精餾塔自動(dòng)控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)涉及精餾塔實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制與優(yōu)化方法。其特征是根據(jù)物料平衡關(guān)系和組分平衡關(guān)系對(duì)精餾塔進(jìn)行控制，運(yùn)用多種手段對(duì)精餾塔實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。根據(jù)精餾原理和精餾塔的物料平衡和組分平衡關(guān)系，采用塔頂輕產(chǎn)品和塔底重產(chǎn)品抽出比率(以下簡(jiǎn)稱為輕重產(chǎn)品比率)作為主要被控變量，通過(guò)調(diào)節(jié)回流量和再沸器熱負(fù)荷，控制輕重產(chǎn)品比率、溫度、回流比達(dá)到平穩(wěn)操作。并

2、對(duì)PLC、DCS、FCS等控制系統(tǒng)做了較詳細(xì)的介紹對(duì)比，其中對(duì)DCS的介紹較更為典型全面。另外對(duì)檢測(cè)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和輔助儀表的選型的注意事項(xiàng)以及工藝條件等做了較為深入的分析，在保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下，增加精餾塔高價(jià)值產(chǎn)品的收率，并實(shí)現(xiàn)裝置的節(jié)能降耗。</p><p>　　關(guān)鍵詞：精餾塔，比率， DCS，節(jié)能降耗</p><p><b>　　目 錄</b><

3、/p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)說(shuō)明1</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)選題依據(jù)及背景1</p><p>　　1.1.1 精餾1</p><p>　　1.1.2 再沸器2</p><p>　　1.1.3 冷凝器2</p><p>　　1.2  設(shè)計(jì)目的2

4、</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)步驟3</p><p>　　1.3.1 設(shè)計(jì)原則3</p><p>　　1.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容4</p><p>　　1.4.1 操作壓力4</p><p>　　第二章 工藝概況7</p><p>　　2.1 生產(chǎn)工藝流程介

5、紹7</p><p>　　2.1.1 精餾定義7</p><p>　　2.1.2 工藝要求8</p><p>　　2.2 影響精餾操作的主要因素9</p><p>　　2.3 精餾工藝流程及控制目標(biāo)14</p><p>　　第三章 自動(dòng)控制裝置的確定17</p><p>　　3

6、.1 PLC、DCS、FCS三大控制系統(tǒng)概述17</p><p>　　3.1.1 PLC17</p><p>　　3.1.2 DCS17</p><p>　　3.1.3 FCS18</p><p>　　3.2 三大控制系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)19</p><p>　　3.2.1 PLC19</p

7、><p>　　3.2.2 DCS19</p><p>　　3.2.3 FCS20</p><p>　　3.3 三大控制系統(tǒng)的比較20</p><p>　　3.3.1 DCS與PLC21</p><p>　　3.3.2 FCS與DCS22</p><p>　　3.4 發(fā)展前景

8、23</p><p>　　第四章 確定控制方案和儀表回路圖設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.1 控制方案的確定24</p><p>　　4.2 設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)比較24</p><p>　　4.3 自動(dòng)控制方案25</p><p>　　4.4 管道儀表流程圖繪制的基本原則29</p>&

9、lt;p>　　第五章 檢測(cè)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和輔助儀表的選型30</p><p>　　5.1 如何選擇檢測(cè)儀表和調(diào)節(jié)閥30</p><p>　　5.2 變送器的選型31</p><p>　　5.3 流量測(cè)量?jī)x表選型31</p><p>　　5.4 物位測(cè)量?jī)x表的選型32</p><p>　　5.5

10、 控制閥的選型33</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)34</p><p><b>　　致 謝35</b></p><p>　　附錄一 儀表供氣系統(tǒng)圖</p><p>　　附錄二 儀表柜接線圖</p><p>　　附錄三 控制系統(tǒng)儀表回路圖</p><p>　

11、　附錄四 PVC工藝流程圖</p><p>　　附錄五 PVC精餾裝置工藝條件表</p><p><b>　　第一章 設(shè)計(jì)說(shuō)明</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)選題依據(jù)及背景</p><p><b>　　1.1.1精餾</b></p><p>　　精餾

12、是一種利用回流使液體混合物得到高純度分離的蒸餾方法，是工業(yè)上應(yīng)用最廣的液體混合物分離操作，廣泛用于石油、化工、輕工、食品、冶金等部門。精餾操作按不同方法進(jìn)行分類。根據(jù)操作方式，可分為連續(xù)精餾和間歇精餾；根據(jù)混合物的組分?jǐn)?shù)，可分為二元精餾和多元精餾；根據(jù)是否在混合物中加入影響汽液平衡的添加劑，可分為普通精餾和特殊精餾（包括萃取精餾、恒沸精餾和加鹽精餾）根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)型式，可將塔設(shè)備分為兩大類：板式塔和填料塔板式塔：塔內(nèi)沿塔高裝

13、有若干層塔板，相鄰兩板有一定的間隔距離。塔內(nèi)氣、液兩相在塔板上互相接觸，進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，屬于逐級(jí)接觸式塔設(shè)備。填料塔：塔內(nèi)裝有填料，氣液兩相在被潤(rùn)濕的填料表面進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，屬于連續(xù)接觸式塔設(shè)備。若精餾過(guò)程伴有化學(xué)反應(yīng)，則稱為反應(yīng)精餾。原理雙組分混合液的分離是最簡(jiǎn)單的精餾操作。典型的精餾設(shè)備是連續(xù)精餾裝置，包括精餾塔、再沸器、冷凝器等。精餾塔供汽液兩相接觸進(jìn)行相際傳質(zhì)，位于塔頂?shù)睦淠魇拐魵獾玫讲糠掷淠?部分凝液作為回流液返回塔頂,其余

14、餾出液是塔頂產(chǎn)品。位于塔底的再沸器使液體部分汽化，蒸氣沿塔上升，余下的液體作為塔底產(chǎn)品。進(jìn)料加在塔的中部,進(jìn)料中的液</p><p>　　精餾之所以能使液體混合物得到較完全的分離，關(guān)鍵在于回流的應(yīng)用?；亓靼ㄋ敻邼舛纫讚]發(fā)組分液體和塔底高濃度難揮發(fā)組分蒸氣兩者返回塔中。汽液回流形成了逆流接觸的汽液兩相，從而在塔的兩端分別得到相當(dāng)純凈的單組分產(chǎn)品。塔頂回流入塔的液體量與塔頂產(chǎn)品量之比，稱為回流比，它是精餾操作的一

15、個(gè)重要控制參數(shù)，它的變化影響精餾操作的分離效果和能耗。精餾操作的主要指標(biāo)是：①產(chǎn)品的純度。板式塔中的塔板數(shù)或填充塔中填料層高度，以及料液加入的位置和回流比等，對(duì)產(chǎn)品純度均有一定影響。調(diào)節(jié)回流比是精餾塔操作中用來(lái)控制產(chǎn)品純度的主要手段。②組分回收率。這是產(chǎn)品中組分含量與料液中組分含量之比。③操作總費(fèi)用。主要包括再沸器的加熱費(fèi)用、冷凝器的冷卻費(fèi)用和精餾設(shè)備的折舊費(fèi)，操作時(shí)變動(dòng)回流比，直接影響前兩項(xiàng)費(fèi)用。此外，即使同樣的加熱量和冷卻量，加熱費(fèi)

16、用和冷卻費(fèi)用還隨著沸騰溫度和冷凝溫度而變化，特別當(dāng)不使用水蒸氣作為加熱劑或者不能用空氣或冷卻水作為冷卻劑時(shí)，這兩項(xiàng)費(fèi)用將大大增加。選擇適當(dāng)?shù)牟僮鲏毫Γ袝r(shí)可避免使用高溫加熱劑或低溫冷卻劑（或冷凍劑），但卻增添加壓或抽真空的操作費(fèi)用。</p><p>　　1.1.2再沸器作用：用以將塔底液體部分汽化后送回精餾塔，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以進(jìn)</p><p>　　行。本設(shè)計(jì)采用立式熱虹吸

17、式再沸器，它是一垂直放置的管殼式換熱器。液體在自下而上通過(guò)換熱器管程時(shí)部分汽化，由在殼程內(nèi)的載熱體供熱。立式熱虹吸特點(diǎn)：</p><p>　　循環(huán)推動(dòng)力：釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差。</p><p>　　結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、傳熱系數(shù)高。</p><p>　　殼程不能機(jī)械清洗，不適宜高粘度、或臟的傳熱介質(zhì)。</p><p>　　塔

