精餾塔自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用淺析

周河(河北省唐山三友硅業(yè)有限責(zé)任公司，河北唐山063305)

精餾塔自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用淺析

周河(河北省唐山三友硅業(yè)有限責(zé)任公司，河北唐山063305)

目前，在我國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中精餾塔是一項(xiàng)重要的化工生產(chǎn)裝置，其通常運(yùn)用于提純或分離混合物料的操作當(dāng)中。而精餾塔也憑借其顯著的效果而在諸多工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。為了更好的提高精餾塔自動(dòng)化控制效果，本文將結(jié)合筆者實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)精餾塔分類、精餾塔自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用以及精餾塔自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的優(yōu)化策略談?wù)勛约旱膸c(diǎn)看法，以供廣大同行交流與參考。

精餾塔；自動(dòng)控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1 精餾塔分類

從筆者對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)研究以及結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，精餾塔種類較多，根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)不同主要有5大類：第一，按組成結(jié)構(gòu)分類。根據(jù)組成結(jié)構(gòu)來(lái)看，精餾塔有板式、填充材料兩類；第二，按所精餾原料分類。根據(jù)精餾塔原料區(qū)分有一般和特殊兩類精餾塔；第三，按添加原料形式分類。根據(jù)原料添加形式來(lái)區(qū)分，主要有連續(xù)性與間歇性兩類精餾塔；第四，按精餾塔功能分類。從功能角度來(lái)區(qū)分主要有二元與多元這兩類精餾塔；第五，按精餾壓力分類。根據(jù)精餾塔工作中壓力大小分類通常有負(fù)壓、常壓以及高壓三種精餾塔。

2 精餾塔自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 變量控制

在具體運(yùn)作過(guò)程中，精餾塔往往會(huì)涉及到干擾變量、被控變量以及操縱變量三種變量控制。其中，干擾變量包括常規(guī)溫度、壓力以及較難控制的進(jìn)料成分；被控變量包括精餾塔塔中的壓力，以及分別處于塔底和塔頂?shù)奈锪蠞舛群驼羝麥囟?；操縱變量主要指的是出現(xiàn)在精餾塔頂?shù)睦鋮s量、回流量以及物流量，還包括塔頂部分的冷凝液流量等。從上述三種變量關(guān)系分析看來(lái)，被控變量與操縱變量屬于主從關(guān)系，在精餾塔運(yùn)作過(guò)程中，其二者聯(lián)系非常密切，并且表現(xiàn)為一個(gè)雙向作用力。因此，要想將精餾塔操作穩(wěn)定性提高，則可以通過(guò)科學(xué)調(diào)節(jié)上述兩者的變量干系來(lái)實(shí)現(xiàn)。而相較于上述兩者間的變量關(guān)系來(lái)說(shuō)，干擾變量屬于一種外部干擾性變量，因此，在精餾塔自動(dòng)控制內(nèi)容操作上應(yīng)當(dāng)要有效控制干擾變量，從而盡可能降低其對(duì)精餾運(yùn)行操作的消極影響，進(jìn)而為精餾控制操作系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行提供更為有利的支持。

2.2 平衡控制

在精餾塔的平衡控制中其通常包括精餾塔所需能量穩(wěn)定性的控制以及物料進(jìn)料的控制兩方面內(nèi)容。在精餾塔運(yùn)行過(guò)程中，必須要全面控制物料的平衡性，從而確保物料進(jìn)入到精餾塔后可以得到較高質(zhì)量的分離產(chǎn)物，提高整體分離效率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)有效減少塔底排除物的濃度，采取平衡控制物料的方式在提高產(chǎn)品分離質(zhì)量的同時(shí)，還可以避免不必要的資源浪費(fèi)。通過(guò)科學(xué)調(diào)整精餾塔內(nèi)的各項(xiàng)平衡狀態(tài)參數(shù)，或是系統(tǒng)研究與分析精餾塔中所出現(xiàn)的問(wèn)題，并采取有效應(yīng)對(duì)措施來(lái)保證有穩(wěn)定的能量來(lái)支持精餾塔內(nèi)的操作，從而提高產(chǎn)物分類的速度，將工作效率大幅提高。

