精馏塔工艺要求和约束条件

   要对精馏塔实施有效的自动控制，必须首先了解精馏塔的控制目标。精馏塔的控制目标一般从质量指标、产品产量和能量消耗三方面考虑。任何精馏塔的操作情况同时受约束条件的制约，因此，在考虑精馏塔控制方案时一定要把这些因素考虑进去。

   1．质量指标

   质量指标（即产品纯度）必须符合规定的要求。一般应使塔顶或塔底产品之一达到规定的纯度，要求另一个产品也应该维持在规定的范围之内，或者塔项和塔底的产品均保证一定的纯度要求。如果产品质量不合格，它的价值就将远远低于合格产品。但决不是说质量越高越好。这样，当塔的处理量下降而使热负荷降低或冷凝器冷却介质温度下降时，塔压将维持在比设计要求低的数值。由于质量超过规定，产品的价值并不因此而增加；而产品产量却可能下降，同时操作成本主要是能量消耗会增加很多。因此，总的价值反倒下降了。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．产品产量指标

   在达到一定质量指标要求的前提下，应得到尽可能高的产量，从而使产品的回收率提高。这对于提高经济效益显然是有利的。

   产品的回收率定义为产品量与进料中该产品组分的量之比。即：

           Ri=P/Fzi                                      （8）

   生产效益除了产品纯度与产品回收率之间的关系，还必须考虑能量消耗因素。由精馏原理可知，用精馏搭进行混合物的分离是要消耗一定能量的；要使分离的产品质量越高，产品产量越多，所需的能量也就越大。

精馏塔的干扰因素

   和其他化工过程一样，精馏是在一定的物料平衡和能量平衡的基础上进行的。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。一切因素均通过物料平衡和能量平衡影响塔的正常操作。影响物料平衡的因素包括进料量和进料成分的变化，顶部馏出物及底部出料的变化。影响能量平衡的因素主要是进料温度或热焓的变化，再沸器加热量和冷凝器冷却量的变化，此外还有塔的环境温度等变化。同时，物料平衡和能量平衡之间又是相互影响的。要了解这些因素是如何影响精馏塔操作的，首先必须分析它的静态规律，即研究其静态特性。从而分析上述因素对精馏塔的动态影响。

   1．精馏塔中静态关系的分析

   图15为精馏塔的物料流程图，可简单地视其于为二元精馏。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；z、y和x分别为进料、顶部馏出物和底部产品中轻组分的含量。由以上两式，可明显看出进料量F在产品中的分配量（即D／F）是决定顶部和底部产品中轻组分含量y和x的关键因素。

   静态下精馏塔的能量关系为

   QH+FHF＝QC＋DHD＋BHB      （11）

式中，QH为再沸器加热量，QC为冷凝器冷却量，HP、HD和HB分别为进料顶部、底部产品的比热熔。在式中，每一项都影响着塔内上升蒸汽的流量V。对于一个既定的塔来讲，V与F之比与塔的分离度S有关。即V／F一定时意味着塔分离度也一定。

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。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。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。

回收原理

酒精回收塔的工作原理是利用旋转产生的离心力场代替常规重力场，极大地强化气液传质过程。精馏过程的自动控制方法精馏过程是石油和化工生产中应用极为广泛的生产过程，它是利用混合液中各组分挥发度的不同，将各组分进行分离提取以达到规定纯度要求的产品。这种利用超重力技术研发出的新型精馏设备在实际应用当中能使空气与酒精、等溶液两相的相对速度大大提高,相界面更新加快,生产强度成倍提高，达到增加回收效率、缩小设备尺寸和降低能耗的目的，有着“化学工业的晶体管”的美誉。

其具体实现过程是：作为连续相的气体由进气口2进入壳体，在压差的作用下从转子外侧沿着静折流圈与动折流圈之间的间隙曲折地由外向中心流动，后经出气口5离开床体；作为分散相的溶液由进液口6进入至动盘中心，随后被一系列高速旋转的动折流圈反复甩向静折流圈，后在壳体内收集后由出液口9引出回收。67t/h，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用浮阀塔。液相在其间经历了多次加速—抛出—撞击的过程，在此过程中，液体与气体以极大的相对速度逆流接触，液体以极其细微的液滴甩离动圈的筛孔，高速运动的液滴在动静圈上被碰撞、剪切和飞溅，形成细小的液滴、液丝、液膜，从而获得了比表面积极大而又不断更新的气液界面，使气液接触相当充分，因此具有极高的传质速率。