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1、武汉工程大学课程设计（学年论文）说 明 书课 题 名 称： 精馏塔装置自动控制工程设计 专 业 班 级： 08级自动化5班 学 生 学 号： 学 生 姓 名： 学 生 成 绩： 指 导 教 师： 课题工作时间： 至 武汉工程大学教务处填写说明：1. 表中第一、二、三、六项由指导教师填写；第四、五两项由学生填写。2. 表中第一、二、三在在课程设计（学年论文）开始前填写，第四、五、六项在课程设计（学年论文）完成后填写。3. 本表格填写完整后连同正文装订成册。一、课程设计的任务或学年论文的基本要求任务：完成精馏塔装置自动控制系统设计。包括1 熟悉 装置工作要求，确定系统方案。2 合理选择控制设备型号
2、及规格，编制设备表。3 完成相关图纸的设计。4 编制设计说明书。要求：控制方案合理、控制设备选型合理，图纸符合有关设计标准及规范。具体内容包括。1 设计说明书，包括1） xxx装置1） 相关控制系统说明2） 自控设备选型（计算）说明3） 有关计算书4） 自控设备表一览表2 设计图纸（图纸符合相关国家标准），包括1） 仪表管道流程图（PID）2） 仪表盘正面布置图3） 仪表盘背面电气接线图二、进度安排12收集查阅资料，熟悉xxx装置操作要求3确定系统控制方案及选型原则45熟悉相关图纸标准、绘制流程图6设备选型、编制设备一览表78设备计算，绘制布置图及接线图910撰写设计说明书、答辩三、参考资料或
3、参考文献1 产品手册及选型样本234指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日四、课程设计（学年论文）摘要（中文）精馏是石油、化工等众多生产过程中广泛应用的一种生产过程，它是利用混合液中组分挥发度的不同，将各组分进行分离以提取达到规定纯度要求的产品。将挥发度不同的组分所组成的混合物，在精馏塔中同时多次地进行部分气化和部分冷凝,使其分离成几乎纯态组分的过程,它属于“物质分离与提纯单元”。五、课程设计（学年论文）摘要（英文）Distillation of petroleum, chemical, and many other widely used in the production
4、 process of a production process, it is used in the mixture of the different components of volatile, to extract isolation components to achieve the required purity requirements of the product. Will made up of different components of the volatile mixture in distillation Tower in partial gasification
5、and partial condensation at the same time many times, making it into almost pure state component of the process, it belongs to isolation and purification of cells . 六、指导教师评分评价内容具 体 要 求权重得分调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。10实践能力独立设计、计算、绘图的能力（课程设计）；能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究的能力（学年论文）
6、15分析解决问题能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题（课程设计）；或能对课题进行理论分析，得出有价值的结论（学年论文）。15工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。10质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理（或设计过程完整，设计内容完全）；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文（设计）结果有参考价值。40外语和计算机应用能力在课程设计或学年论文中，能够体现外语和计算机的应用能力。5创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。5综合评语指导教师签字： 年 月