18、釜提供氣液分離空間和緩沖區(qū)。</p><p>　　1.1.3 冷凝器 用以將塔頂蒸氣冷凝成液體，部分冷凝液作塔頂產(chǎn)品，其余作回流液返回塔頂，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以進(jìn)行，最常用的冷凝器是管殼式換熱器</p><p><b>　　1.2  設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　精餾就是通過(guò)多級(jí)蒸餾，使混合氣液兩相

19、經(jīng)多次混合接觸和分離，并進(jìn)行質(zhì)量和熱量的傳遞，使混合物中的組分達(dá)到高程度的分離，進(jìn)而得到高純度的產(chǎn)品。流程如下：</p><p>　　原料（丙稀和丙烷的混合液體）經(jīng)進(jìn)料管由精餾塔中的某一位置（進(jìn)料板處）流入塔內(nèi)，開(kāi)始精餾操作；當(dāng)釜中的料液建立起適當(dāng)液位時(shí)，再沸器進(jìn)行加熱，使之部分汽化返回塔內(nèi)。氣相沿塔上升直至塔頂，由塔頂冷凝器將其進(jìn)行全部或部分冷凝。將塔頂蒸氣凝液部分作為塔頂產(chǎn)品取出，稱為餾出物。另一部分凝液作為

20、回流返回塔頂。回流液從塔頂沿塔流下，在下降過(guò)程中與來(lái)自塔底的上升蒸氣多次逆向接觸和分離。當(dāng)流至塔底時(shí)，被再沸器加熱部分汽化，其氣相返回塔內(nèi)作為氣相回流，而其液相則作為塔底產(chǎn)品采出。</p><p><b>　　精餾流程圖1-1</b></p><p>　　1.3設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　1.3.1  設(shè)計(jì)原則&

21、lt;/p><p>　　滿足工藝和操作的要求  </p><p>　　所設(shè)計(jì)出來(lái)的流程和設(shè)備能保證得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。由于工業(yè)上原料的濃度、溫度經(jīng)常有變化，因此設(shè)計(jì)的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性，可方便地進(jìn)行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。設(shè)置必需的儀表并安裝在適宜部位，以便能通過(guò)這些儀表來(lái)觀測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程。 </p><p><b&g

22、t;　　滿足經(jīng)濟(jì)上的要求 </b></p><p>　　要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備與基建的費(fèi)用，如合理利用塔頂和塔底的廢熱，既可節(jié)省蒸汽和冷卻介質(zhì)的消耗，也能節(jié)省電的消耗。回流比對(duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均有很大的影響，因此必須選擇合適的回流比。冷卻水的節(jié)省也對(duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用有影響，減少冷卻水用量，操作費(fèi)用下降，但所需傳熱設(shè)備面積增加，設(shè)備費(fèi)用增加。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面考慮，力求總費(fèi)用盡可

23、能低一些。</p><p><b>　　保證生產(chǎn)安全  </b></p><p>　　生產(chǎn)中應(yīng)防止物料的泄露，生產(chǎn)和使用易燃物料車間的電器均應(yīng)為防爆產(chǎn)品。塔體大都安裝在室外，為能抵抗大自然的破壞，塔設(shè)備應(yīng)具有一定剛度和強(qiáng)度。1.3.2 設(shè)計(jì)步驟</p><p>　?、?確定設(shè)計(jì)方案；⑵ 平衡級(jí)計(jì)算和理論塔板的確定；⑶

24、 塔板的選擇；⑷ 實(shí)際板數(shù)的確定；⑸ 塔體流體力學(xué)計(jì)算；⑹ 管路及附屬設(shè)備的計(jì)算與選型；⑺ 撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書和繪圖。</p><p><b>　　1.4  設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p><b>　　1.4.1操作壓力</b></p><p>　　塔內(nèi)操作壓力的選擇不僅牽涉到分離問(wèn)題，而且與塔頂和塔底溫度

25、的選取有關(guān)。根據(jù)所處理的物料性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性來(lái)綜合考慮，一般有下列原則： (1) 壓力增加可提高塔的處理能力，但會(huì)增加塔身的壁厚，導(dǎo)致設(shè)備費(fèi)用增加；壓力增加，組分間的相對(duì)揮發(fā)度降低，回流比或塔高增加，導(dǎo)致操作費(fèi)用或設(shè)備費(fèi)用增加。因此如果在常壓下操作時(shí)，塔頂蒸氣可以用普通冷卻水進(jìn)行冷卻，一般不采用加壓操作。操作壓力大于1.6MPa才能使普通冷卻水冷卻塔頂蒸氣時(shí)，應(yīng)對(duì)低壓、冷凍劑冷卻和高壓、冷卻水冷卻的方案進(jìn)行

26、比較后，確定適宜的操作方式。 (2) 考慮利用較高溫度的蒸氣冷凝熱，或可利用較低品位的冷源使蒸氣冷凝，且壓力提高后不致引起操作上的其他問(wèn)題和設(shè)備費(fèi)用的增加，可以使用加壓操作。 (3) 真空操作不僅需要增加真空設(shè)備的投資和操作費(fèi)用，而且由于真空下氣體體積增大，需要的塔徑增加，因此塔設(shè)備費(fèi)用增加。1.4.2 進(jìn)料狀態(tài) 進(jìn)料狀態(tài)有5種，可用進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)q值來(lái)表示。進(jìn)料為過(guò)冷液體：q＞1；飽和液體（泡點(diǎn)）：q＝1

27、；氣、液混合物：0＜q＜1；飽和蒸氣（露點(diǎn)）：q＝0；過(guò)熱蒸氣：q＜0。</p><p><b>　　第二章 工藝概況</b></p><p>　　2.1生產(chǎn)工藝流程介紹</p><p><b>　　2.1.1精餾定義</b></p><p>　　一般精餾裝置由精餾塔塔身、冷凝器、回流罐以及再沸器

28、等設(shè)備組成，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，精餾操作可分為間歇精餾和連續(xù)精餾兩種，工業(yè)生產(chǎn)主要采用連續(xù)精餾。</p><p>　　完成精餾的塔設(shè)備稱為精餾塔。塔設(shè)備為氣液兩相提供充分的接觸時(shí)間、面積和空間，以達(dá)到理想的分離效果。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)型式，可將塔設(shè)備分為兩大類：板式塔和填料塔。</p><p>　　蒸氣由塔底進(jìn)入，與下降液進(jìn)行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)(低沸點(diǎn))組分不斷地

29、向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā)(高沸點(diǎn))組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達(dá)到組分分離的目的。由塔頂上升的蒸氣進(jìn)入冷凝器，冷凝的液體的一部分作為回流液返回塔頂進(jìn)入精餾塔中，其余的部分則作為餾出液取出。塔底流出的液體，其中的一部分送入再沸器，熱蒸發(fā)后，蒸氣返回塔中，另一部分液體作為釜?dú)堃喝〕觥?lt;/p><p>　　板式塔：塔內(nèi)沿塔高裝有若干層塔板

30、，相鄰兩板有一定的間隔距離。塔內(nèi)氣、液兩相在塔板上互相接觸，進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，屬于逐級(jí)接觸式塔設(shè)備。本章重點(diǎn)介紹板式塔。</p><p>　　填料塔：塔內(nèi)裝有填料，氣液兩相在被潤(rùn)濕的填料表面進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，屬于連續(xù)接觸式塔設(shè)備。</p><p>　　2.1.2工藝要求 </p><p>　　要對(duì)精餾塔實(shí)施有效的自動(dòng)控制，必須首先了解精餾塔的控制目標(biāo)。精餾塔的控制目標(biāo)一

31、般從質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗三方面考慮。任何精餾塔的操作情況同時(shí)受約束條件的制約，因此，在考慮精餾塔控制方案時(shí)一定要把這些因素考慮進(jìn)去。 </p><p><b>　　1．質(zhì)量指標(biāo) </b></p><p>　　質(zhì)量指標(biāo)（即產(chǎn)品純度）必須符合規(guī)定的要求。一般應(yīng)使塔頂或塔底產(chǎn)品之一達(dá)到規(guī)定的純度，要求另一個(gè)產(chǎn)品也應(yīng)該維持在規(guī)定的范圍之內(nèi)，或者塔項(xiàng)和塔底的產(chǎn)品均保證一

32、定的純度要求。如果產(chǎn)品質(zhì)量不合格，它的價(jià)值就將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于合格產(chǎn)品。但決不是說(shuō)質(zhì)量越高越好。由于質(zhì)量超過(guò)規(guī)定，產(chǎn)品的價(jià)值并不因此而增加；而產(chǎn)品產(chǎn)量卻可能下降，同時(shí)操作成本主要是能量消耗會(huì)增加很多。因此，總的價(jià)值反倒下降了。由此可見(jiàn)，除了要考慮使產(chǎn)品符合規(guī)格外，還應(yīng)同時(shí)考慮產(chǎn)品的產(chǎn)量和能量消耗。 </p><p><b>　　2．產(chǎn)品產(chǎn)量指標(biāo) </b></p><p>　　