2.3 產(chǎn)品成分控制

經(jīng)過(guò)精餾塔所分離與提純后，產(chǎn)品的純度代表著其工作效果。因此，要想更加有效的提高產(chǎn)品提純純度，則應(yīng)當(dāng)要有效運(yùn)用精餾塔自動(dòng)化控制系統(tǒng)來(lái)檢查與控制產(chǎn)品質(zhì)量，如統(tǒng)計(jì)精餾產(chǎn)品過(guò)程中的回流量、流量和后續(xù)蒸發(fā)量等內(nèi)容。而一個(gè)有效監(jiān)控提純產(chǎn)品成分的方法就是分析儀器。然而，近幾年來(lái)我國(guó)生產(chǎn)科技得到了快速的發(fā)展，在工業(yè)控制操作中已逐漸普及信息化管理，因?yàn)橥ㄟ^(guò)有效結(jié)合自動(dòng)化控制系統(tǒng)和信息技術(shù)可以大幅提高產(chǎn)品的精餾質(zhì)量，還能有效減少操作成本，因此，當(dāng)前的產(chǎn)品成分控制技術(shù)上，也適當(dāng)采用軟測(cè)量推斷控制法。

3 精餾塔自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的優(yōu)化

結(jié)合實(shí)踐來(lái)看與一般工業(yè)設(shè)備不同，精餾塔有著自己獨(dú)特的特點(diǎn)。以板式蒸餾塔為例，雖然其裝置較為簡(jiǎn)單，但從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看其運(yùn)行中暴露出了能耗大、成本高以及不同變量相互關(guān)系復(fù)雜性強(qiáng)等一些問(wèn)題，因而出于降低精餾塔能耗與成本而提高生產(chǎn)效益之目的，筆者認(rèn)為企業(yè)需在確保產(chǎn)品質(zhì)量情況下從以下四個(gè)方面對(duì)其自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化：第一，企業(yè)要充分結(jié)合自身精餾塔運(yùn)行環(huán)境與狀態(tài)情況下對(duì)冷凝器、再沸器這兩個(gè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)以此確保精餾塔換熱效果得到有效地控制，這樣一來(lái)能夠在提升產(chǎn)品分離純度前提下實(shí)現(xiàn)較高的分離質(zhì)量；第二，精餾塔工藝優(yōu)化選擇上，企業(yè)應(yīng)當(dāng)基于產(chǎn)品特性為依據(jù)進(jìn)行工藝論證選取。另外為了獲得提取到純度更高的產(chǎn)品，企業(yè)還可以選擇多種工藝一同使用的方式開展精餾作業(yè)；第三，將當(dāng)前行業(yè)發(fā)展中所出現(xiàn)的一些先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到精餾塔自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。例如遙感技術(shù)地應(yīng)用能夠使得精餾塔自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行中操作項(xiàng)目、平衡點(diǎn)等獲得較高的精度。另外，企業(yè)還可以根據(jù)精餾塔運(yùn)行狀況、周邊環(huán)境等為其選擇一些優(yōu)質(zhì)的填充材料；第四，精餾塔自動(dòng)化控制系統(tǒng)操作參數(shù)地優(yōu)化。首先企業(yè)在基于精餾系統(tǒng)實(shí)際進(jìn)行控制模型構(gòu)建，隨后采取多種離線優(yōu)化算法對(duì)操作參數(shù)予以計(jì)算，最后根據(jù)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，這樣一來(lái)不僅有助于精餾塔實(shí)現(xiàn)良好的自動(dòng)化控制效果，并且對(duì)于降低生產(chǎn)運(yùn)行能耗及成本也大有裨益。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的社會(huì)背景下，工業(yè)生產(chǎn)也在不斷的發(fā)展與變革，而對(duì)于精餾塔工業(yè)設(shè)備的技術(shù)革新來(lái)說(shuō)，非常有必要進(jìn)行系統(tǒng)的探究目前的技術(shù)要點(diǎn)以及自動(dòng)化控制的內(nèi)容，從而有針對(duì)性的采取先機(jī)科技來(lái)不斷提高精餾塔自動(dòng)控制設(shè)計(jì)以及操作效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體精餾質(zhì)量的提高。

[1]左文耀.精餾塔操作及自動(dòng)控制系統(tǒng)的改進(jìn)研究[J].化學(xué)工程與裝備,2012(8):91-93.

[2]曾飛鵬,薛新超,蔣鵬飛,等.乙烯精餾塔控制系統(tǒng)的問(wèn)題分析與優(yōu)化[J].乙烯工業(yè),2017,29(1):58-60.