1、湖北民族學院化工儀表及自動化 電子課件-9第十一章 典型化工單元 的控制方案化學與環境工程學院化工與制藥教研室1流體輸送設備的自動控制離心泵的自動控制方案往復泵的自動控制方案壓氣機的自動控制方案傳熱設備的自動控制兩側均無相變化的換熱器控制方案載熱體進行冷凝的加熱器自動控制冷卻劑進行汽化的冷卻器自動控制內容提要：2精餾塔的自動控制精餾塔的干擾因素及對自動控制的要求精餾塔的控制方案化學反響器的自動控制化學反響器的控制要求釜式反響器的溫度自動控制固定床反響器的自動控制流化床反響器的自動控制3本章根本要求：1、掌握離心泵和往復泵控制方案的特點，了解離心式壓縮機防喘振控制的一般方法；2、熟悉傳熱設備控制

2、的一般方法；3、熟悉精餾塔提餾段溫控與精餾段溫控的特點與方法；4、了解釜式、固定床、流化床反響器控制的一般方法；5、了解生化過程控制的根本方法。4典型生產過程企業的機構5單元操作的根本任務平安操作：連鎖保護，各種軟保護超馳保護、設備壓力溫度控制、最小/最大流量控制等 ；平穩操作：液面控制或稱物料平衡控制，重要操作參數控制等；質量控制：直接/間接質量控制，如成分控制/靈敏板溫度控制等。6流量控制系統的特點 控制通道的對象時間常數小：只需采用PI調節器，無須引入微分作用 ； 測量信號通常帶有高頻噪聲：應考慮對測量信號的濾波或在控制器與變送器之間引入一階滯后環節，以減小調節閥的振動； 靜態非線性：應

3、考慮選用適宜的控制閥特性，使廣義對象的靜態特性接近線性。7灌泵啟動 葉輪旋轉使液體離心甩出得到靜壓和速度 泵殼內能量轉換 高能流體。 故曰：離心泵。中間水面下降壓強下降四周水面上升壓強上升第一節 流體輸送設備的自動控制離心泵的工作原理8葉輪(Impeller, 旋轉部件)：將原動機能量給液體。泵殼(靜止部件)：u p hf 封閉葉輪，聚集液體，導入導出通道，有效進行能量轉換。離心泵的根本結構910離心泵裝置簡圖11一、離心泵的自動控制方案 離心泵流量控制的目的是要將泵的排出流量恒定于某一給定的數值上。 離心泵的流量控制大體的三種方法：1、控制泵的出口閥門開度當干擾作用使被控變量流量發生變化偏離

4、給定值時，控制器發出控制信號，閥門動作，控制結果使流量回到給定值。 12圖11-2 泵的流量特性曲線與管路特性曲線H泵的壓頭，即泵前后的流體靜壓差；n離心泵轉速；Q泵的排出量調節原理：通過改變相關管路的阻力系數，以控制管道流量。1、控制泵的出口閥門開度13圖11-2 泵的流量特性曲線與管路特性曲線1、控制閥一般應該安裝在泵的出口管線上，而不應該安裝在泵的吸入管線上特殊情況除外；2、控制閥開度不應過大或過小，即應合理選擇其尺寸；3、檢測元件宜裝在控制閥的上游。 注意圖11-1 改變泵出口阻力控制流量1、控制泵的出口閥門開度142、控制泵的轉速圖11-3 改變泵的轉速 控制流量圖11-3中曲線1、

5、2、3表示轉速分別為n1、n2、n3時的流量特性，且有n1n2n3。 特點：節能，機械效率較高；但調速機構一般較復雜，多用在蒸汽透平驅動離心泵的場合，此時僅需控制蒸汽量即可控制轉速。 調節原理：采用變頻調速器通過改變泵的轉速，以控制管道流量。153、控制泵的出口旁路調節原理：將泵的局部排出量重新送回到吸入管路，用改變旁路閥開啟度的方法來控制泵的實際排出量。 控制閥裝在旁路上，壓差大，流量小，因此控制閥的尺寸較小。特點：該方案不經濟，因為旁路閥消耗一局部高壓液體能量，使總的機械效率降低，故很少采用僅適合于某些不能采用直接節流法的容積式泵。 圖11-4 改變旁路閥控制流量16二、往復泵的自動控制方

