CN103418157B - 一种用于脱轻组分精馏塔的自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于脱轻组分精馏塔的自动控制系统，包括：加热装置，用于向该精馏塔供热；执行机构，用于调节该加热装置的供热量；压力控制器，其采集该精馏塔塔内压力值，根据该压力值向信号选择器提供压力控制变量；温度控制器，其采集该精馏塔的温度值，根据该温度值向信号选择器提供温度控制变量；信号选择器，其接收压力控制变量和温度控制变量，通过比较二者的大小，选择其中的一个控制变量来控制该执行机构的开度。本发明通过将精馏塔的温度和压力参数与供热强度相关联，使得供热强度与精馏塔的内部状态高度协调，实现精馏塔的安全、平稳运行。

Description

一种用于脱轻组分精馏塔的自动控制系统

技术领域

本发明属于化工领域，具体属于化工生产的自动化控制领域。

背景技术

在化工领域，将不同比重和沸点的多种物质分离开几乎是必不可少的操作，这通常是在蒸馏塔或者分离塔中(通常是精馏塔)进行，通过加热装置向蒸馏塔供热，从塔顶输出轻馏分或者低沸点馏分，重馏分或者高沸点馏分留在塔底，从塔底分出。加热装置通常是环绕蒸馏塔部分区段(通常是下部)的盘管，盘管中流动着热媒(典型地有油、水、气体等)。为了调节供热量从而控制塔温，需要在蒸馏塔外设置一个换热器，让进入塔的热媒和出自塔的热媒在其中进行热交换。通过一个执行机构控制流进或者流出换热器的热媒的流动速度即可以调节向塔的供热强度。

控制塔顶馏分的回流比通常是借助一个回流罐和一个执行机构来实现，出自塔顶的馏分进入回流罐，然后一部分被排放至下一装置，另一部分回流至蒸馏塔。用一个执行机构来控制馏分被排放至下一装置的流出速度，进而控制回流比。

图1是本申请人在提出本申请之前已经使用的一种蒸馏塔系统的流程图。参见图1，该系统包括蒸馏塔1，加热装置通过热媒供热向蒸馏塔1供热。进入塔的热媒和出自塔的热媒在换热器3中进行热交换。执行机构4用于控制流进或者流出换热器3的热媒的流动速度，进而调节加热装置的供热量。回流罐2与蒸馏塔1连通，用于塔顶馏分的部分回流。第二执行机构5设置在回流罐2的排放管路上，用于调节回流罐内馏分的回流比。

现有技术中没有披露对蒸馏塔的塔温的自动控制系统或方法。

发明内容

本发明的目的是实现对精馏塔供热装置的自动控制，使得精馏塔安全平稳地运行。

本发明提出一种用于脱轻组分精馏塔的自动控制系统，包括：加热装置，用于向该精馏塔供热；执行机构，用于调节该加热装置的供热量；压力控制器，其采集该精馏塔塔内压力值，根据该压力值向下述信号选择器提供压力控制变量；温度控制器，其采集该精馏塔的温度值，根据该温度值向下述信号选择器提供温度控制变量；信号选择器，其接收来自该压力控制器的压力控制变量和来自温度控制器的温度控制变量，通过比较二者的大小，选择其中的一个控制变量来控制该执行机构的开度。本发明通过将精馏塔的温度和压力参数与供热强度相关联，使得供热强度与精馏塔的内部状态高度协调，实现精馏塔的安全、平稳运行。

