本科生课程设计（论文）
辽 宁 工 业 大 学
过程控制系统 课程设计（论文）
题目： 精馏塔塔釜温度控制系统的设计
院（系）： 电气工程学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间：
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本科生课程设计（论文）
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：电气工程学院 教研室： 自动化 学 号 设计题目 实现功能 设计精馏塔塔釜温度控制系统 精馏塔是石油化工生产过程中的主要装置，通过精馏操作可将由多组分组成的混合物分离成较纯组分的产品。精馏塔温度是保证分离纯度的重要指标，塔釜的部分产品经过再沸器回流到塔内，一方面保证精馏塔温度恒定，另一方面保证生产的连续性。工艺要求学生姓名 专业班级 精馏塔塔釜温度控制系统的设计 课程设计（论文）任务塔釜温度控制在800 ±0.5 ℃。在生产过程中蒸汽压力变化剧烈，而且幅度大，有时从0.5Mpa突然下降到0.3Mpa，压力变化了40%。 设计任务及要求 1、确定控制方案并绘制工艺节点图、方框图； 2、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数； 3、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式； 4、仿真分析/实验测试分析； 5、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。 技术参数 测量范围：0～1000℃ ； 控制温度：800 ±0.5 ℃； 最大偏差：1.5℃； 1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。（2天，分散完成） 2、确定系统的控制方案，绘制工艺节点图、方框图。（1天，实验室完成） 工作计划 3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号。（2天，分散完成） 4、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式。（实验室1天） 5、MATLAB仿真分析或实验测试分析、答辩。（3天，实验室完成） 6、撰写、打印设计说明书（1天，分散完成） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日
注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
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摘 要
精馏是在石油、轻工、化工等生产过程中，需要将原料、中间产物或粗产品中的组成部分进行分离的最常用的方法，是石油、化工等众多生产过程中广泛应用的传质过程，通过精馏过程，使混合物料中的各组分分离，分别达到规定的纯度。分离的机理是利用混合物中各组分的挥发度不同（沸点不同），使液相中的轻组分（低沸点）和汽相中的重组分（高沸点）相互转移，从而实现分离。精馏装置由精馏塔、再沸器、冷凝冷却器、回流罐及回流泵等组成。精馏塔是一个多输入多输出的多变量过程，内在机理较为复杂、动态响应迟缓、变量之间相互关联，不同的塔结构差别很大，而工艺对控制的要求又较高，所以确定精馏塔塔釜温度的控制方案是一个极为重要的课题。此次设计就是要设计一个精馏塔塔釜温度的串级控制系统。要求当物料进入精馏塔时，塔釜的温度可控并且温度恒定，保证生产的连续性。
关键词：精馏；温度控制；PID
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目 录
第1章 绪论 .............................................. 1 第2章 控制方案的设计 .................................... 2
2.1 设计要求 ...................................................... 2 2.2 方案设计 ...................................................... 2 2.2.1 塔釜温度的前馈控制 ........................................ 2 2.2.2 塔釜温度的串级控制 ........................................ 3 2.3 方案选择 ...................................................... 4
第3章 系统各仪表选型 .................................... 5
3.1 系统方框图 ......................................................................................................... 5 3.2 温度传感器的选择 ............................................................................................. 5 3.3 执行器的选择 ..................................................................................................... 5 3.4 调节器的选择 ..................................................................................................... 6 3.5 控制器的正反作用选择 ..................................................................................... 6 3.6 调节器与执行器、传感器的选型 ..................................................................... 6
第4章 系统仿真 .......................................... 7 第5章 课程设计总结 ..................................... 10 参考文献 ................................................ 11
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第1章 绪论
精馏塔是化工生产中分离互溶液体混合物的典型分离设备。它是依据精馏原理对液体进行分离，即在一定压力下，利用互溶液体混合物各组分的沸点或饱和蒸汽压不同，使轻组份（即沸点较低或饱和蒸汽压较高的组分）汽化。经多次部分液相汽化和部分气相冷凝，使气相中的轻组分和液相中的重组分浓度逐渐升高，也就是说在提馏段上升的轻组分的易挥发组分逐渐增多，难挥发组分逐渐减少，而下降液相中易挥发组分逐渐减少，难挥发组分逐渐增多，从而实现分离的目的，满足化工连续化生产的需要。
精馏塔塔釜温度控制的稳定与否直接决定了精馏塔的分离质量和分离效果，控制精馏塔的塔釜温度是保证产品高效分离，进一步得到高纯度产品的重要手段。维持正常的塔釜温度，可以避免轻约分流失，提高物料的回收率；也可减少残余物料的污染作用。影响精馏塔温度不稳定的因素主要是来自外界来的干扰（如进料流量，温度及成分等的变化对温度的影响）。一般情况下精馏塔塔釜的温度，我们是通过控制精馏塔釜内灵敏板的温度来控制的。灵敏板是当外界条件或负荷改变时精馏塔内温度变化最灵敏的一块塔板。以往调节只是采用灵敏板温度调节器单一回路调节，调节反应慢，时间滞后，对精馏操作而言，产品的纯度很难保证。
从上述干扰分析来看，有些干扰是可控的，有些干扰是不可控的。从而选择一种可靠并且稳定的控制系统来控制精馏塔塔釜的温度是非常重要的。
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