6、案 往復泵多用于流量較小、壓頭要求較高的場合，它是利用活塞在汽缸中往復滑行來輸送流體的。 往復泵提供的理論流量可按下式計算： 11-1容積式泵不能采用直接節流法。可用旁路法或調速法。171、改變原動機的轉速 該方案適用于以蒸汽機或汽輪機作原動機的場合，此時，可借助于改變蒸汽流量的方法方便地控制轉速。圖11-5 改變轉速的方案182、控制泵的出口旁路 該方案由于高壓流體的局部能量要白白消耗在旁路上，故經濟性較差。 圖11-6 改變旁路流量193、改變沖程 s 圖11-7 往復泵的特性曲線 計量泵常用改變沖程s來進行流量控制。沖程s的調整可在停泵時進行，也有可在運轉狀態下進行的。20三、壓氣機的自

7、動控制方案壓氣機的分類 其作用原理不同可分為離心式和往復式兩大類； 按進、出口壓力上下的差異，可分為真空泵、鼓風機、壓縮機等類型。 211. 直接控制流量 對于低壓的離心式鼓風機，一般可在其出口直接用控制閥控制流量。由于管徑較大，執行器可采用蝶閥。其余情況下，為了防止出口壓力過高，通常在入口端控制流量。因為氣體的可壓縮性，所以這種方案對于往復式壓縮機也是適用的。 為了減少阻力損失，對大型壓縮機，往往不用控制吸入閥的方法，而用調整導向葉片角度的方法。 22圖11-9 分程閥的特性圖11-8 分程控制方案232. 控制旁路流量 對于壓縮比很高的多段壓縮機，從出口直接旁路回到入口是不適宜的。這樣控制

8、閥前后壓差太大，功率損耗太大。 為了解決這個問題，可以在中間某段安裝控制閥，使其回到入口端，用一只控制閥可滿足一定工作范圍的需要。 圖11-10 控制壓縮機旁路方案243. 調節轉速 壓氣機的流量控制可以通過調節原動機的轉速來到達，這種方案效率最高，節能最好。 問題在于調速機構一般比較復雜，沒有前兩種方法簡便。 25四、離心式壓縮機的防喘振控制 P2/P1為壓縮機出口壓力與進口壓力均為絕壓之比，或稱壓縮比； n為壓縮機的轉速； Q為壓縮機出口流量。 其氣量或出口壓力的控制系統與離心泵相近，可用直接節流法、旁路回流法與變頻調速等。 1. 離心式壓縮機的特性曲線262、 離心壓縮機的喘振離心式壓縮

9、機在運行過程中，可能會出現這樣一種現象：即當負荷低于某一定值時，氣體的正常輸送遭到破壞，氣體的排出量時多時少，忽進忽出，發生強烈震蕩，并發出如同哮喘病人“喘氣的噪聲。此時可看到氣體出口壓力表、流量表的指示大幅波動。隨之，機身也會劇烈震動，并帶動出口管道、廠房震動，壓縮時機發出周期性間斷的吼響聲。如不及時采取措施，將使壓縮機遭到嚴重破壞。例如壓縮機部件、密封環、軸承、葉輪、管線等設備和部件的損壞，這種現象就是離心式壓縮機的喘振或稱飛動。1離心壓縮機喘振現象及原因 27圖 離心壓縮機的特性曲線 28離心式壓縮機的特性曲線顯示了壓縮機壓縮比與進口容積流量間的關系。當轉速n一定時，曲線上的B點有最大壓