33、在達(dá)到一定質(zhì)量指標(biāo)要求的前提下，應(yīng)得到盡可能高的產(chǎn)量，從而使產(chǎn)品的回收率提高。這對(duì)于提高經(jīng)濟(jì)效益顯然是有利的。 </p><p>　　產(chǎn)品的回收率定義為產(chǎn)品量與進(jìn)料中該產(chǎn)品組分的量之比。即： </p><p>　　Ri=P/Fzi （2-1） </p><p>　　生產(chǎn)效益除了產(chǎn)品純度與產(chǎn)品回

34、收率之間的關(guān)系，還必須考慮能量消耗因素。由精餾原理可知，用精餾搭進(jìn)行混合物的分離是要消耗一定能量的；要使分離的產(chǎn)品質(zhì)量越高，產(chǎn)品產(chǎn)量越多，所需的能量也就越大。 </p><p>　　3．能耗要求和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) </p><p>　　精餾過(guò)程中消耗的能量，主要是再沸器的加熱量和冷凝器的冷卻量消耗；此外，塔和附屬設(shè)備及管線也要散失部分能量。 </p><p>　　在一定的

35、純度要求下，增加塔內(nèi)的上升蒸汽是有利于提高產(chǎn)品回收率的；同時(shí)也意味著再沸器的能量消耗要增大。且任何事物總是有一定限度的。在單位進(jìn)料量的能耗增加到一定數(shù)值后，再繼續(xù)增加塔內(nèi)的上升蒸汽，則產(chǎn)品回收率就增長(zhǎng)不多了。應(yīng)當(dāng)指出精餾塔的操作情況，必須從整個(gè)經(jīng)濟(jì)效益來(lái)衡量。在精餾操作中，質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品回收率和能量消耗均是要控制的目標(biāo)。其中質(zhì)量是必要條件，在質(zhì)量指標(biāo)一定的條件下應(yīng)在控制過(guò)程中使產(chǎn)品的產(chǎn)量盡可能提高一些，同時(shí)能量消耗盡可能低一些。<

36、/p><p>　　石油化工行業(yè)中的精餾裝置大多采取的是連續(xù)運(yùn)行的方式，其具體流程圖見(jiàn)下圖2-1 </p><p>　　圖2-1 連續(xù)精餾裝置流程圖</p><p>　　連續(xù)精餾的具體運(yùn)行流程如下：①原料從進(jìn)料板(即為精餾塔中段的某塊塔板)上進(jìn)入，進(jìn)料板將整個(gè)精餾塔分為精餾段(進(jìn)料板以上的部分)和提餾段(進(jìn)料板以下的部分)；②溶液進(jìn)入精餾塔之后，因各組分具有不同的沸點(diǎn)

37、，從而導(dǎo)致低沸點(diǎn)低組分(即易揮發(fā)組分)汽化較易而往上升騰，而高沸點(diǎn)組分(即難揮發(fā)組分)則大多隨著液體向下流。并和精餾塔內(nèi)上升的蒸汽在各層塔板上進(jìn)行充分接觸，從而進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)過(guò)程：③向F流的液體到達(dá)塔釜之后，部分被連續(xù)引出從而成為塔底產(chǎn)品。部分經(jīng)加熱汽化之后又返回到精餾塔中；④精餾塔內(nèi)的上升蒸汽依次經(jīng)過(guò)全部塔板，從而使蒸汽中的易揮發(fā)組分的濃度逐漸增高，上升至塔頂?shù)恼羝诶淠髦斜焕淠蔀橐后w，經(jīng)過(guò)回流泵和回流罐之后，部分被連續(xù)引出從而成

38、為塔頂產(chǎn)品，部分則作為塔內(nèi)冷卻液而被引回至頂部塔板上，這一過(guò)程稱為回流。</p><p>　　2.2 影響精餾操作的主要因素</p><p>　　對(duì)于現(xiàn)有的精餾裝置和特定的物系，精餾操作的基本要求是使設(shè)備具有盡可能大的生產(chǎn)能力，達(dá)到預(yù)期的分離效果，操作費(fèi)用最低。影響精餾裝置穩(wěn)態(tài)、高效操作的主要因素包括操作壓力、進(jìn)料組成和熱狀況、塔頂回流、全塔的物料平衡和穩(wěn)定、冷凝器和再沸器的傳熱性能，設(shè)

39、備散熱情況等。以下就其主要影響因素予以簡(jiǎn)要分析。</p><p>　　1．物料平衡的影響和制約</p><p>　　根據(jù)精餾塔的總物料衡算可知，對(duì)于一定的原料液流量F和組成xF，只要確定了分離程度xD和xW，餾出液流量D和釜?dú)堃毫髁縒也就被確定了。而xD和xW決定了汽液平衡關(guān)系、xF、q、R和理論板數(shù)NT（適宜的進(jìn)料位置），因此D和W或采出率D/F與W/F只能根據(jù)xD和xW確定，而不能任意

40、增減，否則進(jìn)、出塔的兩個(gè)組分的量不平衡，必然導(dǎo)致塔內(nèi)組成變化，操作波動(dòng)，使操作不能達(dá)到預(yù)期的分離要求。</p><p>　　在精餾塔的操作中，需維持塔頂和塔底產(chǎn)品的穩(wěn)定，保持精餾裝置的物料平衡是精餾塔穩(wěn)態(tài)操作的必要條件。通常由塔底液位來(lái)控制精餾塔的物料平衡。</p><p><b>　　2、塔頂回流的影響</b></p><p>　　回流比是影

41、響精餾塔分離效果的主要因素，生產(chǎn)中經(jīng)常用回流比來(lái)調(diào)節(jié)、控制產(chǎn)品的質(zhì)量。例如當(dāng)回流比增大時(shí)，精餾產(chǎn)品質(zhì)量提高；反之，當(dāng)回流比減小時(shí)，xD減小而xW增大，使分離效果變差。</p><p>　　回流比增加，使塔內(nèi)上升蒸汽量及下降液體量均增加，若塔內(nèi)汽液負(fù)荷超過(guò)允許值，則可能引起塔板效率下降，此時(shí)應(yīng)減小原料液流量。</p><p>　　調(diào)節(jié)回流比的方法可有如下幾種：</p><

42、p>　　（1）減少塔頂采出量以增大回流比。</p><p>　?。?）塔頂冷凝器為分凝器時(shí)，可增加塔頂冷劑的用量，以提高凝液量，增大回流比。</p><p>　　（3）有回流液中間貯槽的強(qiáng)制回流，可暫時(shí)加大回流量，以提高回流比，但不得將回流貯槽抽空。</p><p>　　必須注意，在餾出液采出率D/F規(guī)定的條件下，籍增加回流比R以提高xD的的方法并非總是有效。

43、此外，加大操作回流比意味著加大蒸發(fā)量與冷凝量，這些數(shù)值還將受到塔釜及冷凝器的傳熱面的限制。</p><p>　　3．進(jìn)料熱狀況的影響</p><p>　　當(dāng)進(jìn)料狀況（xF和q）發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)適當(dāng)改變進(jìn)料位置，并及時(shí)調(diào)節(jié)回流比R。一般精餾塔常設(shè)幾個(gè)進(jìn)料位置，以適應(yīng)生產(chǎn)中進(jìn)料狀況，保證在精餾塔的適宜位置進(jìn)料。如進(jìn)料狀況改變而進(jìn)料位置不變，必然引起餾出液和釜?dú)堃航M成的變化。</p>

44、<p>　　進(jìn)料情況對(duì)精餾操作有著重要意義。常見(jiàn)的進(jìn)料狀況有五種，不同的進(jìn)料狀況，都顯著地直接影響提餾段的回流量和塔內(nèi)的汽液平衡。精餾塔較為理想的進(jìn)料狀況是泡點(diǎn)進(jìn)料，它較為經(jīng)濟(jì)和最為常用。對(duì)特定的精餾塔，若xF減小，則將使xD和xW均減小，欲保持xD不變，則應(yīng)增大回流比。</p><p><b>　　4．塔釜溫度的影響</b></p><p>　　釜溫是由

45、釜壓和物料組成決定的。精餾過(guò)程中，只有保持規(guī)定的釜溫，才能確保產(chǎn)品質(zhì)量。因此釜溫是精餾操作中重要的控制指標(biāo)之一。</p><p>　　提高塔釜溫度時(shí)，則使塔內(nèi)液相中易揮發(fā)組分減少，同時(shí)，并使上升蒸汽的速度增大，有利于提高傳質(zhì)效率。如果由塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品，則塔釜排出難揮發(fā)物中，易揮發(fā)組分減少，損失減少；如果塔釜排出物為產(chǎn)品，則可提高產(chǎn)品質(zhì)量，但塔頂排出的易揮發(fā)組分中夾帶的難揮發(fā)組分增多，從而增大損失。因此，在提高溫度的

