较复杂，但可迅速而有效地克服进入副环的扰动，并可降低对调节阀特性的要求，有较高的精度。精馏段温度控制方案可保证塔顶产品的纯度，当干扰不很大时，塔底产品的纯度变化范围也不大[8]。
图3.2所示串级温度控制系统是常见的精馏段温度控制方案，其中回路是以精馏段塔板温度为被控参数，以回流量QL作为控制变量，QL同时也是串级控制系统的副参数。
为了抑制其他干扰对被控参数的影响，除了主系统外，还设有五个辅助控制系统。其中，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；再沸器加热量应足够大，且维持一定，可以使精馏塔在最大负荷时，仍能保证塔底产品的质量指标稳定在一定范围内。
图3.2 精馏塔精馏段温度控制方案
精馏段温度控制系统有如下特点：
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1） 用精馏段温度作为间接质量指标，能较迅速、直接地反映提馏产品品质。在以塔顶采出物为主要产品，对塔顶产品成分的纯度要求高于对塔底产品成分的要求时，往往采用精馏段温度控制系统方案[9]。
2）当干扰首先进入精馏段时，例如在汽车相进料时，进料产生的干扰首先引起精馏段和塔顶的参数变化，故用精馏段温度控制比较及时，动态响应比较迅速。
3）串级控制系统的流量回路对回流罐液位与压力、精馏塔内压力等干扰对回流量的影响有较强的抑制。可实现被控参数的高精度控制。
以精馏段温度作为衡量质量指标的间接被控参数，当分离的产品纯度较高时，塔底温度变化很小。为了及时、精确地检测和控制产品质量，要求温度检测仪表有很高的测量精度和灵敏度。若将温度传感器安装在塔底以上的灵敏塔板上，以灵敏板的温度作为被控参数，可以取得满意的检测和控制效果。
所谓灵敏板，是指出现扰动时温度变化最大的那块塔板。以灵敏板温度作为被控参数有利于提高控制精度。
3.1.3精馏塔的温差控制及双温差控制
前面讨论的两种控制系统方案都是以温度作为被控参数这在一般的精馏塔中是可行的。但在产品纯度要求很高，塔顶、塔底产品的沸点差别又不大、塔内压力存在波动时，以某一点温度作为被控参数的控制方案不能满足精馏工艺的精度要求。这时常用温差控制系统，采用温差作为衡量精馏产品质量指标的间接参数，以提高控制质量，满足工艺要求[10]。
只有当压力完全恒定时，温度与成分之间才具有单值（严格来说，只是对二元组分）对应关系。在压力波动时，用温度作为被控参数就不能很好地代表产品
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的成分。为了消除压力波动的影响，可以检测塔顶（或塔底）附近的一块塔板的温度，再检测灵敏板的温度。由于压力波动对每块塔板的温度影响是基本相同的，只要将上述两温度相减，压力的影响就消除了，这就是采用温差来衡量质量指标的依据。
当选择温差信号时，如果塔顶（塔底）采出量为主要产品，可将一个检测点放在塔顶或其稍下位置（塔底或其稍上位置），并将对应的塔板称为参照板；另一个检测点放在灵敏板附近，即浓度和温度变化较大的位置，然后取上述两点的温度差△T作为被控参数。这时塔顶（塔底）温度实际上起参比作用，压力变化对两点温度都有相同影响，相减之后其压力波动的影响就基本抵消。
温差控制虽可以克服由于塔内压力波动对塔顶或塔底产品质量的影响，但是还存在一个问题，就是当负荷变化时，上升蒸气流量发生变化，引起塔板间的压降变化。随着负荷增大，塔板间的压降增大引起的温差也将增大，温差和组分之间的对应关系就要变化。在这种情况下，可以采用如图3.3所示的双温差控制系统，实现对高纯度精馏产品的质量控制。下面分析双温差控制系统的工作原理。
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图3.3 精馏塔双温差控制方案
在进料组分基本稳定的情况下，负荷变化引起的塔内上升蒸气流量变化会使塔板之间压降变化，而灵敏板于参照板之间压降变化由会引起参照板温度与灵敏
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板温度之间温差变化。如果控制系统能够使两个参照板与两个灵敏板之间的温差相等，就能够消除负荷扰动的影响，达到质量控制的目的，这就是双温差控制的依据[11]。
双温差控制也称温差差值控制。由图3.3可以看出，双温差控制就是分别在精馏段和提馏上选择温差信号，然后将两个温差信号相减作为调节器测量信号（即控制系统的被控参数）。从前面的分析可知由压降引起的温差变化，不仅出现在精馏段（顶部），也出现在提馏段（底部），这种因负荷变化在精馏段合格提馏段引起的温差变化相减后就可相互抵消。
3.2 乙烯精馏塔装置的控制方案
乙烯精馏过程是传质、传热的复杂过程，各变量之间互相关联、耦合，系统存在时滞性、非线性等特性，因此是一个工艺机理复杂，控制难度较大的过程。随着计算机控制在化学工业中的普及和控制理论的发展，人们已不满足单纯从生产过程的工艺改进和生产设备规模扩大上获取经济效益，而是对乙烯生产装置实行优化操作，发挥现有装置的内在潜力，以低能耗、低成本获得较高的经济效益。
乙烯精馏塔是将来自脱乙烷塔顶，并经过乙炔加氢反应后的原料气(内含C2 H4、C2H6、H2、O2、CO、C2H2、C3H6 )在塔内经气液分离，最后在塔顶得到含量为99.95 %的乙烯产品，塔底乙烯含量不超过0．5%的乙烷产品。乙烯精馏塔工艺流程图如图3.4所示，进料流量为20 t／h左右，进料组分中含乙烯(C2 H4)80%左右，乙烷18%左右，其余还有少量的H2、CO2、CO、C3H、CH4、C2H2等气体，自塔板泡点进入塔内，经气液交换分离后自塔顶出来的是含少量杂质的乙烯气体，经-40℃的丙烯冷媒冷凝后作为回流，不凝气体部分定量返回到压缩工段，
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