精馏塔与自动控制
一、精馏塔(Rectification Tower)
精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装臵。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
然而,纵观化工工艺过程,整个冷凝体系的温度控制很难实现精细化。这会造成部分物质以及杂质表现出来的物化性质难以区分。即需要体系中不可避免的混入了其他杂质的,无疑整个精馏分离过程的目的大打折扣。针对这种情况,实际生产中往往采取提升系统温度的办法来解决,但另一方面温度越高时则一些有用物质会呈现难以完全冷凝回流的状况,进而分离效果的产量下降。
根据精馏原理以及对过程的分析,温度控制的精细程度决定了精馏效果的好坏。在实际生产的实施过程,可变因子以及影响因子都客观存在。而且需要操作控制的变量亦多,各种变量的相互组合都可能导致偏离所需要目标的结果,因此精细准确的自动化系统条件控制无论是在工艺效率实现还是整个的质量体系都扮演相当重要的角色。
二、自动控制(Automatic Control)
指在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装臵,使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制而言的。
精馏塔顶部的冷凝体系温度由温控制系统监测,体系里安装有灵敏的温度传感器,随着精馏塔顶端组分的变化而改变。系统设定一定的监测温度线,如果体系温度出现异常超过限制,则自动监测控温系统中会自动调整,重新设臵温度以及改变适宜的组分回流比来快速解决如果精馏塔端蒸汽体系的温度超过控制范围,即体系里未凝洁物质比率上升,这时总系统快捷改变温度、并减低回流比。反之亦然,自动控制系统会调节体系始终保证在恒定适宜的条件下进行精馏过程。这样,冷凝器控制的操作完全由自动化的程序实现精细准确的监控,避免人工来改变体系温度以及回流比,最终实现产品质量的最优化。
三、精馏塔与自动控制(Rectification Tower and Automatic Control)
精馏工序的操作本质是三个化学平衡的体现,分别为物料、相态以及热平衡,它们紧密牵连。如蒸汽压力改变时,会很快改变塔底的实际蒸发量,直接导致体系内热非平衡,气液相态亦随之不均衡。故生产过程的关键在于热量与蒸汽量的平衡状态。在其他不变的条件下流速与蒸发量以及精馏塔的塔差成正比,依此可通过改变精馏塔两端的压力实现对蒸发量的控制。自动系统过程中采取进料量和塔釜压力相串级的方式,塔底压力电子信号会传递至流量调节阀系统,调节阀会自动化调整流量。进料量的实时最适变化可以达到塔釜压力的相对稳定,避免了整个过程的最终分离效果受到的进料量波动影响。
(3)温差控制当原料液中各组成的沸点相近,而对产品的纯度要求又较高时不宜采用一般的温控方法,而应采用温差控制方法。温差控制是根据两板的温度变化总是比单一板上的温度变化范围要相对大得多的原理来设计的,采用此法易于保证产品纯度,又利于仪表的选择和使用。
低沸塔的馏分VC液再通过高沸塔体系的精馏过程分离出高沸点物,高纯度气相态的VC从精馏塔顶通过经冷凝系统,转换为成品馏出。实际生产过程中,传统的冷凝系统控制时常达不到温度的精细化控制,最终影响到产品的质量。而一旦也在高沸塔冷凝系统装配计算机自动温度系统,计算机实时监测塔顶及冷凝体系温度,自动的控制回流量和回流比数值,实现整个过程的操作效率最大化。
超重力精馏塔与自动控制结合,可以在重力场与温度两个方面同时提高精馏塔的精馏效率,大大促进产业发展。
在化工生产的精馏工艺中,自动化系统的导入,一方面实现了操作的简单,快捷化,节省的人力成本;另一方计算机的分析以及传感的灵敏性保证系统对于体系参数的实时精确控制,做到实时控制,快速自动调整,亦是工艺的最优化体现,是实现产品经济最大化的保证。