И. М. Губкина кафедра автоматизации технологических процессов Р. Л. Барашкин проектирование систем управления ректификационными колоннами учебное пособие

Рис. 5. Ректификационная колонна с пятью степенями свободы

5. ВЫБОР СТРАТЕГИИ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ

РЕКТИФИКАЦИИ

Стратегия управления колонной выбирается с целью дости- жения максимально высоких показателей качества её работы. Рассмотренные показатели качества при анализе статических степеней свободы  состав продуктов и разделение компонен- тов  на практике являются трудноизмеримыми параметрами. Для численной оценки этих показателей используются измеряе- мые регулируемые параметры:

разделение потоков (feed split) – отношение расхода дистил- лята к расходу кубового остатка (регулирующие прямые пара- метры  расход дистиллята или кубового остатка; косвенные  расход флегмы или пара);
фракционирование (fractionation) – температура контрольной тарелки (регулирующие параметры могут быть как прямыми  расход теплоагента рибойлера, флегмовое число, так и косвен- ными  отношение расхода пара к расходу входной смеси, отно- шение расхода рефлюкса к расходу входной смеси).
Для понимания связи между разделением потоков и фракцио- нированием рассмотрим диаграмму, приведенную на рис. 6. По- ложение линии А-А по горизонтали характеризует разделение входного потока на дистиллят и кубовый остаток. Смещение по горизонтали линии А-А происходит при изменении соотношения количества дистиллята к количеству кубового остатка с помощью регулирующих параметров, например, расхода дистиллята.
Угол наклона линии В-В характеризует фракционирование входного потока сырья на низкокипящие и высококипящие ком- поненты. В случае идеального фракционирования в дистилляте
содержатся только низкокипящие компоненты, а в кубовом ос- татке только высококипящие. Изменение угла наклона линии В-В осуществляется с помощью регулирующих параметров, напри- мер, тепловой нагрузки рибойлера.
Цели управления колонной могут сформулированы следую- щим образом:

• 
  максимизации расхода полезного продукта при ограничени- ях по компонентам в продукции колонны;
  
• 
  максимизация полезных компонентов в продукте при огра- ничениях по расходу продукции колонны.
  

Чаще всего показателем качества (регулируемой переменной) выбирают разделение потоков.

Дистиллят B A Низкокипящие Высококипящие компоненты компоненты A ^BКубовый остаток