溶媒回收塔的自動化控制

【摘 要】本實驗對溶媒回收塔的自動化控制進行研究。

【關鍵詞】溶媒；回收塔；控制

精餾過程是利用混合液中各組分揮發度的不同，將各組分進行分離以提取達到規定純度要求的產品[1-5]。精餾過程是一個非常復雜的過程，其關鍵設備是精餾塔。精餾塔是進行精餾的一種塔式汽液接觸裝置，又稱為蒸餾塔[6-10]。有板式塔與填料塔兩種主要類型。溶媒能溶解氣體、固體、液體而成為均勻混合物的一種液體。抗生素生產過程中大量使用有機溶劑。有機溶劑不加以回收不但造成浪費同時污染環境[11-12]。有機溶劑不經處理就排入大氣，將會產生毒副作用，對人類和動植物造成危害。本實驗對溶媒回收塔的自動化控制進行研究。

1.工藝要求和約束條件

要對精餾塔實施有效的自動控制，必須考慮質量指標、產品產量和能量消耗三方面考慮。

1.1質量指標

質量指標必須符合規定的要求。一般應使塔頂或塔底產品之一達到規定的純度，如果產品質量不合格，它的價值就將遠遠低于合格產品。考慮質量的同時還應同時考慮產品的產量和能量消耗。溶媒主要指標為色度、密度、含量、酸度、蒸發殘渣、水分等。溶媒最關鍵指標就是純度。影響產品純度的最重要因素之一是溫度。

1.2產品產量指標

在達到一定質量指標要求的前提下，應提高回收率。提高回收率的同時，還必須考慮能量消耗。要使分離的產品質量越高，產品產量越多，所需的能量也就越大。

1.3能耗要求和經濟性指標

精餾過程中消耗的能量，主要是再沸器的加熱量和冷凝器的冷卻量消耗。增加塔內的上升蒸汽是有利于提高產品回收率的，同時能量消耗也增大。在單位進料量的能耗增加到一定數值后，產品回收率就增長緩慢或者不增長。必須從整個經濟效益來衡量質量指標、產品回收率和能量消耗三個指標。

1.4約束條件控制

常用的精餾塔限制條件為液泛限、漏液限、壓力限及臨界溫差限等。氣體從下往上流動，當氣體的流速增大至某一數值，液體被氣體阻攔不能向下流動，愈積愈多，最后從塔頂溢出，稱為液泛。產生液泛時的氣體速度或連續相速度稱為液泛速度。產生液泛的主要原因有氣體流量加大到使得降液管內的液體升高到堰頂，管內的液體便不僅不能往下流，反面開始倒流回上層板，板上便開始積液，最后會使全塔充滿液體；過量液沫夾帶到上層板，若氣體流量增加到一定程度，液層的加厚便顯著起來，這種過量液沫夾帶使泡沫層頂與上一層板底的距離縮小，終至全塔被液體充滿。漏液是指篩板塔中氣液兩相接觸過程當氣速較小時，部分液體從篩孔直接落下的現象。漏液限也稱最小氣象速度限，當氣象速度小于某一值時，將產生塔板漏液，板效率下降。要避免漏液，必須使氣體分布均勻，使每個篩孔都有氣體通過。為使氣體分布均勻，應使篩板結構設計合理，并避免氣速過小。精餾塔操作的環境溫度的變化一般不大，但在采用風冷器作冷凝器時，則天氣驟變與晝夜溫差，對塔的操作影響較大，應采用內回流控制的方法予以克服。

2.精餾塔的整體控制方案

對于一個實際操作的二元精餾塔，在進料成分一定時，只要保證回流按照L=Vr-D的關系保持一定；底部產品流量B在液位調節作用下也可以保證B=F-D的物料平衡關系。能量關系因素V主要取決于再沸器加熱量，但也取決于進料和回流的熱焓。當回流溫度恒定時，只須考慮進料設置溫度或熱焓自動調節系統。考慮到因冷凝器冷卻量和環境等擾動因素而使能量平衡可能破壞，從而使塔壓變化，因此在塔頂設置壓力調節系統。

3.醋酸丁酯精餾回收控制

醋酸丁酯為無色透明液體，溶于大多數烴類化合物，25℃時溶于約120份水，相對密度（d2020）0.8826，沸點125～126℃，折光率（n20D）1.3951，閃點（閉杯）22℃，易燃，蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限1.4%～8.0%（體積）。在蒸餾塔回收中，對料液的pH值、蒸餾塔的人料溫度、蒸餾塔塔底溫度及塔中料液液位等重要參數都實行了閉環控制。自控系統主要流量計、pH儀、溫度計、電磁閥、各PLC控制站和中控室上位監控計算機操作站組成，通過光纖以太網相連，與設備配套的PLC控制站采用MODUBUS通訊方式與PLc2撐通訊。將入料中加入氫氧化鈉溶液調節PH，PH達到要求后進入加熱系統進行加熱。加熱系統內設置溫度計，將溫度不斷地傳入中控室，當溫度達到要求后，入料進入塔內。塔底溫度控制是用蒸汽加熱塔的底部，使塔底維持一定的較高的溫度。塔底設置溫度計，將溫度不斷地傳入中控室，中控室同對蒸汽流量的控制對溫度進行控制。塔內設置液位計，液位信息時時傳入中控室，中控室通過對進料系統的控制完成對塔內液位的控制。

4.故障與報警

系統擁有報警功能，設備出現故障，上位機畫面中會自動彈出一個報警提示窗口，顯示報警的設備名稱和報警狀態。系統擁有泵的低液位停機保護、設備過載保護、塔內液位限、溫度限報警等。當產線設備故障后，設備維護人員即可立即收到報警信息前往故障現場。

5.維護與保養

為防止設備性能劣化或降低設備失效的概率，按事先規定的計劃或相應技術條件的規定進行的技術管理措施。對于一些精密儀表和探頭必須定期維護與保養。儀表必須定期校正，探頭必須專人定期清洗。

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