CN101337133A - 一种精馏塔的回流比温度自动控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种精馏塔的回流比温度自动控制装置及方法，包括控制回流通道开闭的回流时间继电器和控制馏出通道开闭的馏出时间继电器、采集单元和控制单元。控制单元设定了料液温度范围，并根据回流比设定了继电器控制时间，这样根据采集来的料液温度，若在设定的温度范围内则根据回流比开启所述回流通道和馏出通道，若不在范围内则只开启所述回流通道，实现全回流。另外，根据上述特点，本发明还能通过料液温度范围的设定对间隙精馏过程中精馏塔顶微流量的产品实现准确的馏份切割操作。

Description

一种精馏塔的回流比温度自动控制装置及方法

技术领域

本发明涉及化工的蒸馏领域，更具体地说，涉及一种精馏塔的回流比温度自动控制装置及方法。

背景技术

化学工业中的精馏操作，是化工生产重要的操作之一。在精馏操作过程中，根据原料液的组成以及对残液和产品的具体组成要求等因素，决定精馏塔的操作参数，在间歇精馏或连续精馏操作过程中，往往需通过调整回流比实现精馏塔的操作参数。在精馏塔中回流量与产出量的比值称作回流比，若产出量为零(也称全回流>则回流比为无穷大，在实际操作中，往往要通过计算决定适宜回流比。

对于精馏塔微流量回流比的控制，现有技术是靠一个电磁铁和二个数字时间继电器的简单配合来实现。给予这二个数字时间继电器继电时间来控制电源与电磁铁的接入和断开，使电磁铁在通电后产生电磁吸和在断电后产生失磁放的动作，用以实现精馏塔顶微流量馏出液的流出方向和回流液的回流方向。用设定这个时间继电器的继电时间长短来实现电磁铁吸、放的动作，且该组数字时间继电器和电磁铁的动作与精馏塔顶蒸出料液温度无关。因此当精馏塔顶蒸出料液的温度发生变化时，现有技术则无能为力，由此会影响精馏塔顶馏出液的质量要求。

发明内容

一方面，本发明的目的在于提供一种精馏塔的回流比温度自动控制装置，包括控制回流通道开闭的回流时间继电器和控制馏出通道开闭的馏出时间继电器，还包括：

采集单元，采集所述精馏塔顶的料液温度数据；

控制单元，连接所述采集单元，适于设定所述精馏塔顶的料液温度范围，根据设定的料液温度范围和预定的回流比，按照预定的规则对所述回流时间继电器、馏出时间继电器进行时间控制。

执行单元，与所述回流时间继电器、馏出时间继电器连接，执行所述控制回流通道和控制馏出通道开闭。

所述采集单元包括温度检测器，所述温度检测器采集所述精馏塔顶的料液温度数据并输入所述控制单元。

所述控制单元根据预定的回流比设置所述回流时间继电器和馏出时间继电器的控制时间，当采集的料液温度在所述设定的料液温度范围，根据设置的控制时间对所述回流时间继电器和馏出时间继电器进行控制进而开启所述回流通道和馏出通道，当采集的料液温度不在所述设定的料液温度范围，只开启所述回流通道。

所述控制单元包括智能调节器，所述智能调节器比对采集的料液温度数据和设定的料液温度数据，并实时调节料液温度在所述设定范围之内。

所述执行单元包括电磁铁和微流量管，所述电磁铁与所述回流时间继电器、馏出时间继电器连接，所述微流量管连接所述控制回流通道和控制馏出通道，以控制回流液和馏出液的流向。

另一方面，本发明还提供一种精馏塔的回流比温度自动控制方法，包括将回流时间继电器连接在回流通道上以控制其开闭，将馏出时间继电器连接在馏出通道上以控制其开闭，还包括：

设定所述精馏塔顶的料液温度范围以及回流比，并按照所述回流比设置所述回流时间继电器和馏出时间继电器的控制时间；

采集所述精馏塔顶的料液温度数据；

判断采集的料液温度是否在所述设定的料液温度范围，若在范围内则根据设置所述回流时间继电器和馏出时间继电器的控制时间对所述回流时间继电器和馏出时间继电器进行控制进而开启所述回流通道和馏出通道，若不在范围内则只开启所述回流通道。

所述采集精馏塔顶的料液温度数据通过温度检测器完成采集。

所述自动控制方法还包括对温度的智能调节，比对采集的料液温度数据和设定的料液温度数据，并实时调节料液温度在所述设定范围之内。

采用本发明所述的一种精馏塔的回流比温度自动控制装置及方法，由于本发明所述的方法及装置采用了温度检测器采集精馏塔顶的料液温度，并且采用了智能调节器来控制所述回流时间继电器及馏出时间继电器，这样根据精馏塔顶蒸出料液温度的变化，实现对回流通道和馏出通道的自动控制，若在设定的温度范围内则根据回流比开启所述回流通道和馏出通道，若不在范围内则只开启所述回流通道，实现全回流。另外，根据上述特点，本发明能对间隙精馏过程中精馏塔顶微流量的产品实现准确的馏份切割操作，即在获取第一温度范围内塔顶馏出液之后，只要改变智能调节器设定的温度范围和回流比条件即可在现有稳定的精馏塔操作的条件下准确得到第二温度范围内塔顶馏出液产品，以此类推，则可获得精馏工艺所需的各种温度条件下的产品馏份。

