化工控制系统浅析——精馏塔
步入化工实验室和生产中的化工厂，映入眼帘的除了设计精巧、平稳运行的装置，还有规模庞大的、保障装置正常运行的仪表和控制系统，想要完整规划化工过程，这一系统的设计同样不可忽视。缺少合理控制系统的装置就像停止交易之后的资金，都是在充满不确定性环境中“裸奔”，而新手往往盲目跟风、墨守成规，不清楚背后的规则与危机，为系统的运行崩溃埋下伏笔，本文就精馏塔装置对化工控制系统进行初始分析。
精馏塔变量介绍
精馏塔凭借设计经验成熟、分离效果优异和能量效率较高等优点，在化工生产领域的应用相当广泛，可以将其看做一个比较复杂的小系统。该系统至少包含21个相关变量：进料量F、进料组成xF、进料热状态q、塔压P、冷剂流量QC、冷剂管网压力PC、冷剂管网温度TC、回流罐液位LD、回流量L、塔顶产品流量D、塔顶产品组成xD、塔顶温度TD、上升蒸汽量V、热剂流量Qh、热剂管网压力Ph、热剂管网温度Th、塔釜液位LB、塔底产品流量B、塔底产品组成xB、塔底温度TB、环境温度Tsur。其中，被控变量——P、TD、TB、LD、LB，操作变量——QC、L、V(Qh)、D、B，主要干扰变量——F、xF、q，次要干扰变量——Pc、Ph、TC、Th、Tsur。
精馏塔一般控制方案
上述变量数量庞大，想要合理控制精馏塔，必须对系统进行分解，分解结果如下图所示。
当塔顶产品流量D较小时，一般采取精馏段控制方案，精馏段能量控制如左图所示，精馏段质量控制如右图所示。当回流比即回流量L/塔顶产品流量D<0.8时，选取前者控制方案，具有控制滞后小的优点；而回流比较大时选取后者，具有产品不合格时马上停止出料的优点，但是当回流罐容积比较大时，控制效果相对滞后。
提馏段的优缺点与精馏段相同，适用于塔底产品流量B很小的时候，当上升蒸汽量V/进料量F<2.0时选择能量控制方案，其余选择质量控制方案。
结语
本文主要对精馏塔变量和一般控制方案进行描述，可以实现一般控制需求，但实际生产过程中不可避免会遇到更加复杂的情况：进料量波动较大、控制滞后时间要求短、公用工程流量波动、以及防止非正常操作等实际问题。有学者提出了复杂控制概念，对一般控制方案进行优化，得到更好地运行效果。欲知后事如何，且看下回分解！