隔板塔控制系统模拟及基于温度监测的气体调配装置控制实验研究

发布时间：2020-09-17 09:50

　　 隔板塔大幅减少设备投资且节约能耗,已经成为研究热点。其中隔板两侧的气体分配比是非常重要的参数,然而,现阶段气体分配比由于无法有效灵活调节,而没有被作为操纵变量作为隔板塔控制系统的一环。为解决隔板塔气体分配比的调节问题,河北工业大学提出了气体调配装置,并经模拟和实验研究证明了其能有效灵活地调节气体分配比,并能达到较好的气体分布效果。本文针对应用气体调配装置的隔板塔,开展了如下研究:采用乙醇、正丙醇和正丁醇三元混合物,将气体分配比作为操纵变量,设计了隔板塔温度控制策略,用Aspen Dynamics软件对该温度控制方案进行了模拟研究,考察其可控性。此方案包括五个温度控制回路:三个分别位于主塔的公共精馏段、侧线采出段和公共提馏段,另外两个温度控制回路分别由气体分配比和液体分配比控制。考察了进料流量发生?10%扰动和进料中轻组分、中间组分和重组分分别发生?10%扰动时,塔顶乙醇、侧线正丙醇和塔底正丁醇纯度变化。虽然由于多组分混合物的温度与产品浓度之间关系较为复杂,导致产品浓度稳定值与初始值之间存在一定偏差,但三产品浓度在一定的时间内达到稳定,证明该方案能够克服一定进料流量和组成的干扰,气体分配比作为操纵变量是可行的。在隔板填料塔上利用空气-水直接接触传热方式,将测温点的水温作为被控变量,气体分配比作为操纵变量,对气体调配装置设计了基于温度监测的控制实验,考察了气体调配装置的可控性。利用Pt100一体化温度变送器检测水温,转化为4-20mA标准电流信号传送至EM235模块,然后输入PLC,经运算处理后输出脉冲信号至驱动器,控制步进电机带动阀片转动,直到温度检测值在设定的目标温度范围之间。分别考察了不同进水温度和流量及塔底不同进气速度下,该温度控制系统的响应情况。结果表明,温度测量值能够达到不同的目标温度范围,气体调配装置可控性良好,为其实际应用奠定了基础。
【学位单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TQ053.5

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本文编号：2820563