附图说明

图1为本发明所述的回流比温度自动控制装置的原理示意图；

图2为本发明所述的回流比温度自动控制方法的流程示意图；

图3为本发明所述的智能调节器的原理示意图；

图4为本发明所述控制单元的时间控制波形图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参考图1，一方面，本发明为一种精馏塔的回流比温度自动控制装置，包括：

回流时间继电器201，连接精馏塔的回流通道2051并控制其开闭，馏出时间继电器202，连接精馏塔的馏出通道2052并控制其开闭，所述回流通道2051开启就意味着精馏塔开始回流，所述馏出通道2052开启就意味着精馏塔有了产出量。

采集单元203，采集所述精馏塔顶的料液温度数据。所述采集单元包括温度检测器，所述温度检测器采集所述精馏塔顶的料液温度数据并输入所述控制单元204。作为一实施例，所述温度检测器可以为热电阻。

控制单元204，连接所述采集单元203，根据一实施例，控制单元204可以包括智能调节器，可以通过智能调节器设定所述精馏塔顶的料液温度范围，智能调节器根据预定的回流比设置所述回流时间继电器和馏出时间继电器的控制时间(两个继电器的控制时间比例相同或接近于回流比)。

执行单元205，包括电磁铁和微流量管，所述电磁铁与所述回流时间继电器、馏出时间继电器连接，所述微流量管连接所述控制回流通道2051和控制馏出通道2052，以控制回流液和馏出液的流向。

当控制单元204判断采集的料液温度在所述设定的料液温度范围，根据设置的控制时间对所述回流时间继电器和馏出时间继电器进行控制进而开启所述回流通道2051和馏出通道2052，精馏塔中产生回流量和产出量；而当采集的料液温度不在所述设定的料液温度范围，智能调节器只控制开启所述回流通道2051，这样此时精馏塔处于全回流状态。具体来说，料液自上而下从微流量管中流出，微流量管挂在一轴心上，可以左右摆动，犹如一钟摆，它的摆动由电磁铁确定，当电磁铁通电产生吸力，微流量管摆向溜出通道2052方向；当电磁铁断电失磁，微流量管重回原回流通道2051方向。作为一实施例，所述智能调节器可以是一个负反馈***，可以比对采集的料液温度数据和设定的料液温度数据，对于存在的偏差，智能调节器实时调节料液温度在所述设定范围之内。参见图3，图3是智能调节器的原理示意图，当被控参数Xo受到干扰或扰动时，被控参数Xo与给定值Xs之间产生了偏差ε：

ε＝Xi-Xs

其中：Xs--给定值；

Xi--测量值；

Xo--被控参数值；

ε--偏差；

y--智能调节器的输出信号。

智能调节器接收到偏差信号后，按一定的运算规律(譬如PID或位式运算、放大)输出控制信号(0～10mA、4～10mA或开关信号)y作用于被控对象，用以消除扰动对被控参数的影响(消除偏差值ε)，使被控参数Xo回归到所给定值Xs上来。

参考图2，另一方面，本发明还提供一种精馏塔的回流比温度自动控制方法，包括：

101、将继电器连接在智能调节器与电磁铁之间，以控制回流通道和馏出通道。

将回流时间继电器连接在回流通道上以控制其开闭，将馏出时间继电器连接在馏出通道上以控制其开闭。

102、设定料液温度范围以及回流比，并设置时间继电器的控制时间。

设定所述精馏塔顶的料液温度范围以及所需要的回流比，并按照所述回流比设置所述回流时间继电器和馏出时间继电器的控制时间(两个继电器的控制时间比例相同或接近于回流比)。

参考图4，回流比的确定过程如下：

a，通电时间t＝11秒，电磁铁产生吸引力，将微流量管吸向右边，料液走向馏出通道；

b，断电时间T＝3秒，电磁铁失电而失磁，微流量管返回原位置，料液走向回流通道；

此时回流比为：11秒内料液的量/3秒内料液走的量，两者的比值为3.67。

当料液温度在控制范围内，则自动控制装置重复a和b的动作。

103、采集所述料液温度数据。

采集所述精馏塔顶的料液温度数据，可以通过温度检测器完成采集，温度检测器可以选择热电阻。

104、比对温度并对时间继电器进行控制。

当采集的料液温度在所述设定的料液温度范围，根据设置的控制时间对所述回流时间继电器和馏出时间继电器进行控制进而开启所述回流通道和馏出通道，精馏塔中产生回流量和产出量；而当采集的料液温度不在所述设定的料液温度范围，智能调节器只控制开启所述回流通道，这样此时精馏塔处于全回流状态。