优选地，该压力控制器采集该精馏塔中部的压力值。

优选地，该温度控制器采集该精馏塔中回流馏分入口处的温度值。

典型地，该信号选择器是高选器。

在一种具体实施方式中，该加热装置通过热媒供热，并且包含一个换热器，进入塔的热媒和出自塔的热媒在其中进行热交换，该执行机构用于控制流出该换热器的热媒的流动速度。

在另一种具体实施方式中，该加热装置通过电加热，该执行机构用于控制输入至该电加热装置的电压。

附图说明

图1示意性示出了本申请人在先使用的的蒸馏塔系统的工作流程图；

图2是根据本发明的用于蒸馏塔的自动控制系统的示意图。

具体实施方式

在本发明中，用于脱轻组分精馏塔的自动控制系统用于确保蒸馏系统的安全运行。参见图2，该系统包括蒸馏塔1，加热装置在图中未示出，用于向蒸馏塔1供热。通常加热装置通过热媒供热，在这种情况下，如图2所示，设置一个换热器3，进入塔的热媒和出自塔的热媒在其中进行热交换。执行机构4(典型地是一调节阀)用于控制流进或者流出换热器3的热媒的流动速度，进而调节加热装置的供热量。回流罐2与蒸馏塔1连通，用于塔顶馏分的部分回流。第二执行机构5设置在回流罐2的排放管路上，用于调节回流罐内馏分的回流比。本发明的自动控制系统还包括：压力控制器6，其采集蒸馏塔1除塔顶区域之外的压力值，根据该压力值向信号选择器8提供压力控制变量；温度控制器7，其采集蒸馏塔1的温度值，根据该温度值向信号选择器8提供温度控制变量；信号选择器8，其接收来自压力控制器6的压力控制变量和来自温度控制器7的温度控制变量，通过比较二者的大小，选择其中的一个控制变量来控制执行机构4的开度。图2中的装置12是从塔底流出的物料的中转装置或者反应器。

本发明中，上述压力控制器6和温度控制器7可以各自是一个数据处理模块，各自根据一个设定值和来自压力传感器或者温度传感器的测量值进行运算，得到动态的取值范围在0～100％之间的百分比值，将该数值传输给信号选择器8。信号选择器可以是高选器或者低选器。在本发明的典型实施方式中，采用高选器，高选器根据两路输入大小比较的结果自动选择由数值较高的控制变量参与最终控制。在这种情况下，常规工作状态下，可以通过设定，使得由响应蒸馏塔温度的温度控制器输出的温度控制变量总为大，该变量被选择用来控制换热器的热媒(例如蒸汽、水、油等)流量，保证蒸馏装置的平稳运行；当蒸馏塔遇到异常情况压力出现不期望的升高时，压力控制器输出的控制变量过高，超过温度控制变量，高选器会自动选择压力控制信号，由该信号控制执行机构4的开度，减小执行机构的开度，相应降低供热强度，在这种状态下工作一段时间后，塔内的压力下降，压力控制器获得的压力控制变量减小，当小于温度控制器传输的温度控制变量时，高选器重新选择由温度控制变量调节执行机构4的开度，从而保证在异常情况下装置的安全运行。容易理解，通过设置信号选择器的算法，利用低选器也可以达到类似的目的。

在优选实施方式中，如图2所示，压力控制器采集蒸馏塔1中部的压力采样点1a处的压力值。发明人发现，蒸馏塔中部的压力可以快速地体现塔内重组分的压力状态，选择该部位作为压力采样点，最大限度地降低压力控制变量控制的滞后时间。

在优选实施方式中，如图2所示，温度控制器7采集精馏塔中回流馏分入口处的温度值。

在本发明的其他实施方式中，加热装置可以通过电加热，例如通过环绕蒸馏塔设置的加热套、加热环、加热绳或者磁感应加热。在这种情况下，换热器被省略，执行机构4实际是电压调节器或者电压控制器，其响应信号选择器8的输入信号调节电加热装置的电压。在优选的实施方式中，电压调节器或者电压控制器作为集成电路中的一个模块，其接收信号选择器的输入信号，向电加热装置输入电压。

对于本领域的技术人员来说，对前述实施例和某些技术细节可以有各种更改和变化，而无需做出创造性劳动。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于脱轻组分精馏塔的自动控制系统，包括：

加热装置，用于向所述精馏塔(1)供热；

执行机构(4)，用于调节所述加热装置的供热量，

其特征在于，所述自动控制系统还包括：

压力控制器(6)，其采集所述精馏塔(1)内的压力值，根据该压力值向下述信号选择器(8)提供压力控制变量；

温度控制器(7)，其采集所述精馏塔(1)的温度值，根据该温度值向下述信号选择器(8)提供温度控制变量；

信号选择器(8)，其接收来自所述压力控制器(6)的压力控制变量和来自温度控制器(7)的温度控制变量，通过比较二者的大小，选择其中的一个控制变量来控制所述执行机构(4)的开度；

其中，所述压力控制器(6)和温度控制器(7)各自是一个数据处理模块，各自根据一个设定值和来自压力传感器或者温度传感器的测量值进行运算，得到动态的取值范围在0～100％之间的百分比值，将该百分比值传输给所述信号选择器(8)。

2.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述压力控制器(6)采集所述精馏塔中部的压力值。

3.根据权利要求1或2所述的自动控制系统，其特征在于，所述温度控制器(7)采集所述精馏塔中回流馏分入口处的温度值。

4.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述信号选择器(8)是高选器。

5.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述加热装置通过热媒供热，并且包含一个换热器(3)，进入和出自所述精馏塔(1)的热媒在其中进行热交换，所述执行机构(4)用于控制流出该换热器(3)的热媒的流动速度。

6.根据权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，所述加热装置通过电加热，所述执行机构用于控制输入至所述电加热装置的电压。