约束条件

   为保证正常操作，需规定某些参数的极限值，并作为约束条件。塔内气体的流速过低时，对于某些筛板精馏塔会产生漏液现象，从而影响操作降低塔板效率；考虑到因冷凝器冷却量和环境等扰动因素而使能量平衡可能破坏，从而使塔压变化，因此在塔顶设置压力调节系统。而流速过高易产生液泛，将完全破坏塔的操作。由于塔板上液层，气相通过液层的阻力增大，因而可用测量差压的方法检测塔的液泛现象。当压差过高时，则通过差压控制系统减小气体流速。每个精馏塔都存在着一个1大操作压力限制，超过这个压力，塔的安全就没有保障。为精馏过程提供能量的再沸器和冷凝器，也都存在一定限制。再沸器的加热，受塔压和再沸器中液相介质1大汽化率的影响；同时再沸器两侧间的温差不能超过其临界温差，否则会导致给热系数下降，传热量降低。对冷凝器冷却能力影响1大的是冷却介质的温度。而在介质条件不变时，又与塔的操作压力有关；同时馏出产品组份的变化也将影响到冷凝器的冷却能力限制。在确定精馏塔的控制方案时，必须考虑到上述的约束条件，以使精馏塔工作于正常操作区内。

对于一个精馏塔来讲，在进料成分Z一定时，只要保持V／F和D／F一定（或者在F一定时保持D和V一定），这个塔的分离结果也就是产品成分y和x将被完全确定。而当进料成分变化时，为了保持产品成分不变，可以相应调节D／F，以补偿进料成分变化的影响。塔内上升蒸汽量V，在塔的提馏段是由再沸器加热提供的，在塔的精馏段还受到进料热熔的影响。当冷凝器冷却量Q增加时，必然会使更多的气相变为液相，从而降低了塔压；同时使塔内相同组分的平衡温度下降，增加了再沸器两侧间的温差，使再沸器提供的加热量QH增加。正因如此，在进料热熔变化不大或可以忽略时，一般总把V的变化或V／F的变化，看作是由再沸器加热量QH提供的。在多元精馏中，影响关系要复杂得多，当进料中某一组分的浓度变化时，必然使其他组分的浓度变化；从而使顶部及底部产品中各组分的浓度发生变化。当进料中几个组分浓度同时变化时，情况将更为复杂。克服这些扰动的控制手段却只有靠D／F和V／F。此时仅有两个关键组分可以控制，其余组分在产品中的分配情况主要由进料浓度确定。发酵成熟醪中的不溶性悬浮物质，如酵母菌体、纤维、淀粉及析出的无机盐形成晶核，加速了处于饱和状态下的无机盐、有机盐、糖、糊精、可溶性蛋白质等的析出。

影响精馏塔操作中质量指标的因素

   通过以上分析，可以看出，在精馏塔的操作过程中，影响其质量指标的主要干扰有以下几种：

   （l）进料流量F的波动

   进料量指进入精馏塔物料的量，它的波动通常很难避免。对于独立的或位于整个生产过程的起点的精馏塔控制可采用定值控制，则可使进料流量保持恒定。但是，在一个连续的生产过程中，精馏塔的处理量往往是上一工序的产出量。如果一定要使进料量恒定，势必要设置很大的中间贮槽进行缓冲。二是采取在上一工序设置液位均匀控制系统来控制出料，使塔的进料流量F波动比较平稳，从而避免剧烈的变化。由此可见，除了要考虑使产品符合规格外，还应同时考虑产品的产量和能量消耗。

   （2）进料成分ZF的变化

   进料成分取决于上一工序出料或原料情况，对精馏塔的控制系统来讲，它是不可控的干扰。而针对进料成分的较大变化，则必须重新设置控制变量。

   （3）进料温度 TF及进料热量 QF的变化

   进料温度通常是较为恒定的。假如不恒定，进料温度和进料热量的变化会影响到塔的焓平衡，因此必须保持进料温度的恒定。工业上往往先将进料预热，通过温度控制系统来使进料温度恒定。这对于进料状态全部是汽态或全部是液态时，可以保持进料热焓一定。当进料是汽液混相状态时，则只有当汽液两相的比例恒定时，进料热焓才能恒定，必要时应设置热焓控制的环节来维持。对于D／F和V／F的控制，由顶部产品量D、再沸器加热蒸汽量和进料量F分别组成比值控制系统。

   （4）再沸器加热剂热量的变化

   当加热剂是蒸汽时，加入热量的变化往往是由蒸汽压力的变化引起的。可以通过蒸汽总管设置压力控制系统来加以克服，或者在串级控制系统的副回路中予以克服。

   （5）冷却剂入口温度及阀前压力的变化

   冷却剂量的变化会影响到回流量或回流温度，它的变化主要是由于冷却剂的压力或温度变化引起的。对于这类干扰，以阀前压力波动影响较大，控制中用压力控制系统加以克服。

   （6）环境温度的变化

   精馏塔操作的环境温度的变化一般不大，但在采用风冷器作冷凝器时，则天气骤变与昼夜温差，对塔的操作影响较大，它会使回流量或回流温度变化。为此，应采用内回流控制的方法予以克服。内回流通常是指精馏塔的精馏段内上一层塔盘向下一层塔盘流下的液体量，一般要控制内回流为恒定量或按某一规律变化的操作。概述：1、本设备有间歇式和连续式两种形式，主要由塔釜、塔身、冷凝器、平衡罐、流量计等部件组成。

   由上述分析可以看出，进料流量和进料成分的波动是精馏塔操作的主要干扰，这个干扰往往不可控。

按精馏段指标的控制方案

   如果对塔顶出料的成分要求高于釜底出料时，或者全部为气相进料时，或当塔底提馏段板上的温度不能很好地反映产品组分变化时，则可采用精馏段控制。精馏段温度也是衡量质量指标的间接指标，它是以改变回流量作为控制手段的方案，称为精馏段温控。  

   除了上述主要控制系统外，精馏段温控还设有若干个辅助控制系统。对进料量、塔压、塔底采出量与塔顶馏出液的控制方案，与提馏段温控时相同。在精馏段温控时，再沸器加热量应维持一定，而且足够大，以使塔在1大处理量时，仍能保持塔底产品的质量。

   由于采用了精馏段温度作为间接质量指标，因此它能较直接地反映精馏段的产品情况。当精馏段恒定后，能较好地保证塔顶产品的质量。对于动态气相进料时，其进料量的变化过程也比较快，采用精馏段温控就比较及时。

   提馏段和精馏段温控方案，分别以塔底和塔顶的温度作为被控变量。当要分离的产品纯度较高时，由于塔顶或塔底的温度变化及其相邻塔之间的温度相差均很小，这就要求有非常灵敏的测温装置，同时对温控的调节精度都有很高的要求，但实际上却很难做到。解决这一问题的方法，是取精馏塔的灵敏板的温度作为被控变量。则从物料平衡和能量关系出发，可得出它的总的物料平衡关系为F=D＋B（9）轻组分的物料平衡关系为Fz＝Dy＋Bx（10）式中，F、D和B分别为进料量、顶部馏出物量和塔底产品。

   所谓灵敏板，是指当塔的操作受到扰动或控制作用时，各板上的物料组分和温度变化1大的那块塔板。当产品组分变化时，在灵敏板处可获得1大的的温度变化值，所以，以灵敏板温度进行控制时，塔的产品纯度可以得到保证。