46、時(shí)候，既要考慮到產(chǎn)品的質(zhì)量，又要考慮到工藝損失。一般情況下，操作習(xí)慣于用溫度來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低工藝損失。</p><p>　　當(dāng)釜溫變化時(shí)，通常是用改變蒸發(fā)釜的加熱蒸汽量，將釜溫調(diào)節(jié)至正常。當(dāng)釜溫低于規(guī)定值時(shí)，應(yīng)加大蒸汽用量，以提高釜液的汽化量，使釜液中重組分的含量相對(duì)增加，泡點(diǎn)提高，釜溫提高。當(dāng)釜溫高于規(guī)定值時(shí)，應(yīng)減少蒸汽用量，以減少釜液的汽化量，使釜液中輕組分的含量相對(duì)增加，泡點(diǎn)降低，釜溫降低。此外還有與液

47、位串級(jí)調(diào)節(jié)的方法等。</p><p><b>　　5．操作壓力的影響</b></p><p>　　塔的壓力是精餾塔主要的控制指標(biāo)之一。在精餾操作中，常常規(guī)定了操作壓力的調(diào)節(jié)范圍。塔壓波動(dòng)過(guò)大，就會(huì)破壞全塔的氣液平衡和物料平衡，使產(chǎn)品達(dá)不到所要求的質(zhì)量。</p><p>　　提高操作壓力，可以相應(yīng)地提高塔的生產(chǎn)能力，操作穩(wěn)定。但在塔釜難揮發(fā)產(chǎn)品中

48、，易揮發(fā)組分含量增加。如果從塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品，則可提高產(chǎn)品的質(zhì)量和易揮發(fā)組分的濃度。</p><p>　　影響塔壓變化的因素是多方面的，例如：塔頂溫度，塔釜溫度、進(jìn)料組成、進(jìn)料流量、回流量、冷劑量、冷劑壓力等的變化以及儀表故障、設(shè)備和管道的凍堵等，都可以引起塔壓的變化。例如真空精餾的真空系統(tǒng)出了故障、塔頂冷凝器的冷卻劑突然停止等都會(huì)引起塔壓的升高。</p><p>　　對(duì)于常壓塔的壓力控制，主

49、要有以下三種方法：</p><p>　　(1) 對(duì)塔頂壓力在穩(wěn)定性要求不高的情況下，無(wú)需安裝壓力控制系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)在精餾設(shè)備(冷凝器或回流罐)上設(shè)置一個(gè)通大氣的管道，以保證塔內(nèi)壓力接近于大氣壓。</p><p>　　(2) 對(duì)塔頂壓力的穩(wěn)定性要求較高或被分離的物料不能和空氣接觸時(shí)，若塔頂冷凝器為全凝器時(shí)，塔壓多是靠冷劑量的大小來(lái)調(diào)節(jié)。</p><p>　　(3) 用調(diào)節(jié)

50、塔釜加熱蒸汽量的方法來(lái)調(diào)節(jié)塔釜的氣相壓力。</p><p>　　在生產(chǎn)中，當(dāng)塔壓變化時(shí)，控制塔壓的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)就會(huì)自動(dòng)動(dòng)作，使塔壓恢復(fù)正常。當(dāng)塔壓發(fā)生變化時(shí)，首先要判斷引起變化的原因，而不要簡(jiǎn)單地只從調(diào)節(jié)上使塔壓恢復(fù)正常，要從根本上消除變化的原因，才能不破壞塔的正常操作。如釜溫過(guò)低引起塔壓降低，若不提釜溫，而單靠減少塔頂采出來(lái)恢復(fù)正常塔壓，將造成釜液中輕組分大量增加。由于設(shè)備原因而影響了塔壓的正常調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)考慮改變其

51、它操作因素以維持生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)則要停。通過(guò)對(duì)精餾塔的全塔物料衡算，可以確定餾出液及釜液的流量及組成。</p><p><b>　　精餾塔的干擾因素</b></p><p>　　和其他化工過(guò)程一樣，精餾是在一定的物料平衡和能量平衡的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。一切因素均通過(guò)物料平衡和能量平衡影響塔的正常操作。影響物料平衡的因素包括進(jìn)料量和進(jìn)料成分的變化，頂部餾出物及底部出料的變化。影響

52、能量平衡的因素主要是進(jìn)料溫度或熱焓的變化，再沸器加熱量和冷凝器冷卻量的變化，此外還有塔的環(huán)境溫度等變化。同時(shí)，物料平衡和能量平衡之間又是相互影響的。要了解這些因素是如何影響精餾塔操作的，首先必須分析它的靜態(tài)規(guī)律，即研究其靜態(tài)特性。從而分析上述因素對(duì)精餾塔的動(dòng)態(tài)影響。 </p><p>　　1．精餾塔中靜態(tài)關(guān)系的分析</p><p>　　從物料平衡和能量關(guān)系出發(fā)，可得出它的總的物料平衡關(guān)系為

53、 </p><p>　　F=D＋B （2-2） </p><p>　　輕組分的物料平衡關(guān)系為 </p><p>　　Fz＝Dy＋Bx （2-3） </p><p>　　式中，F(xiàn)、D和B分別為進(jìn)料量、頂部餾出物量和塔底產(chǎn)品；z、y和x分別為進(jìn)料、頂部餾出物和底部產(chǎn)品中輕組分的含量。由以上兩式，可明顯看出進(jìn)料量F

54、在產(chǎn)品中的分配量（即D／F）是決定頂部和底部產(chǎn)品中輕組分含量y和x的關(guān)鍵因素。 </p><p>　　靜態(tài)下精餾塔的能量關(guān)系為 </p><p>　　QH+FHF＝QC＋DHD＋BHB （2-4） </p><p>　　式中，QH為再沸器加熱量，QC為冷凝器冷卻量，HP、HD和HB分別為進(jìn)料頂部、底部產(chǎn)品的比熱熔。在式中，每一項(xiàng)都影響著塔內(nèi)上升蒸汽的流量V

55、。對(duì)于一個(gè)既定的塔來(lái)講，V與F之比與塔的分離度S有關(guān)。即V／F一定時(shí)意味著塔分離度也一定。 </p><p>　　綜上所述，對(duì)于一個(gè)精餾塔來(lái)講，在進(jìn)料成分Z一定時(shí)，只要保持V／F和D／F一定（或者在F一定時(shí)保持D和V一定），這個(gè)塔的分離結(jié)果也就是產(chǎn)品成分y和x將被完全確定。而當(dāng)進(jìn)料成分變化時(shí)，為了保持產(chǎn)品成分不變，可以相應(yīng)調(diào)節(jié)D／F，以補(bǔ)償進(jìn)料成分變化的影響。塔內(nèi)上升蒸汽量V，在塔的提餾段是由再沸器加熱提供的，在

56、塔的精餾段還受到進(jìn)料熱熔的影響。當(dāng)冷凝器冷卻量Q增加時(shí)，必然會(huì)使更多的氣相變?yōu)橐合啵瑥亩档土怂?；同時(shí)使塔內(nèi)相同組分的平衡溫度下降，增加了再沸器兩側(cè)間的溫差，使再沸器提供的加熱量QH增加。正因如此，在進(jìn)料熱熔變化不大或可以忽略時(shí)，一般總把V的變化或V／F的變化，看作是由再沸器加熱量QH提供的。在多元精餾中，影響關(guān)系要復(fù)雜得多，當(dāng)進(jìn)料中某一組分的濃度變化時(shí)，必然使其他組分的濃度變化；從而使頂部及底部產(chǎn)品中各組分的濃度發(fā)生變化。當(dāng)進(jìn)料中幾

57、個(gè)組分濃度同時(shí)變化時(shí)，情況將更為復(fù)雜?？朔@些擾動(dòng)的控制手段卻只有靠D／F和V／F。此時(shí)僅有兩個(gè)關(guān)鍵組分可以控制，其余組分在產(chǎn)品中的分配情況主要由進(jìn)料濃度確定。 </p><p>　　2．影響精餾塔操作中質(zhì)量指標(biāo)的因素 </p><p>　　通過(guò)以上分析，可以看出，在精餾塔的操作過(guò)程中，影響其質(zhì)量指標(biāo)的主要干擾有以下幾種： </p><p>　?。╨）進(jìn)料流量F的波