10、縮比，該點稱為喘振點，對應的流量稱為QP。如果工作點為B點，當壓縮機入口流量下降時，壓縮機吸入流量QQB，超過了工藝要求的1離心壓縮機喘振現象及原因 29 負荷量，系統壓力被迫升高，工作點又將沿著DAB曲線下降到C。使壓縮機重復上述過程，出現工作點從B-C-D-A-B的反復循環。由于這種循環過程極迅速，因此稱為飛動。將這種由于飛動而造成離心壓縮機流量呈現脈動的現象稱為離心壓縮機的喘振現象。1離心壓縮機喘振現象及原因 302喘振線方程 喘振是離心壓縮機的固有特性。每一臺離心壓縮機都有其一定的喘振區域，負荷減小是壓縮機喘振的主要原因；此外被輸送氣體的吸入狀態，如溫度、壓力等的變化，也是壓縮機喘振的

11、因素。一般講，吸入氣體的溫度或壓力越低，壓縮機越容易進入喘振區。壓縮機的喘振點與被壓縮介質的特性、轉速等有關，將不同轉速下的喘振點連接，組成該壓縮機的喘振線。 31圖 3.2-4 固定流量極限防喘振控制要防止離心壓縮機發生喘振，只需要工作轉速下的吸入流量大于喘振點的流量就可以了。因此，當所需的流量小于喘振點的流量時，如生產負荷下降時，需要將出口的流量旁路返回到入口，或將局部出口氣體放空，以增參加口流量，滿足大于喘振點流量的控制要求。3、 防喘振控制方案32防止離心壓縮機發生喘振的控制方案有兩種：固定極限流量最小流量法可變極限流量法。 331固定極限流量防喘振控制 圖11-13 防喘振旁路控制控

12、制策略：假定在最大轉速下，離心壓縮機的喘振點流量為QP, 假設使壓縮機入口流量總是大于該臨界流量QP，離心壓縮機不發生喘振。 控制方案：當入口流量小于該臨界流量QP時，翻開旁路控制閥，使出口的局部氣體返回到入口，直到使入口流量大于QP為止。34優點：結構簡單，系統可靠性高，投資少。缺點：當轉速較低時，流量的平安余量較大。1固定極限流量防喘振控制 352可變極限流量防喘振控制圖11-15 變極限流量防喘振控制方案123據防喘振公式1代入流量式2得到可變極限流量法防喘振控制3：36式中：K1、Z、R、M分別為流量常數、壓縮系數、氣體常數和相對分子質量，pd是入口流量對應的差壓。n=M/ZR，當被壓

13、縮介質確定后，該項是常數；當節流裝置確定后，K1確定；a和b是與壓縮機有關的系數，當壓縮機確定后，它們也確定。37當入口節流裝置測得的差壓大于上述計算值時，壓縮機處于平安運行狀態，旁路閥關閉；反之，當差壓小于上述計算值時，應翻開旁路控制閥，增參加口流量。上述計算值被用來作為防喘振控制器的設定值。因此，該系統被稱為根據模型計算設定值的控制系統。隨動控制系統38操作本卷須知：熟悉設備操作原理制定操作規程崗位責任心否那么出事故39兩側均無相變化的換熱器控制方案載熱體進行冷凝的加熱器自動控制冷卻劑進行汽化的冷卻器自動控制第二節 傳熱設備的自動控制Contents：11.2 傳熱設備的自動控制40補充：

14、傳熱設備控制4142夾套式換熱器列管式換熱器沉浸蛇管式換熱器43一、兩側均無相變化的換熱器控制方案1、控制載熱體的流量 圖11-12表示利用控制載熱體流量來穩定被加熱介質出口溫度的控制方案。 采用傳熱根本方程式的工作原理。 熱平衡方程式：圖11-12 改變載熱體流量控制溫度很常見44傳熱過程中傳熱的速率可按下式計算整理后，得移項后改寫為：45 如果載熱體本身壓力不穩定，可另設穩壓系統，或者采用以溫度為主變量、流量為副變量的串級控制系統。 圖11-13 換熱器串級控制系統很常見462、控制載熱體旁路 采用三通控制閥來改變進入換熱器的載流體流量與旁路流量的比例，可以改變進入換熱器的載熱體流量，還可

