化工精餾系統(tǒng)的精餾塔再沸器流量控制提餾段溫度,是最常見的精餾塔再沸器流量使用方法。
如果塔頂是產(chǎn)品常常用回流控制精餾段溫度,此時再沸器流量最簡單的操作思路是保持穩(wěn)定。一般說來,將操作手段固定都是一種簡單處理。理論上,可以充分利用各種操作手段實現(xiàn)極致性能。不過簡單處理有簡單處理的好處,也不能一概而論。
將再沸器蒸汽用于控制精餾塔壓差,以保證精餾塔的壓差也是一個控制思路。適用于一個低負(fù)荷高精度分離精餾塔,而且精餾的負(fù)荷有時候會較大幅度波動的場景。此時能耗不是主要矛盾,維持精餾氣液負(fù)荷穩(wěn)定保證精餾效果是關(guān)注的重點。
當(dāng)塔頂回流用于控制精餾段溫度或者回流罐液位時,用再沸器流量控制內(nèi)回流,也是維持精餾氣液負(fù)荷,穩(wěn)定保證精餾效果的方法。塔頂輕組分以不凝氣外排的脫輕塔,再沸器控制內(nèi)回流比控制塔釜溫度更合理,因為釜溫和脫輕效果基本無關(guān)。
也有用再沸器流量控制再沸器出口溫度的控制方案。重沸爐作為再沸器常用這種控制方案。這種控制方案頗有點反應(yīng)器溫度串級夾套水溫度的意思。是不是再需要一個主回路需要研究。
當(dāng)塔釜的重組分外排流量比較少,或者塔釜外排需要固定時,也可以使用再沸器蒸汽流量控制塔釜液位。四氯乙烯裝置脫重塔,塔釜采出原設(shè)計用于控制塔釜液位。因為塔釜采出要返回,先進(jìn)控制按塔釜外排固定,再沸器控制塔釜液位實現(xiàn)了穩(wěn)定控制。這個方法需要拆開能使用的原控制方案,如果不是在先進(jìn)控制里實現(xiàn),無論是設(shè)計還是實現(xiàn)都有壓力。
有的情況下,可以用再沸器控制回流罐液位。有的情況下,可以用再沸器控制塔頂壓力。雖然都是兩元精餾,但是控制方案并不一樣,要因地制宜。
如果不考慮負(fù)荷和塔壓控制,可用的操縱變量包括,塔頂塔釜采出,塔頂回流和再沸器??傄袃蓚€操縱變量保證回流塔液位和塔釜液位。剩下的情況就比較復(fù)雜了。如果塔頂采出是氣相則會被用于塔頂壓力控制,失去一個自由度,再沸器可用于控制溫度也可以保證氣液負(fù)荷。如果還有兩個自由度,一個可以控制一端的溫度,另一個保證氣液負(fù)荷。如果塔釜的采出固定或較少,失去一個自由度,再沸器可以用于控制塔釜液位或者控制溫度。
一般情況下,遵循已經(jīng)形成的操作經(jīng)驗就能實現(xiàn)精餾塔的穩(wěn)定控制。當(dāng)然也有的時候需要逐漸的改變已有的簡化操作經(jīng)驗,減少波動或者降低能耗。過度精餾是常見的問題,只是有時候不是主要矛盾,而且是對抗擾動的主要方法。一般說來,負(fù)荷比較大而且穩(wěn)定的精餾塔節(jié)能空間更大,負(fù)荷較小而且變化幅度較大的精餾塔以保證精餾效果為主。精餾塔的操作受到具體條件的限制,控制方案千變?nèi)f化,但是萬變不離其宗,總是要遵循物料平衡和能量平衡??偟膩碚f既要充分使用已有的自由度,又要避免不合理設(shè)計導(dǎo)致耦合。
按第一性原理,進(jìn)退有據(jù)、至簡至優(yōu)是精餾塔控制方案設(shè)計的要點,也適用于其他系統(tǒng)。
作者:馮少輝博士
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