58、動(dòng) </p><p>　　進(jìn)料量指進(jìn)入精餾塔物料的量，它的波動(dòng)通常很難避免。對(duì)于獨(dú)立的或位于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的起點(diǎn)的精餾塔控制可采用定值控制，則可使進(jìn)料流量保持恒定。但是，在一個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程中，精餾塔的處理量往往是上一工序的產(chǎn)出量。如果一定要使進(jìn)料量恒定，勢(shì)必要設(shè)置很大的中間貯槽進(jìn)行緩沖。二是采取在上一工序設(shè)置液位均勻控制系統(tǒng)來(lái)控制出料，使塔的進(jìn)料流量F波動(dòng)比較平穩(wěn)，從而避免劇烈的變化。 </p>&

59、lt;p>　　（2）進(jìn)料成分ZF的變化 </p><p>　　進(jìn)料成分取決于上一工序出料或原料情況，對(duì)精餾塔的控制系統(tǒng)來(lái)講，它是不可控的干擾。而針對(duì)進(jìn)料成分的較大變化，則必須重新設(shè)置控制變量。 </p><p>　?。?）進(jìn)料溫度 TF及進(jìn)料熱量 QF的變化 </p><p>　　進(jìn)料溫度通常是較為恒定的。假如不恒定，進(jìn)料溫度和進(jìn)料熱量的變化會(huì)影響到塔的焓平衡

60、，因此必須保持進(jìn)料溫度的恒定。工業(yè)上往往先將進(jìn)料預(yù)熱，通過(guò)溫度控制系統(tǒng)來(lái)使進(jìn)料溫度恒定。這對(duì)于進(jìn)料狀態(tài)全部是汽態(tài)或全部是液態(tài)時(shí)，可以保持進(jìn)料熱焓一定。當(dāng)進(jìn)料是汽液混相狀態(tài)時(shí)，則只有當(dāng)汽液兩相的比例恒定時(shí)，進(jìn)料熱焓才能恒定，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置熱焓控制的環(huán)節(jié)來(lái)維持。 </p><p>　?。?）再沸器加熱劑熱量的變化 </p><p>　　當(dāng)加熱劑是蒸汽時(shí)，加入熱量的變化往往是由蒸汽壓力的變化引起的

61、?？梢酝ㄟ^(guò)蒸汽總管設(shè)置壓力控制系統(tǒng)來(lái)加以克服，或者在串級(jí)控制系統(tǒng)的副回路中予以克服。 </p><p>　?。?）冷卻劑入口溫度及閥前壓力的變化 </p><p>　　冷卻劑量的變化會(huì)影響到回流量或回流溫度，它的變化主要是由于冷卻劑的壓力或溫度變化引起的。對(duì)于這類干擾，以閥前壓力波動(dòng)影響較大，控制中用壓力控制系統(tǒng)加以克服。 </p><p>　?。?）環(huán)境溫度的變化

62、 </p><p>　　精餾塔操作的環(huán)境溫度的變化一般不大，但在采用風(fēng)冷器作冷凝器時(shí)，則天氣驟變與晝夜溫差，對(duì)塔的操作影響較大，它會(huì)使回流量或回流溫度變化。為此，應(yīng)采用內(nèi)回流控制的方法予以克服。內(nèi)回流通常是指精餾塔的精餾段內(nèi)上一層塔盤向下一層塔盤流下的液體量，一般要控制內(nèi)回流為恒定量或按某一規(guī)律變化的操作。 </p><p>　　由上述分析可以看出，進(jìn)料流量和進(jìn)料成分的波動(dòng)是精餾塔操作的主

63、要干擾，這個(gè)干擾往往不可控。 </p><p>　　2.3 精餾工藝流程及控制目標(biāo)</p><p>　　精餾塔的控制目標(biāo)是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，回收率最高和能耗率最低，或使塔的總收益最大，或總體成本最小。一般來(lái)講應(yīng)滿足以下三方面要求。</p><p><b>　　保證質(zhì)量指標(biāo)</b></p><p>　　在精餾塔的

64、生產(chǎn)過(guò)程中，一般應(yīng)當(dāng)使塔頂或塔底產(chǎn)品中的一個(gè)產(chǎn)品符合工藝要求的純度，另一個(gè)產(chǎn)品的組分亦應(yīng)該保持在規(guī)定的范圍之內(nèi)。此時(shí)，應(yīng)取精餾塔塔頂或塔底的產(chǎn)品質(zhì)量作為被控變量，這種控制系統(tǒng)稱為精餾塔的質(zhì)量控制系統(tǒng)。</p><p>　　質(zhì)量控制系統(tǒng)需要應(yīng)用能測(cè)出產(chǎn)品組分的分析儀器設(shè)備。由于目前的被測(cè)物料種類繁多，市場(chǎng)上還不能提供相應(yīng)多種可用于實(shí)時(shí)測(cè)量的分析儀器設(shè)備。所以，直接的質(zhì)量控制系統(tǒng)目前應(yīng)用不多見(jiàn)，大多數(shù)情況下，是采用能

65、間接控制質(zhì)量的溫度系統(tǒng)來(lái)代替，實(shí)踐證明這樣的實(shí)踐辦法是可行的。</p><p><b>　　物料平衡和能量平衡</b></p><p>　　為了保證精餾塔的物料平衡和能量平衡，必須把進(jìn)塔之前的主要可控?cái)_動(dòng)竟可能預(yù)先克服，同時(shí)竟可能緩和一些不可控的主要擾動(dòng)。例如，可設(shè)置進(jìn)料的溫度控制、加熱機(jī)和冷卻劑的壓力控制、進(jìn)料量的均勻控制等。為了維持塔的物料平衡，必須控制塔頂鎦出液

66、和釜低采出量，使其之和等于進(jìn)料量，而且兩個(gè)采出量變化要緩慢，以保證精餾塔操作的平穩(wěn)。塔內(nèi)的持液量應(yīng)保持在規(guī)定的范圍內(nèi)波動(dòng)，控制好塔內(nèi)的壓力穩(wěn)定，對(duì)精餾塔的物料平衡和能量平衡是十分必要的。</p><p><b>　　約束條件</b></p><p>　　為了保證精餾塔的正常、安全運(yùn)行，操作時(shí)必須使某些操作參數(shù)限制在約束條件之內(nèi)。常用的精餾塔限制條件為液泛限、漏液限、壓

67、力限和臨界溫差限等。液泛限又稱氣相速度限，即塔內(nèi)氣相速度過(guò)高時(shí)，霧沫夾帶現(xiàn)象十分嚴(yán)重，實(shí)際上是液相從下面塔板上倒流到上面塔板，產(chǎn)生液泛會(huì)破壞塔的正常操作。漏液限又稱為氣相最小的速度限，當(dāng)氣相速度小于某一值時(shí)，將產(chǎn)生塔板漏液現(xiàn)象，塔板效率下降，最好能在稍低于液泛的速度下操作。套防止液泛和漏液現(xiàn)象，可以通過(guò)塔壓降或壓差來(lái)監(jiān)視氣相速度。壓力限是塔的操作壓力的限制，一般設(shè)最大操作壓力限，超限會(huì)影響塔內(nèi)的氣，液相平衡，嚴(yán)重超限甚至?xí)绊懓踩a(chǎn)。

68、臨界溫差限主要是指再沸器兩側(cè)的溫差，當(dāng)這一溫差低于臨界溫差時(shí)，傳熱系數(shù)急劇下降，傳熱量也隨之下降，就不能保證塔的正常傳熱的需要</p><p>　　精餾塔的基本控制方式是討論復(fù)雜和特殊控制方案乃至最優(yōu)控制的基礎(chǔ)，同時(shí)也是目前實(shí)際應(yīng)用中最常見(jiàn)的方案。精餾塔是一個(gè)多變量對(duì)象，因此如果將任意一個(gè)被調(diào)參數(shù)和任意一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)組成調(diào)節(jié)回路，就可能有許多調(diào)節(jié)方案。而產(chǎn)品質(zhì)量往往是精餾過(guò)程的主要目標(biāo)，因此，在基本控制方案中，以產(chǎn)

69、品質(zhì)量指標(biāo)來(lái)選取調(diào)節(jié)參數(shù)，一種是采用溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)，一種是采用產(chǎn)品成分等作為直接質(zhì)量指標(biāo)。 </p><p>　?。╨）按提餾段指標(biāo)的控制方案 </p><p>　　如果對(duì)釜底出料的成分要求高于塔頂出料，塔頂或精餾段板上溫度不能很好地反映組分變化和實(shí)際操作回流比大于幾倍最小回流比時(shí)，可采用提餾段控制。提餾段溫度是衡量質(zhì)量指標(biāo)的間接指標(biāo)，而以改變?cè)俜衅骷訜崃孔鳛榭刂剖侄蔚姆桨?，就是提餾