7、 日 七、答辩记录记录人（签字）： 年 月 日答辩意见及答辩成绩答辩小组教师（签字）： 年 月 日课程设计（学年论文）总评成绩：（指导教师评分80%+答辩成绩20%）目 录一精馏工艺说明二工艺要求和约束条件三控制方案四仪表选型五小结一 精馏工艺说明精馏操作是炼油，华工生产过程中的一个十分重要的环节。精馏塔的控制直接影响 产品的质量，产量和能量的消耗，因此精馏塔的自动控制长期以来一直受到人们的高度重视。精馏塔是华工石油和炼油等生产中最重要的设备之一，它可以使气或液液两相紧密接触，达到相际传质及传热的目的。在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗的
8、定额，以及三废的处理和环境的保护等各方面都有重大的影响。精馏塔是一个多输入和输出的对象，它由多级塔板组成，内在机理复杂，对控制作用响应缓慢，参数间相互关联严重，而控制要求又大多较高。这些都给自动控制的实施带来一定困难。同事各塔工艺结构特点又千差万别，这就更需要深入分析工艺特性，结合具体塔的特点，进行自动控制方案的设计和研究。1.1 精馏原理精馏分离一个混合物，是根据其液体与其气化蒸汽之间的组分不同来进行的。在工业过程中，精馏是广泛地应用在分离和精制挥发性物质。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
9、操作迫使混合物的气、液两相在精馏塔体中作逆向流动，在互相接触过程中，液相中的轻组分逐渐转入气相，而气相中的重组分则逐渐进入液相。精馏过程本质上是一种传质过程，也伴随着传热。在恒定压力下，对单组分液体在沸腾时继续加热，其温度保持不变。但对于多组分的理想溶液来说，在恒定压力下，沸腾溶液的温度却是可变的。一般而言，在恒定压力下，溶液气液相平衡与其组分有关。高沸点组分的浓度越高，溶液平衡温度越高。与纯物质的气液平衡相比较,溶液气液平衡的一个特点是：在平衡状态下，气相浓度与液相浓度是不相同的。一般情况下，气相中的低沸点组分的浓度高于它在液相中的数值。对于纯组分的气液相平衡，把恒定压力下的平衡温度称为该压
10、力下的沸点或冷凝点。但对于处在相平衡下的溶液，则把平衡温度称为在该压力下某气相浓度的露点温度或对应的液相浓度的泡点温度。对于同一浓度的气相和液相来说，露点温度与泡点一般是不相等的，前者比后者高5 。以苯与甲苯混合液为例，若以温度为纵坐标，液相或气相中苯的浓度为横坐标，将苯-甲苯气液相平衡数据绘成曲线，可得如图1-1所示的温度-浓度曲线图。图1-1 苯-甲苯气液相平衡温度/浓度曲线在图1-1中，曲线1表示在一定压力下，溶液的浓度与泡点的关系，称为液相线，线上每一点均代表饱和液体；曲线2表示溶液浓度与露点的关系，称为气相线，线上每一点均代表饱和蒸汽。液相线以下的区域是液相区；气相线以上，溶液全部汽
11、化，称为过热蒸汽区；两线之间为汽、液两相共存区，溶液处于任一点时，都可以分为相互平衡的汽、液两相。设在一个标准大气压下，将浓度为x1、温度为t1的溶液加热，当达到泡点温度t2时，液体开始沸腾，产生的蒸汽浓度为y1， y1与x1平衡，而且y1 x1。如继续加热，且不从物系中取走物料，当温度升高到t3时，则在共存的汽、液两相中，液相的浓度为x2，蒸汽相的浓度为与x2成平衡的y2，且y2 x2。若再继续升高温度达t4时，液相完全汽化，而在液相消失前，其浓度为x3，液相完全汽化成蒸汽后，则气相浓度y3与溶液的最初浓度x1相同。若继续加热至t5，蒸汽成为过热蒸汽，随着温度升高，浓度保持不变，自J点向上至
12、H点的这一阶段，是使溶液汽化的过程，称为部分汽化的过程。若继续加热到H点或H点以上，则称为全部汽化过程。显然，只有用部分汽化的方法，才能从溶液中分离出具有不同浓度的蒸汽，而且其中所含易挥发组分较多，也即部分汽化能起一定的分离作用。而完全汽化则不能使溶液的浓度改变，起不到分离作用。反之，也可从溶液的蒸汽出发，进行冷凝，此过程恰与上述汽化过程相反。由上述讨论可见，部分汽化或部分冷凝之所以能起到部分分离的作用，其基本依据仍然是溶液中两组分的挥发性能之间的差异。部分汽化和部分冷凝是精馏装置中反复发生的过程，依靠此作用才能达到将溶液中两组分加以分离的目的。所以，多次部分汽化，同时又把产生的蒸汽多次部分吸
13、收冷凝是精馏的基础。由于溶液汽化要吸收热量，气体冷凝要放出热量。为此，精馏过程必须具备使塔釜加热汽化的设备(再沸器)和使塔顶蒸汽冷凝的设备(冷凝器)。精馏是将一定浓度的溶液送入精馏装置，使其反复进行部分汽化和部分冷凝，从而得到预期的塔顶与塔底产品的操作。完成这一操作过程的设备除精馏塔外，还有再沸器、冷凝器、回流罐和回流泵等辅助设备。工业上一般采用的连续精馏装置的结构如图1-2所示。原料从精馏塔中段某块塔板上进入，这块塔板称为进料板。进料板将全塔分为两段，进料板以上部分称为精馏段，进料板以下部分称为提馏段。进入塔内的溶液，由于各组分的沸点不同，沸点低的组分(易挥发组分)较易汽化而往上升腾；沸点高
