化工精餾系統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。適用于一個低負荷高精度分離精餾塔,而且精餾的負荷有時候會較大幅度波動的場景。此時能耗不是主要矛盾,維持精餾氣液負荷穩定保證精餾效果是關注的重點。
當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回流,也是維持精餾氣液負荷,穩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。
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,塔釜采出原設計用于控制塔釜液位。因為塔釜采出要返回,先進控制按塔釜外排固定,再沸器控制塔釜液位實現了穩定控制。這個方法需要拆開能使用的原控制方案,如果不是在先進控制里實現,無論是設計還是實現都有壓力。
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。總要有兩個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,遵循已經形成的操作經驗就能實現精餾塔的穩定控制。當然也有的時候需要逐漸的改變已有的簡化操作經驗,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,負荷比較大而且穩定的精餾塔節能空間更大,負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,控制方案千變萬化,但是萬變不離其宗,總是要遵循物料平衡和能量平衡。總的來說既要充分使用已有的自由度,又要避免不合理設計導致耦合。
按第一性原理,進退有據、至簡至優是精餾塔控制方案設計的要點,也適用于其他系統。
作者:馮少輝博士
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