70、段溫控。 </p><p>　　圖2-2常見(jiàn)的提餾段溫控方案</p><p>　　圖2-2是常見(jiàn)的提餾段溫控的一個(gè)方案。該方案以提餾段塔板溫度為被控變量，加熱蒸汽量為操縱變量。除了這個(gè)主要控制系統(tǒng)外，還設(shè)有若干個(gè)輔助控制系統(tǒng)；進(jìn)料量F為定值控制或用均值控制系統(tǒng)；對(duì)塔底采出量B和塔頂餾出物D，按物料平衡關(guān)系分別設(shè)有塔底與回流罐的液位控制器作均勻控制；為維持塔壓恒定，在塔頂設(shè)置壓力控制系統(tǒng)，控

71、制手段是控制冷凝器的冷卻量；提餾段溫控時(shí)，回流量采用定值控制，且回流量應(yīng)足夠大，以便當(dāng)塔的處理量最大時(shí)，仍能保持塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)在規(guī)定的范圍內(nèi)。</p><p>　　提餾段溫控由于采用了提餾段溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)。因此，它能夠較直接地反映提餾段產(chǎn)品情況。將提餾段恒定后，就能較好地保證塔底產(chǎn)品的質(zhì)量。</p><p>　　對(duì)于液相進(jìn)料時(shí)，進(jìn)料量或進(jìn)料成分的變化很快影響塔底的成分，而提餾段溫

72、控比較及時(shí)，動(dòng)態(tài)過(guò)程也比較快。提餾段溫控的一個(gè)特點(diǎn)是回流量足夠大，因而在保持塔底質(zhì)量的前提下，仍能保持塔頂質(zhì)量，因此即使塔頂產(chǎn)品質(zhì)量要求比塔底嚴(yán)格時(shí)，仍可采用提餾段溫控。</p><p>　?。?）按精餾段指標(biāo)的控制方案</p><p>　　如果對(duì)塔頂出料的成分要求高于釜底出料時(shí)，或者全部為氣相進(jìn)料時(shí)，或當(dāng)塔底提餾段板上的溫度不能很好地反映產(chǎn)品組分變化時(shí)，則可采用精餾段控制。精餾段溫度也是

73、衡量質(zhì)量指標(biāo)的間接指標(biāo)，它是以改變回流量作為控制手段的方案，稱為精餾段溫控。</p><p>　　除了上述主要控制系統(tǒng)外，精餾段溫控還設(shè)有若干個(gè)輔助控制系統(tǒng)。對(duì)進(jìn)料量、塔壓、塔底采出量與塔頂餾出液的控制方案，與提餾段溫控時(shí)相同。在精餾段溫控時(shí)，再沸器加熱量應(yīng)維持一定，而且足夠大，以使塔在最大處理量時(shí)，仍能保持塔底產(chǎn)品的質(zhì)量。</p><p>　　由于采用了精餾段溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)，因此它

74、能較直接地反映精餾段的產(chǎn)品情況。當(dāng)精餾段恒定后，能較好地保證塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量。對(duì)于動(dòng)態(tài)氣相進(jìn)料時(shí)，其進(jìn)料量的變化過(guò)程也比較快，采用精餾段溫控就比較及時(shí)。</p><p>　　提餾段和精餾段溫控方案，分別以塔底和塔頂?shù)臏囟茸鳛楸豢刈兞?。?dāng)要分離的產(chǎn)品純度較高時(shí)，由于塔頂或塔底的溫度變化及其相鄰塔之間的溫度相差均很小，這就要求有非常靈敏的測(cè)溫裝置，同時(shí)對(duì)溫控的調(diào)節(jié)精度都有很高的要求，但實(shí)際上卻很難做到。解決這一問(wèn)題的方

75、法，是取精餾塔的靈敏板的溫度作為被控變量。</p><p>　　第三章 自動(dòng)控制裝置的確定</p><p>　　3.1 PLC、DCS、FCS三大控制系統(tǒng)概述</p><p>　　3.1.1 PLC</p><p>　　PLC是可編程控制器，是一種數(shù)字用算操作的電子系統(tǒng)，為了在專業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)

76、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的設(shè)計(jì)。 </p><p>　　3.1.2 DCS</p><p&

77、gt;　　DCS是分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System)的簡(jiǎn)稱，國(guó)內(nèi)一般習(xí)慣稱為集散控制系統(tǒng)。它是一個(gè)由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便。DCS具有以下特點(diǎn)： </p><p>

78、;<b>　　高可靠性 </b></p><p>　　由于DCS將系統(tǒng)控制功能分散在各臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)，因此某一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的故障不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)其它功能的喪失。此外，由于系統(tǒng)中各臺(tái)計(jì)算機(jī)所承擔(dān)的任務(wù)比較單一，可以針對(duì)需要實(shí)現(xiàn)的功能采用具有特定結(jié)構(gòu)和軟件的專用計(jì)算機(jī)，從而使系統(tǒng)中每臺(tái)計(jì)算機(jī)的可靠性也得到提高。 </p><p><b>　　

79、開(kāi)放性</b></p><p>　　DCS采用開(kāi)放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中各臺(tái)計(jì)算機(jī)采用局域網(wǎng)方式通信，實(shí)現(xiàn)信息傳輸，當(dāng)需要改變或擴(kuò)充系統(tǒng)功能時(shí)，可將新增計(jì)算機(jī)方便地連入系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)或從網(wǎng)絡(luò)中卸下，幾乎不影響系統(tǒng)其他計(jì)算機(jī)的工作。 </p><p><b>　　靈活性 </b></p><p>　　通過(guò)組態(tài)軟件根據(jù)不同

80、的流程應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行軟硬件組態(tài)，即確定測(cè)量與控制信號(hào)及相互間連接關(guān)系、從控制算法庫(kù)選擇適用的控制規(guī)律以及從圖形庫(kù)調(diào)用基本圖形組成所需的各種監(jiān)控和報(bào)警畫面，從而方便地構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)。 </p><p><b>　　易于維護(hù)</b></p><p>　　功能單一的小型或微型專用計(jì)算機(jī)，具有維護(hù)簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn)，當(dāng)某一局部或某個(gè)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以在不影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的

81、情況下在線更換，迅速排除故障。 </p><p><b>　　協(xié)調(diào)性 </b></p><p>　　各工作站之間通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳送各種數(shù)據(jù)，整個(gè)系統(tǒng)信息共享，協(xié)調(diào)工作，以完成控制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。 </p><p><b>　　控制功能齊全</b></p><p>　　控制算法豐富，集連續(xù)控制

82、、順序控制和批處理控制于一體，可實(shí)現(xiàn)串級(jí)、前饋、解耦、自適應(yīng)和預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。 DCS的構(gòu)成方式十分靈活，可由專用的管理計(jì)算機(jī)站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場(chǎng)控制站和數(shù)據(jù)采集站等組成，也可由通用的服務(wù)器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和可編程控制器構(gòu)成。 處于底層的過(guò)程控制級(jí)一般由分散的現(xiàn)場(chǎng)控制站、數(shù)據(jù)采集站等就地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制，并通過(guò)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳送到生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)計(jì)算機(jī)。生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)對(duì)來(lái)自過(guò)程控制級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行

83、集中操作管理，如各種優(yōu)化計(jì)算、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、故障診斷、顯示報(bào)警等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，DCS可以按照需要與更高性能的計(jì)算機(jī)設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的集中管理功能，如計(jì)劃調(diào)度、倉(cāng)儲(chǔ)管理、能源管理等。</p><p>　　3.1.3 FCS</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）是在DCS/PLC基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線是‘‘從控制室連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的雙向穿行數(shù)字通信總線”。

84、現(xiàn)場(chǎng)總線的“現(xiàn)場(chǎng)”更多的是指現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，而不是指位置。FCS主要特點(diǎn)是采用總線標(biāo)準(zhǔn)，一種類型的總線，其總線協(xié)議一經(jīng)確定，相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)與有關(guān)的設(shè)備也就被確定。開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)具有高度的互操作性。FCS既是一個(gè)開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)，又是一個(gè)全分布式的控制系統(tǒng)。</p><p>　　三大控制系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)</p><p>　　3.2.1 PLC</p><p>　　（1

85、）從開(kāi)關(guān)量控制發(fā)展到順序控制，運(yùn)算處理，是從下往上的。</p><p>　　（2）具備邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)算控制、步進(jìn)(順序)控制、連續(xù)PID控制、數(shù)據(jù)處理能力、通信和連網(wǎng)等多功能。</p><p>　?。?）可用一臺(tái)PC為主站，多臺(tái)同型PLC為從站。</p><p>　?。?）也可用一臺(tái)PLC為主站，多臺(tái)同型PLC為從站，構(gòu)成PLC網(wǎng)絡(luò)。較之用PC作為主站方便之