15、以保證載熱體總流量不受影響。 旁路的流量一般不用直通閥來直接進行控制，因為在換熱器內部流體阻力小的時候，控制閥前后壓降很小，這樣就使控制閥的口徑要選得很大，而且閥的流量特性易發生畸變。 圖11-14 用載熱體旁路控制溫度不常見473、控制被加熱流體自身流量 只能用在工藝介質的流量允許變化的場合。 圖11-15 用介質自身流量 控制溫度不常見484、控制被加熱流體自身流量的旁路 當被加熱流體的總流量不允許控制，而且換熱器的傳熱面積有余量時， 可將一小局部被加熱流體由旁路直接流到出口處，使冷熱物料混合來控制溫度。 圖11-16 用介質旁路調溫度不常見49二、載熱體進行冷凝的加熱器自動控制 在蒸汽加

16、熱器中, 蒸汽冷凝由汽相變液相, 放熱，通過管壁加熱工藝介質。如果要加熱到200以上或30以下時, 常采用一些有機化工物作為載熱體。 這種傳熱過程分兩段進行，先冷凝后降溫。 當僅考慮汽化潛熱時，熱量平衡方程式為： 傳熱速率方程式仍為：50 當被加熱介質的出口溫度t2為被控變量時，常采用下述兩種控制方案。1、控制蒸汽流量 通過改變加熱蒸汽量來穩定被加熱介質的出口溫度。 當閥前蒸汽壓力有波動時，可對蒸汽總管加設壓力定值控制，或者采用溫度與蒸汽流量或壓力的串級控制。 圖11-17 用蒸汽流量調溫度512、控制換熱器的有效換熱面積圖11-18 用凝液排出量調溫度圖11-19 溫度-液位串級系統圖11-

17、20 溫度-流量串級系統52兩種方案比較 控制蒸汽流量法 優點：簡單易行、過渡過程時間短、控制迅速。缺點：需選用較大的蒸汽閥門、傳熱量變化比較劇烈，有時凝液冷到100以下，這時加熱器內蒸汽一側會產生負壓，造成冷凝液的排放不連續，影響均勻傳熱。 53 控制換熱器的有效換熱面積法缺點：控制通道長、變化緩慢，且需要有較大的傳熱面積裕量。優點：防止局部過熱，對一些過熱后會引起化學變化的過敏性介質比較適用。另外，由于蒸汽冷凝后凝液的體積比蒸汽體積小得多，所以可以選用尺寸較小的控制閥門。 54三、冷卻劑進行汽化的冷卻器自動控制1、控制冷卻劑的流量 該方案不以液位為操縱變量，但液位不能過高，過高會造成蒸發空

18、間缺乏，使出去的氨氣中夾帶大量液氨，引起氨壓縮機的操作事故。 這種控制方案帶有上限液位報警，或采用溫度-液位自動選擇性控制，當液位高于某上限值時，自動把液氨閥關小或暫時切斷。 圖11-25 用冷卻劑流量控制溫度552、溫度與液位的串級控制 該方案的實質是改變傳熱面積。 但采用了串級控制，將液氨壓力變化而引起液位變化的這一主要干擾包含在副環內，從而提高了控制質量。 圖11-22 溫度-液位串級控制563、控制汽化壓力工作原理： 基于當控制閥的開度變化時，會引起氨冷器內汽化壓力改變，于是相應的汽化溫度也就改變了。 圖11-23 用汽化壓力調溫度57 這種方案控制作用迅速，只要汽化壓力稍有變化，就能

19、很快影響汽化溫度，到達控制工藝介質出口溫度的目的。 但是由于控制閥安裝在氣氨出口管道上，故要求氨冷器要耐壓，并且當氣氨壓力由于整個制冷系統的統一要求不能隨意加以控制時，這個方案就不能采用了。 58例題分析 1. 試判斷圖11-42(a)、(b)控制方案是否正確。圖11-42 泵的控制方案59 解：要分析圖11-42所示控制方案是否正確,首先必須了解離心泵和往復泵的特性。 圖11-42(a)是離心泵的流量控制方案。為了控制出口流量的大小，控制閥一般應該直接裝在出口管線上。這是因為離心泵吸入高度是有限的,如果控制閥裝在吸入管線上,會產生壓降,這樣一來,進口端壓力就有可能過低,因為液體氣化,使泵失去

