[发明专利]一种精馏塔顶温与回流罐液位解耦控制方法

说明书

本发明公开了一种精馏塔顶温与回流罐液位解耦控制方法，精馏塔塔顶温度是决定产品质量的重要条件，在冷凝罐液位调节时，塔顶温度不受到干扰；并且塔顶温度调整时，不要改变冷凝罐液位。基于精馏塔回流比即回流量与采出量的比值来控制塔顶回流量和塔顶产品采出量，保证蒸馏塔顶部系统稳定，实现精馏塔的产品质量控制，通过回流重配计算块的运算，将回流量与采出量的调整按照回流比来进行，消除了塔顶温度与回流罐液位的相互干扰。无论精馏塔顶温或回流罐液位发生波动时，都同时调节回流量和采出量，重配计算出流量的变化量，可以实现温度的快速平稳控制，保证安全生产，严格控制产品质量。

技术领域

本发明属于流程工业生产技术领域，涉及一种精馏塔顶温与回流罐液位控制方法，该方法可以应用于流程工业生产装置中精馏塔的控制方案设计。

背景技术

精馏塔是一个多输入多输出的多变量过程，内在机理较复杂，动态响应迟缓、变量之间相互关联，工艺对精馏塔控制提出的要求较高，其中，精馏塔塔顶温度与塔顶产品质量密切相关，需要精准控制。常规控制中塔顶温度由塔顶回流量来控制，而回流罐液位由塔顶采出量实现调节。当塔顶温度发生变化时，仅调节回流量，势必影响回流罐液位；同时回流罐液位波动会相应调整采出量，回流比就会改变，直接影响到塔顶温度。精馏塔塔顶温度和回流罐液位两个变量之间存在相互扰动，不易实现塔顶温度、回流罐液位的稳定。

为此，本发明提出一种全新的精馏塔顶温与回流罐液位解耦控制方法。为解决上述变量间的耦合关系，根据塔顶温度、塔顶回流流量、回流罐液位和塔顶采出量及各个变量的变化量，对相互耦合的温度和液位变量进行解耦运算，解耦运算块的两输出信号分别为回流量的改变量和塔顶采出量的改变量，使得塔顶回流量与采出量可以按照回流比来进行调节，保证了塔顶温度的长期稳定，避免温度与液位的相互干扰。如此提高了塔顶温度和塔顶回流罐液位的控制精度，确保了塔顶产品质量，增强了系统的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于设计了一种精馏塔顶温与回流罐液位解耦控制方法，精馏塔塔顶温度是决定产品质量的重要条件，在冷凝罐液位调节时，塔顶温度不受到干扰；并且塔顶温度调整时，不要改变冷凝罐液位。因此，基于精馏塔回流比即回流量与采出量的比值来控制塔顶回流量和塔顶产品采出量，保证蒸馏塔顶部系统稳定，实现精馏塔的产品质量控制，具体控制方法如下。

技术方案控制结构图如图2所示，图中，精馏塔塔顶与回流罐连接，回流罐分别与LC、FD连接，LC与FD相连接；FR与TC相连接，FR与FD之间通过回流重配计算块连接；TC为精馏塔塔顶温度控制器，LC为冷凝罐液位控制器，FR为精馏塔塔顶回流量控制器，FD为精馏塔塔顶采出量控制器。ΔF_R为回流量的改变量，ΔF_D为外送产品采出量的改变量，经回流重配计算块运算后，分别送到精馏塔塔顶回流量控制器FR和精馏塔塔顶采出量控制器FD。

设一个控制周期内，F_R为精馏塔塔顶回流量，F_D为精馏塔塔顶产品采出量，ΔL_C为回流罐液位的变化量，ΔT_C为塔顶温度的变化量。回流罐液位发生波动，同时调节回流量和采出量，为保持物料平衡，回流罐液位变化量等于调节的回流量和采出量总和，如公式(1)所示。

ΔL_C＝ΔF_R+ΔF_D (1)

同时，回流量的改变量还需考虑塔精馏塔顶温度变化量ΔT_C对其影响，液位变化量ΔL_C按照回流比来分配给回流支路流量，则回流量的改变量计算见公式(2)。

采出量的改变量ΔF_D计算如下：

以上公式经过推导，得到最终计算公式：