86、處是：用戶編輯時(shí)只需按說(shuō)明書編寫，不需要知道通信協(xié)議。</p><p>　?。?）PLC網(wǎng)絡(luò)既可作為獨(dú)立DCS/TDCS，也可作為DCS/TDCS的子系統(tǒng)。</p><p>　?。?）主要用于工程中的順序控制，新型PLC也兼有閉環(huán)控制功能。</p><p>　　3.2.2 DCS</p><p>　　DCS是計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高

87、度結(jié)合的產(chǎn)物。DCS通常采用若干個(gè)控制器（過(guò)程站）對(duì)一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的眾多控制點(diǎn)進(jìn)行控制，各控制器間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接并可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。操作采用計(jì)算機(jī)操作站，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與控制器連接，收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，傳達(dá)操作指令。因此，DCS的主要特點(diǎn)歸結(jié)為一句話就是:集中控制，分散管理。</p><p><b>　　DCS控制系統(tǒng)圖</b></p><p>　　DCS的硬件系統(tǒng)主要由集中操作管理

88、裝置、分散過(guò)程控制裝置和通信接口設(shè)備等組成。通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將這些硬件設(shè)備連接起來(lái)，共同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分散控制和集中監(jiān)視、操作及管理等功能。  現(xiàn)場(chǎng)控制站中的主要設(shè)備是現(xiàn)場(chǎng)控制單元?，F(xiàn)場(chǎng)控制單元式DCS直接與生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行信息交互的IO處理系統(tǒng)，它的主要任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理，對(duì)被控對(duì)象實(shí)施閉環(huán)反饋控制、順序控制和批量控制。用戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求，選擇配置不同的現(xiàn)場(chǎng)控制單元構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)控制站。它可以是以面向連續(xù)生產(chǎn)的過(guò)程控制為

89、主，輔以順序邏輯控制，構(gòu)成的一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜控制方案的現(xiàn)場(chǎng)控制站；也可以是以順序控制、連鎖控制功能為主的現(xiàn)場(chǎng)控制站；還可以是一個(gè)對(duì)大批量過(guò)程信號(hào)進(jìn)行總體信息采集的現(xiàn)場(chǎng)控制站。 　　現(xiàn)場(chǎng)控制站是一個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī)檢測(cè)控制系統(tǒng)。由于它是專為過(guò)程檢測(cè)、控制而設(shè)計(jì)的通用型設(shè)備，所以其機(jī)柜、電源、輸入輸出通道和控制計(jì)算機(jī)等，與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有所不同。</p><p>　　3.2.3 FCS</p>

90、<p>　?。?）FCS是3C技術(shù)（Communication，Computer，Control）的融合?；救蝿?wù)是：本質(zhì)（本征）安全、危險(xiǎn)區(qū)域、易變過(guò)程、難以對(duì)付的非常環(huán)境。</p><p>　　（2）用全數(shù)字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控制裝置。</p><p>　?。?）用兩根線連接分散的現(xiàn)場(chǎng)儀表、控制裝置、取代每臺(tái)儀表的兩根線?！艾F(xiàn)場(chǎng)控制”取代“分散控

91、制”；數(shù)據(jù)的傳輸采用“總線”方式。</p><p>　?。?）從控制室到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的雙向數(shù)字通信總線，是互聯(lián)的、雙向的、串行多接點(diǎn)、開(kāi)放的數(shù)字通信系統(tǒng)取代單向的、單點(diǎn)、并行、封閉的模擬系統(tǒng)。</p><p>　?。?）分散的虛擬控制站取代集中的控制站。</p><p>　?。?）把微機(jī)處理器傳人3現(xiàn)場(chǎng)自控設(shè)備，使設(shè)備具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，信號(hào)傳輸精度高，遠(yuǎn)程傳輸

92、。實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸全數(shù)字化、控制功能分散、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一全開(kāi)放。</p><p>　?。?）可連接局域網(wǎng)，又可與Internet相通。即時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)又是控制網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　3.3 三大控制系統(tǒng)的比較</p><p>　　3.3.1 DCS與PLC</p><p>　　DCS是一個(gè)系統(tǒng)，硬件上包括現(xiàn)場(chǎng)控制器、操作員站計(jì)算機(jī)、工程師站

93、計(jì)算機(jī)以及聯(lián)系它們的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。DCS通常提供完整的系統(tǒng)給用戶，軟件上是一個(gè)整體方案，采用一個(gè)統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)環(huán)境，解決的是一個(gè)系統(tǒng)的所有技術(shù)問(wèn)題，系統(tǒng)各部分之間結(jié)合嚴(yán)密。DCS是分布式控制，擁有全局統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)。DCS開(kāi)發(fā)控制算法采用儀表技術(shù)人員熟悉的風(fēng)格，儀表人員很容易將P&I圖轉(zhuǎn)化成DCS提供的控制算法。DCS在復(fù)雜的過(guò)程控制中占優(yōu)勢(shì)，在發(fā)展的過(guò)程中也是各廠家自成體系，大部分的DCS的通信協(xié)議盡管不盡相同，但操作級(jí)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)不約而同

94、的選擇了以太網(wǎng)，采用標(biāo)準(zhǔn)或變形的TCP/IP協(xié)議，這樣就提供了很方便的可擴(kuò)展能力。在這種網(wǎng)絡(luò)中，控制器、計(jì)算機(jī)均作為一個(gè)結(jié)點(diǎn)存在，只要網(wǎng)絡(luò)到達(dá)的地方，就可以隨意增減結(jié)點(diǎn)數(shù)量和布置結(jié)點(diǎn)位置。另外，基于Windows系統(tǒng)的OPC、DDE等開(kāi)放協(xié)議，各系統(tǒng)也可很方便的通信，實(shí)現(xiàn)資源共享。</p><p>　　PLC只是一個(gè)裝置，硬件上等同于DCS中的現(xiàn)場(chǎng)控制器，要構(gòu)成系統(tǒng)還需要上位SCADA系統(tǒng)和與之相連的網(wǎng)絡(luò)，并需要

95、系統(tǒng)集成。軟件上是一個(gè)局部方案，譫語(yǔ)站之間組織松散。PLC用于過(guò)程控制需要不同的開(kāi)發(fā)環(huán)境，首相要對(duì)PLC進(jìn)行邏輯開(kāi)發(fā)，再通過(guò)相應(yīng)的上位機(jī)軟件建立于PLC相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后進(jìn)行流程圖畫面的開(kāi)發(fā)。PLC采用梯形圖邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制，對(duì)于儀表人員來(lái)說(shuō)相對(duì)困難，尤其是復(fù)雜回路的算法，不如DCS實(shí)現(xiàn)起來(lái)方便。對(duì)于PLC系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般沒(méi)有或很少有擴(kuò)展的需求，也很少有兼容性的要求。因?yàn)镻LC系統(tǒng)一般針對(duì)于設(shè)備來(lái)使用。而且PLC一般都采用專用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)

96、構(gòu)。在通信功能及管理能力方面都不及DCS。</p><p>　　DCS與PLC硬件可靠性差不多。PLC的優(yōu)勢(shì)在于軟件方面，它采用的是順序掃描機(jī)制，在高速的順序控制中占主導(dǎo)地位。PLC的循環(huán)周期在10ms左右，而DCS控制站在500ms左右。</p><p>　　PLC的開(kāi)放性更好，不同廠商的產(chǎn)品互聯(lián)性好。作為產(chǎn)品，其獨(dú)立工作的能力更強(qiáng)。DCS實(shí)現(xiàn)順序連鎖功能相對(duì)于PLC來(lái)講是弱勢(shì)，且邏輯執(zhí)

97、行速度不如PLC。相對(duì)而言，PIC構(gòu)成的系統(tǒng)成本更低。DCS的現(xiàn)場(chǎng)控制站層通常采用集中式控制，盡管支持遠(yuǎn)程分布式I/O，但由于成本原因，很少采用。而PLC基于現(xiàn)場(chǎng)總線的遠(yuǎn)程分布式I/O體積小，更靈活易用，更有效的節(jié)省接線成本。</p><p>　　DCS雖然通信及管理能力較強(qiáng)，但體積大，價(jià)格相對(duì)較高。PLC與DCS技術(shù)，它們各自有明顯的優(yōu)勢(shì)及略勢(shì)，在這種情況下，用戶期望得到一種集PLC與DCS優(yōu)點(diǎn)于一體的控制系統(tǒng)