20、排液能力,這叫氣縛。或者壓到出口端又急速冷凝,沖蝕厲害,這叫氣蝕。 這兩種情況都要防止發生。所以控制閥一般不應安裝在離心泵的入口管線上。 60 圖11-42(b)為往復泵出口流量控制方案。從往復泵的特性來看，只要轉速一定，排出的流量是根本不變的。 因此采用出口節流的方法來控制出口流量是不行的。61例題分析2. 圖17-43所示的加熱器,如果兩側無相變,載熱體流量很大,且進出口溫差(T20-T21)很小時,采用圖示溫控方案是否合理?圖11-43 加熱器控制方案62 解：從分析對象(加熱器)的靜態特性來看，采用圖示控制方案是不合理的。 設載熱體流量為F2，摩爾熱容為C2，冷流體流量為F1，摩爾熱容

21、為C1。為了弄清主要問題，對圖17-43所示加熱器可忽略一些次要因素(如熱損失等)，那么可列出熱量平衡式，即單位時間內冷流體吸收的熱量等于載熱體放出的熱量。 63 或式中 由于載熱體流量F2已足夠大，且進出口溫差(T21-T20)已經很小，這時，靠改變F2來改變冷流體出口溫度T11的靜態放大系數K很小，所以控制很不靈敏。當冷流體進口流量或溫度變化時，要想維持其出口溫度不變，靠圖11-43所示控制方案是很難做到的。64第三節 精餾塔的自動控制精餾別離操作實例：石油煉制中使用的250萬噸常減壓裝置。6566料液, xF Feed塔頂產品, xD Overhead product塔底產品, xWBo

22、ttoms product液相回流Liquid reflux汽相回流Vapor reflux精餾段Rectifying section提餾段Stripping section再沸器Reboiler冷凝器condenser67精餾塔控制思考題？1、掌握簡單精餾塔的控制問題與分解方法；2、掌握精餾塔的靜態特性；3、了解精餾塔對象中操作變量對主要被控變量的動態影響程度與速度；4、針對塔頂、塔底產品質量不同的要求，掌握根本控制系統的分析與設計方法；5、了解精餾塔的復雜控制與先進控制方法。68第三節 精餾塔的自動控制一、工藝要求圖11-28 精餾塔的物料流程圖1、保證產品質量指標： 塔頂或塔底產品之一保

23、證符合規定的純度要求，而另一個產品維持在某一規定的范圍內。 產品純度并非越高越好(本錢)。精餾塔的控制目標： 在保證產品質量合格的前提下，使塔的回收率最高、能耗最低，亦即使總收益最大、本錢最小。692、保證平穩操作- 物料平衡1塔頂、塔底采出量應和進料量相平衡，而且緩慢變化，維持塔的正常平穩操作；2上下工序的協調工作。物料平衡的控制目標： 冷凝罐回流罐與塔釜液位一定介于規定的上、下限之間。703、約束條件1氣相速度限：霧沫夾帶、液泛；2最小氣相速度限：漏液、板效率低；3操作壓力限：每一個精餾塔都存在最大操作壓力限制；4臨界溫度限：對再沸器的加熱溫差，加熱蒸汽冷凝量和冷凝器冷卻溫差都有一定限制不

