控制问题,提出了一种模糊解耦控制的方案,提 供了一条有效的解决途径,借助于操作工的经验及简单的参数测试,构成系统所需 的信息,通过计算机仿真,得到了系统较好的动态品质。

1.3 研究本课题的意义 随着工业生产的发展,在一个生产装置中要求控制的参数越来越多,而且各个被控 参数之间常常是互相耦合的,形成了一个互相关联的多变量系统。精馏塔是石油化 学工业中的一种常见分离设备,精馏过程是一个复杂的传质、传热过程,它不仅具 有严重的非线形、不确定性和时变性,而且各通道之间存在着较强的耦合作用。精 馏塔的控制目标是塔顶、塔底产品之一应该达到规定的浓度,而另一产品也应保证 在规定的范围内。在精馏操作中,产品质量应该控制到刚好满足要求,处于“卡边” 生产,超过规格的产品是一种浪费,因为它的售价不会更高.只能增加能耗。因此 提高产品质量,控制产品质量尤为重要,而精馏塔常见的温度控制系统就是一个多 变量耦合系统,研究精馏塔的温度控制对精馏塔的控制技术的发展显得尤为重要


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