作为一实施例，所述自动控制方法还包括对温度的智能调节，可以通过智能调节器来实现，比对采集的料液温度数据和设定的料液温度数据，并实时调节料液温度在所述设定范围之内。具体见上文。

下面通过一个实施例来具体说明一下本发明所述的回流比温度自动控制装置及方法的工作过程：

首先所述回流时间继电器和馏出时间继电器选择了时间参数为1～99秒的型号，对第一温度范围内塔顶微流量馏出液温度要求控制在64.5℃～64.9℃，回流比为3.77，相对应的馏出液中所需组份含量为99.5％。于是设定智能调节器温度范围为64.5℃～64.9℃，在此范围内进行对设定的回流比操作，在此范围之外进行全回流操作。

根据回流比R＝3.77(≈4)的要求，设数字时间继电器A(回流)的继电时间为11(或4)秒，数字时间继电器B(馏出)的继电时间为3(1)秒，此即可得到L＝3.67(≈4)D即回流量是馏出液3.67(或4)倍的操作。由此温度条件下操作所得到的精馏塔顶微流量馏出液组成含量达到了工艺的质量控制指标，即馏出液中所需组份含量≥99.5％。

对于间隙精馏操作，在第一温度范围内的馏份切割完后立即对第二温度范围内塔顶馏出液温度和回流比的设定，此时设定智能调节器的温度范围为64.9℃～65.3℃，在此范围内进行回流比操作，如果回流比条件不变的情况下，所得到的相对应的馏出液中所需组份含量为98.5％。在此范围之外进行全回流操作此即可获得第二温度范围内的产品馏份。依此可类推。

在实际操作中本发明控制准确，精度高，效果显著，既保证了精馏塔塔顶馏出液根据设定的温度和回流比所采出的工艺质量，也保证了在稳定精馏操作中对馏份的准确切割，在精馏工艺中对微流量回流比温度自动控制极具有应用价值。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1、一种精馏塔的回流比温度自动控制装置，包括控制回流通道开闭的回流时间继电器和控制馏出通道开闭的馏出时间继电器，其特征在于，还包括：

采集单元，采集所述精馏塔顶的料液温度数据；

控制单元，连接所述采集单元，适于设定所述精馏塔顶的料液温度范围，根据设定的料液温度范围和预定的回流比，按照预定的规则对所述回流时间继电器、馏出时间继电器进行时间控制；

执行单元，与所述回流时间继电器、馏出时间继电器连接，执行所述控制回流通道和控制馏出通道开闭。

2、如权利要求1所述的回流比温度自动控制装置，其特征在于，所述采集单元包括温度检测器，所述温度检测器采集所述精馏塔顶的料液温度数据并输入所述控制单元。

3、如权利要求1所述的回流比温度自动控制装置，其特征在于，所述控制单元根据预定的回流比设置所述回流时间继电器和馏出时间继电器的控制时间，当采集的料液温度在所述设定的料液温度范围，根据设置的控制时间对所述回流时间继电器和馏出时间继电器进行控制进而开启所述回流通道和馏出通道，当采集的料液温度不在所述设定的料液温度范围，只开启所述回流通道。

4、如权利要求1或3所述的回流比温度自动控制装置，其特征在于，所述执行单元包括电磁铁和微流量管，所述电磁铁与所述回流时间继电器、馏出时间继电器连接，所述微流量管连接所述控制回流通道和控制馏出通道，以控制回流液和馏出液的流向。

5、如权利要求4所述的回流比温度自动控制装置，其特征在于，所述控制单元包括智能调节器，所述智能调节器比对采集的料液温度数据和设定的料液温度数据，并实时调节料液温度在所述设定范围之内。

6、一种精馏塔的回流比温度自动控制方法，包括将回流时间继电器连接在回流通道上以控制其开闭，将馏出时间继电器连接在馏出通道上以控制其开闭，其特征在于，还包括：

设定所述精馏塔顶的料液温度范围以及回流比，并按照所述回流比设置所述回流时间继电器和馏出时间继电器的控制时间；

采集所述精馏塔顶的料液温度数据；

判断采集的料液温度是否在所述设定的料液温度范围，若在范围内则根据设置所述回流时间继电器和馏出时间继电器的控制时间对所述回流时间继电器和馏出时间继电器进行控制进而开启所述回流通道和馏出通道，若不在范围内则只开启所述回流通道。

7、如权利要求6所述的回流比温度自动控制方法，其特征在于，所述采集精馏塔顶的料液温度数据通过温度检测器完成采集。

8、如权利要求6所述的回流比温度自动控制方法，其特征在于，所述自动控制方法还包括对温度的智能调节，比对采集的料液温度数据和设定的料液温度数据，并实时调节料液温度在所述设定范围之内。

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