24、能超過臨界溫差。 臨界溫差：由核狀沸騰轉為膜狀沸騰時的溫差，單位時間、單位面積內所傳遞熱量稱為臨界熱負荷。 液體在管外大容積內沸騰，膜系數與溫差關系： 隨著溫度差增加，汽化核數和氣泡長大速率也增加，以致大量的氣泡在加熱外表層集合，形成蒸汽膜，熱量必須通過此膜傳遞到液體當中去，由于蒸汽導熱系數小，從而傳熱困難，以致膜系數下降。 工業生產一般維持在核狀沸騰區，超過該區，進入膜狀沸騰會燒壞傳熱管。71 降低能耗，使能量平衡，提高經濟性。 耗能：再沸器加熱量 冷凝器冷卻量 塔、附屬設備及管線4、節能要求和經濟性 72Contents：11. 3 精餾塔的自動控制工藝要求干擾因素控制方案73第三節 精餾

25、塔的自動控制一、工藝要求圖11-28 精餾塔的物料流程圖1、保證產品質量指標： 塔頂或塔底產品之一保證符合規定的純度要求，而另一個產品維持在某一規定的范圍內。 產品純度并非越高越好(本錢)。精餾塔的控制目標： 在保證產品質量合格的前提下，使塔的回收率最高、能耗最低，亦即使總收益最大、本錢最小。74物料平衡的控制目標： 冷凝罐回流罐與塔釜液位一定介于規定的上、下限之間。2、保證平穩操作- 物料平衡1塔頂、塔底采出量應和進料量相平衡，而且緩慢變化，維持塔的正常平穩操作；2上下工序的協調工作。753、約束條件1氣相速度限：霧沫夾帶、液泛；2最小氣相速度限：漏液、板效率低；3操作壓力限：每一個精餾塔都

26、存在最大操作壓力限制；4臨界溫度限：對再沸器的加熱溫差，加熱蒸汽冷凝量和冷凝器冷卻溫差都有一定限制不能超過臨界溫差。 臨界溫差：由核狀沸騰轉為膜狀沸騰時的溫差，單位時間、單位面積內所傳遞熱量稱為臨界熱負荷。 液體在管外大容積內沸騰，膜系數與溫差關系： 隨著溫度差增加，汽化核數和氣泡長大速率也增加，以致大量的氣泡在加熱外表層集合，形成蒸汽膜，熱量必須通過此膜傳遞到液體當中去，由于蒸汽導熱系數小，從而傳熱困難，以致膜系數下降。 工業生產一般維持在核狀沸騰區，超過該區，進入膜狀沸騰會燒壞傳熱管。764、節能要求和經濟性 降低能耗，使能量平衡，提高經濟性。 耗能：再沸器加熱量 冷凝器冷卻量 塔、附屬設

27、備及管線771、塔壓波動；2、進料流量F的波動；3、進料成分ZF的變化；4、進料溫度TF及進料熱焓QF的變化；5、再沸器加熱劑如蒸汽參加熱量的變化；6、冷卻劑在冷凝器內除去熱量的變化；7、環境溫度的變化。二、干擾因素78影響：1氣液平衡；2物料平衡：PF, PD。3破壞X-T關系，壓力低、沸點低。影響壓力波動的因素右圖：1、塔壓波動控制塔壓的方法： 減壓塔控制：一般用蒸汽噴射泵抽真空，為防止蒸汽壓力波動，在蒸汽管線上設置一個壓力系統。 加壓塔：一般沸點低的氣體必須加壓、提高沸點，如原油裂解中，大局部為氣體，如脫甲烷塔壓在-100時，35P才能把CH4和H2別離。 根據冷凝氣多少有不同控制方案。

28、792、進料流量F和進料成分 直接影響塔的生產能力、別離純度，最終影響產品質量； 進料成分：不可控干擾； F調節手段：在上一工序設置液位均勻控制系統。3、進料溫度TF及進料熱焓QF 溫度、相態所造成，影響能量平衡。 調節手段：采用蒸汽壓力或流量定值控制，或根據提餾段產品的質量指標，組成串級控制。804、再沸器加熱劑如蒸汽參加熱量 塔的效率是在一定蒸汽速度下設計得，因此為一定值。 影響：能量平衡。 調節手段：組成塔壓的定值控制，或將冷卻水壓力作為串級控制系統的副被控變量進行控制。 5、冷卻劑在冷凝器內除去熱量的變化： 影響：回流量或回流溫度。 調節手段：組成冷劑壓力、溫度；回流。6、環境溫度的變