98、。這種PLC與DCS結(jié)合的混合式控制系統(tǒng)應(yīng)既能完美的實(shí)現(xiàn)邏輯及順序控制，又能很好地完成過(guò)程控制，同時(shí)還應(yīng)具有管理功能，且體積小，價(jià)格較低，可靠性高的特點(diǎn)。</p><p>　　3.3.2 FCS與DCS</p><p>　　FCS是DCS/PLC繼承發(fā)展的結(jié)果。它在很多方面繼承了DCS/PLC成熟技術(shù)。例如在人機(jī)界面操作站、基于IEC61131-3編程組態(tài)方法、熱備冗余思想和方法、遠(yuǎn)程I

99、/O、現(xiàn)場(chǎng)變送器和閥門定位器等儀表的兩線制供電、本質(zhì)安全等防爆方面。但是FCS相對(duì)于DCS/PLC的技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，超越了DCS/PLC的框架，也不再稱為“改進(jìn)了的DCS/PLC”。</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)總線把專用微處理器植入傳統(tǒng)的測(cè)量控制儀表，是他們各自都具有獨(dú)立承擔(dān)某些控制、數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力。提高信號(hào)的測(cè)量、控制、傳輸精度和速度，同時(shí)豐富信息的內(nèi)容?，F(xiàn)場(chǎng)總線可采用多種傳輸介質(zhì)，如用普通電纜、

100、雙絞線、光纖、紅外線，甚至電力傳輸線等，把多個(gè)測(cè)量控制儀表、計(jì)算機(jī)等作為結(jié)點(diǎn)連接成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在現(xiàn)場(chǎng)總線的環(huán)境下，借助現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段以及與之有通信連接的其他網(wǎng)段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息共享，實(shí)現(xiàn)異地遠(yuǎn)程控制?，F(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備與傳統(tǒng)自控設(shè)備相比，拓寬了信息內(nèi)容，提供傳統(tǒng)儀表所不能提供的如閥門開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)、故障診斷等信息，便于操作管理人員更好、更深入地了解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和自控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　FCS最深刻的改變是

101、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。其本質(zhì)特征是使擁有現(xiàn)場(chǎng)總線通信能力的智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，這些通信智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)通信，不僅具有縱向（與系統(tǒng)）通信能力，也具有橫向（結(jié)點(diǎn)之間）通信的能力。FCS比DCS更好地體現(xiàn)了“信息集中，控制分散”的思想。與傳統(tǒng)的DCS相比，F(xiàn)CS具有高度的分散性，它可以由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成自制的控制回路。由于DCS的不徹底的開(kāi)放性，不同廠家的產(chǎn)品不能互換、互聯(lián)、限制了用戶的選擇范圍。而FCS具有開(kāi)放性，遵循公開(kāi)統(tǒng)一

102、的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互操作性和互換性。也就是說(shuō)用戶可以把遵守相同標(biāo)準(zhǔn)的不同廠家、不同品牌、功能相同的產(chǎn)品集成在同一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，構(gòu)成FCS，并可在同功能的產(chǎn)品之間進(jìn)行相互替換，使用戶具有自控設(shè)備選擇、集成的主動(dòng)權(quán)。系統(tǒng)的通信協(xié)議一致公開(kāi)，各不同廠家的設(shè)備之間可實(shí)現(xiàn)信息交換，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線可組成開(kāi)放互聯(lián)系統(tǒng)。</p><p>　　DCS一般多為模擬數(shù)字混合系統(tǒng)，F(xiàn)CS則是分步式網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)。DCS采用獨(dú)家封閉的通信

103、協(xié)議，而FCS采用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議。DCS屬于多級(jí)分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，F(xiàn)CS則為分散控制結(jié)構(gòu)。故FCS比傳統(tǒng)DCS性能好，準(zhǔn)確度高，誤碼率低。FCS相對(duì)于DCS組態(tài)簡(jiǎn)單，由于結(jié)構(gòu)、性能標(biāo)準(zhǔn)化，更加便于安裝、運(yùn)行和維護(hù)。</p><p><b>　　3.4發(fā)展前景</b></p><p>　　DCS當(dāng)前正面臨這FCS技術(shù)的挑戰(zhàn)。盡管現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)不理想，但是作為一種技術(shù)趨勢(shì)

104、已經(jīng)是不可阻擋。目前各家公司都采用將自己DCS和各種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議通過(guò)接口設(shè)備實(shí)現(xiàn)連接的過(guò)渡方式，雖然在一個(gè)系統(tǒng)里，同一種現(xiàn)場(chǎng)總線的不同廠家的現(xiàn)場(chǎng)儀表與DCS之間、不同類型現(xiàn)場(chǎng)總線之間的可互操作性問(wèn)題還時(shí)有發(fā)生，但目前FCS在國(guó)際上已經(jīng)有超過(guò)4000個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行，有的系統(tǒng)結(jié)點(diǎn)達(dá)到1000點(diǎn)以上的規(guī)模。我國(guó)已經(jīng)投入運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)也已經(jīng)接近100個(gè)?？梢哉f(shuō)，它已進(jìn)入實(shí)用時(shí)期。</p><p>　　第四章 確定控制方

105、案和儀表回路圖設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 控制方案的確定</p><p>　　要進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的自控方案設(shè)計(jì)，必須先要了解生產(chǎn)過(guò)程的構(gòu)成及特點(diǎn)。過(guò)程工業(yè)中總是圍繞核心生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行的，如化工生產(chǎn)過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程、生化過(guò)程中的生化反應(yīng)過(guò)程、石化過(guò)程中的催化裂解過(guò)程等。化工工業(yè)是典型的過(guò)程工業(yè)，下面以化工生產(chǎn)過(guò)程為例來(lái)描述。</p><p>　　化工生產(chǎn)過(guò)程以化學(xué)

106、反應(yīng)為主，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中所需的化工原料，首先被送入輸入設(shè)備。原料由輸入設(shè)備進(jìn)入前處理過(guò)程，對(duì)原料進(jìn)行分離或精制，使它符合化學(xué)反應(yīng)對(duì)原料提出的要求和規(guī)格。化學(xué)反應(yīng)后的生成物進(jìn)入后處理過(guò)程，在此將半成品提純?yōu)楹细竦漠a(chǎn)品，并回收未反應(yīng)的原料和副產(chǎn)品，然后進(jìn)入輸出設(shè)備中儲(chǔ)存。同時(shí)，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)及前、后處理過(guò)程的需要，還需要由公用工程從外部提供必要的水、電、汽，以及冷量等能源。有時(shí)，化工生產(chǎn)過(guò)程還包括能量回收和三廢處理系統(tǒng)等附加部分。</p

107、><p>　　控制方案的確定主要包括如下內(nèi)容：正確選定所需的檢測(cè)點(diǎn)及其安裝位置；合理設(shè)計(jì)各控制系統(tǒng)，選擇必要的被控變量和恰當(dāng)?shù)牟倏v變量；生產(chǎn)安全保護(hù)系統(tǒng)的建立，包括聲、光的信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)及其他保護(hù)性的設(shè)計(jì)。</p><p>　　4.2設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)比較</p><p>　　設(shè)計(jì)工作除了要在技術(shù)上可靠、先進(jìn)外，還必須考慮到經(jīng)濟(jì)上的合理性。所以，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)在深

108、入實(shí)際調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性的比較。自控水平的提高將會(huì)增加儀表等軟、硬件投資，但可能通過(guò)改變操作等方面提高生產(chǎn)效益，獲得更高收益。但是，盲目追求技術(shù)的先進(jìn)性而無(wú)視其實(shí)現(xiàn)過(guò)程的可操作性及實(shí)際控制效果的提高程度，將會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的損失。此外，自動(dòng)化水平的高低也應(yīng)從工程實(shí)際出發(fā)，對(duì)于不同規(guī)模和類型的工程，做出相應(yīng)的選擇，使技術(shù)和經(jīng)濟(jì)得到統(tǒng)一。</p><p><b>　　4.3自動(dòng)控制方案&l

109、t;/b></p><p>　　精餾塔的基本控制方式是討論復(fù)雜和特殊控制方案乃至最優(yōu)控制的基礎(chǔ)，同時(shí)也是目前實(shí)際應(yīng)用中最常見(jiàn)的方案。精餾塔是一個(gè)多變量對(duì)象，因此如果將任意一個(gè)被調(diào)參數(shù)和任意一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)組成調(diào)節(jié)回路，就可能有許多調(diào)節(jié)方案。而產(chǎn)品質(zhì)量往往是精餾過(guò)程的主要目標(biāo)，因此，在基本控制方案中，以產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)來(lái)選取調(diào)節(jié)參數(shù)，一種是采用溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)，一種是采用產(chǎn)品成分等作為直接質(zhì)量指標(biāo)。 </p