29、化： 影響：回流量或回流溫度。 調節手段：內回流一般變化幅度不大，可不用控制。81三、精餾塔的控制方案精餾塔主要變量 1、受控變量：Xd , Xb , P(塔), L(塔釜), L(回流缸) 2、操縱變量：D, Lr, Vs, Qc(Wc), B控制的出發點： 1、精餾塔是一個多變量、復雜對象，影響因素可控、不可控 1可控不能全控影響投資; 2不可控影響質量 結論：1) 全部干擾不可能在入塔之前全部克服，影響Xd, Xb； 2) 為保證Xd, Xb , 必須組成一個保證質量的系統。82 出發點： 1把主要干擾按物料平衡關系，實現定值，盡可能克服入塔之前F, Tf, Ps, Pc等； 2對產品質

30、量實現質量控制。 由前面分析可知： 無論F, Tf, Zf, Xf 影響Xd, Xb, 均可以用改變Vs, Lr進行補償。 操縱變量： Vs, Lr , D, B831. 精餾塔的提餾段溫控 以精餾段溫度作為衡量質量指標的間接指標，而以改變回流量作為控制手段的方案，就稱為提餾段溫控。 圖11-29 提餾段溫控的控制方案示意圖被控變量：提餾段塔板溫度；操縱變量：加熱蒸汽量1個主控 + 5個輔控84 提餾段溫控的主要特點與使用場合： 1場合1：塔底產品要求較高時。 特點：采用了提餾段溫度作為間接質量指標，因此它能較直接地反映提餾段產品情況。 將提餾段溫度恒定后，就能較好地保證塔底產品的質量到達規定

31、值。2場合2：當干擾首先進入提餾段時。 特點：比較及時，動態過程也比較快。 液相進料變化首先影響塔底成分85862. 精餾塔的精餾段溫控 以精餾段溫度作為衡量質量指標的間接指標，而以改變回流量作為控制手段的方案，就稱為精餾段溫控。 圖11-30 精餾段溫控的控制方案示意圖被控變量：精餾段塔板溫度；操縱變量：回流量1個主控 + 5個輔控8788 精餾段溫控的主要特點與使用場合： 1場合1：塔頂產品要求較高時。 特點：采用了精餾段溫度作為間接質量指標，因此它能直接地反映精餾段產品情況。2場合2：當干擾首先進入提餾段時。 特點：比較及時，動態過程也比較快。 氣相進料變化首先影響塔底成分注：別離產品較

32、純時，實際測溫儀表難以滿足。 解決方法：以靈敏板溫度作為被控變量。 靈敏板：受到干擾時，當到達新的溫度狀態后，溫度變化量最大的那塊板。893. 精餾塔的溫差控制及雙溫差控制 采用溫差作為衡量質量指標的間接變量，是為了消除塔壓波動對產品質量的影響。 圖11-31 T-X曲線 注意：溫差與產品純度之間并非單值關系。 左側：純度，T。 給定值、干擾不能太大 右側：純度 ，T。 x =f (T, P) 采用T 控制90雙溫差控制當負荷變化時，塔板的壓降變化，隨著負荷增加，兩塊塔板壓力變化值不同，由壓降引起的溫差也將增大 溫差與組分間不呈單值對應關系 采用雙溫差溫差差值控制 用于補償因進料流量變化造成的

33、對溫差的影響。914. 按產品成分或物性的直接控制 利用成分分析器：紅外分析器、色譜儀、密度計、干點和閃點以及初餾點分析器等， 分析出塔頂或塔底的產品成分并作為被控變量，用回流量或再沸器加熱量作為控制手段組成成分控制系統，就可實現按產品成分的直接指標控制。優點：最直接、最有效有前途。缺點：成分分析器精度低、準確度較差、滯后時間長、 維護復雜。9211.4 化學反響器的自動控制化學反響器的控制要求釜式反響器的溫度自動控制固定床反響器的自動控制流化床反響器的自動控制根本要求：了解釜式、固定床、流化床反響器控制的一般方法。第四節 化學反響器的自動控制Content:93第四節 化學反響器的自動控制一

34、、化學反響器的控制要求1、質量指標 化學反響器的質量指標一般指反響的轉化率或反響生成物的規定濃度。如聚合釜出口溫差控制與轉化率的關系為94 以溫度、壓力等工藝變量作為間接控制指標，有時并不能保證質量穩定。 當有干擾作用時，轉化率和反響生成物組分等仍會受到影響。 特別是在有些反響中，溫度、壓力等工藝變量與生成物組分間不完全是單值對應關系，這就需要不斷地根據工況變化去改變溫度控制系統的給定值。 在有催化劑的反響器中，由于催化劑的活性變化，溫度給定值也要隨之改變。 952、 物料平衡 為使反響正常，轉化率高，要求維持進入反響器的各種物料量恒定，配比符合要求。3、 約束條件 對于反響器，要防止工藝變量

35、進入危險區域或不正常工況，應當配備一些報警、聯鎖裝置或設置取代控制系統。 96二、釜式反響器的溫度自動控制97二、釜式反響器的溫度自動控制1、控制進料溫度圖11-33 改變進料溫度調釜溫度982、 控制傳熱量 由于大多數反響釜均有傳熱面，引入或移去反響熱，所以用改變引入傳熱量多少的方法就能實現溫度控制。 圖11-34 改變加熱劑或冷卻劑流量調釜溫993、 串級控制為了針對反響釜滯后較大的特點，可采用串級控制方案。圖11-35 釜溫與冷劑流量串級控制示意圖100圖11-36 釜溫與夾套溫度串級控制示意圖圖11-37 釜溫與釜壓串級控制示意圖101三、固定床反響器的自動控制 - fixed bed

36、 reactor 固定床反響器是指催化劑床層固定于設備中不動的反響器，流體原料在催化劑作用下進行化學反響以生成所需反響物。常見的溫度控制方案有： 控制進料濃度 控制進料溫度 控制段間進入的冷氣量 102圖11-38 改變進料濃度調反應器溫度圖11-39 用載熱體流量 調溫度103圖11-40 用旁路調溫度圖11-41 用改變段間冷氣量調溫度圖11-42 用改變段間蒸汽量調溫度104四、流化床反響器的自動控制 -fluidized bed reactor圖11-43 流化床反應器原理示意圖圖11-44 改變入口溫度調反應器溫度105圖11-46 流化床差壓指示系統圖11-45 改變冷劑流量調溫度

37、106例題分析1、如圖1所示為一放熱催化反響器。原料氣在預熱器內加熱后進入反響器。反響以后的反響氣作為預熱器內的載熱體，放出局部熱量后再進入下一工序。試問上述工藝過程應該采取什么控制方案，才能使生產正常運行。圖1 反應器107 解：分析放熱反響器的特性，可知上述生產過程不加控制是不行的。如果沒有任何控制系統，一旦原料氣由于某種原因溫度升高時，進入催化放熱反響器后，會使反響加劇，放出更多熱量，出來的反響氣溫度也相應升高,進入預熱器后，使原料氣的溫度進一步升高，于是反響更加劇烈，反響氣出口的溫度也繼續升高，這樣就起正反響的作用，使反響器失去控制，催化劑損壞，以致造成事故。 為了使生產正常進行,可采

38、用圖2所示的溫度控制系統,來切斷反響器內部這一正反響通道。108 當原料氣的溫度升高時,通過溫度控制器減少進入預熱器的載熱體(反響氣)流量,從而保持反響器氣體入口溫度不變。這里采用三通(一進二出)控制閥是因為反響器出來的反響氣總量(負荷)是不允許任意改變的,當預熱器需要的載熱體數量減少時,另一局部反響氣仍可通過旁路進入下一工序。 圖2 反應器溫度控制109)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaL

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