14、的组分(难挥发组分)则更多的随液体往下流，与塔内上升蒸汽在各层塔板上充分地接触，在逆流作用下进行传质和传热，下流的液体到达塔釜后，一部分被连续的引出成为塔底产品，另一部分则被加热汽化后又返回塔中。塔内的上升蒸汽依次经过所有的塔板，使蒸汽中易挥发组分逐渐增浓，上升到塔顶的蒸汽在冷凝器中被冷凝成液体，经回流罐和回流泵后，一部分成为塔顶产品连续引出，另一部分则引回到顶部的塔板上，作为塔内冷却液，称为回流。图1-2 连续精馏装置的流程按需分离组分的多少，精馏可分为二元精馏和多元精馏；按混合物重组分挥发度的差异，可分为一般精馏和特殊精馏，如共沸精馏、萃取精馏等；按结构分类，精馏塔可分为板式塔、填料塔；按
15、操作的连续性分类，可分为连续精馏和间歇精馏；按操作压力，可分为加压精馏、常压精馏和减压精馏。二、工艺要求和约束条件精馏塔的控制与优化目标：在保证产品质量的前提下，使回收率最高和能耗最低即使整个塔的总成本最低，总经济效益最大6。一般来说，精馏塔的运行应满足如下三个方面的要求：(1)质量指标要求。质量指标（即产品纯度）必须符合规定的要求。精馏塔用来分离挥发度不同的组分，其中最重要的一条就是保证包含大多轻组分的塔顶产品或包含大多重组分的塔顶产品之一应满足规定的纯度要求，另一产品成分也应维持在规定范围内；或塔顶和塔底产品均保证在一定的纯度范围内。如果产品质量不合格，它的价值就将远远低于合格产品。但决不
16、是说质量越高越好。由于质量超过规定，产品的价值并不因此而增加；而产品产量却可能下降，同时操作成本主要是能量消耗会增加很多。因此，总的价值反倒下降了。由此可见，除了要考虑使产品符合规格外，还应同时考虑产品的产量和能量消耗。达到质量指标要求是精馏塔控制的最基本目标。 (2) 物料平衡和能量平衡。精馏塔塔顶馏出液、塔底釜液和所有侧线采出的平均采出量之和应与所有进料的平均进料量相当，而且各个采出量的变化应较平缓，以利于上下工序的平稳操作。同时，塔顶、塔底容器及塔板上蓄液量应保持在规定的范围内。在达到一定质量指标要求的前提下，应得到尽可能高的产量，从而使产品的回收率提高。这对于提高经济效益显然是有利的。
17、产品的回收率定义为产品量与进料中该产品组分的量之比。即： Ri=P/Fzi生产效益除了产品纯度与产品回收率之间的关系，还必须考虑能量消耗因素。由精馏原理可知，用精馏搭进行混合物的分离是要消耗一定能量的；要使分离的产品质量越高，产品产量越多，所需的能量也就越大。精馏过程中消耗的能量，主要是再沸器的加热量和冷凝器的冷却量消耗；此外，塔和附属设备及管线也要散失部分能量。在一定的纯度要求下，增加塔内的上升蒸汽是有利于提高产品回收率的；同时也意味着再沸器的能量消耗要增大。且任何事物总是有一定限度的。在单位进料量的能耗增加到一定数值后，再继续增加塔内的上升蒸汽，则产品回收率就增长不多了。应当指出精馏塔的操
18、作情况，必须从整个经济效益来衡量。在精馏操作中，质量指标、产品回收率和能量消耗均是要控制的目标。其中质量是必要条件，在质量指标一定的条件下应在控制过程中使产品的产量尽可能提高一些，同时能量消耗尽可能低一些。 (3)约束条件。为保证精馏塔的正常、安全操作，必须使某些操作参数在约束条件之内，精馏塔中常用的约束条件包括液泛限、漏液限、压力限、压差限及临界温差限等。为保证正常操作，需规定某些参数的极限值，并作为约束条件。塔内气体的流速过低时，对于某些筛板精馏塔会产生漏液现象，从而影响操作降低塔板效率；而流速过高易产生液泛，将完全破坏塔的操作。由于塔板上液层增高，气相通过液层的阻力增大，因而可用测量差压
19、的方法检测塔的液泛现象。当压差过高时，则通过差压控制系统减小气体流速。每个精馏塔都存在着一个最大操作压力限制，超过这个压力，塔的安全就没有保障。为精馏过程提供能量的再沸器和冷凝器，也都存在一定限制。再沸器的加热，受塔压和再沸器中液相介质最大汽化率的影响；同时再沸器两侧间的温差不能超过其临界温差，否则会导致给热系数下降，传热量降低。对冷凝器冷却能力影响最大的是冷却介质的温度。而在介质条件不变时，又与塔的操作压力有关；同时馏出产品组份的变化也将影响到冷凝器的冷却能力限制。在确定精馏塔的控制方案时，必须考虑到上述的约束条件，以使精馏塔工作于正常操作区内。 二、方案确定精馏塔的控制方案 在了解了精馏塔
20、的操作要求和影响因素之后，余下的问题就是如何确定精馏塔的控制方案。首先简述设置精馏塔控制方案的基本观点。为简化讨论，只谈及顶部和底部产品均为液相的且没有侧线采出的情况。由于精馏塔的控制方案繁多，只按这些基本观点选择具有代表性的、常见的控制方案作出介绍。 1设置精馏塔控制方案的基本观点 （1）按物料及能量平衡关系进行控制 对于一个实际操作的二元精馏塔，在进料成分一定时，只要把DF和VF调节一定；且顶部回流罐液位调节以保证回流按照L=VrD的关系保持一定；底部产品流量B在液位调节作用下也可以保证B=F-D的物料平衡关系，那么该塔的产品质量就能得到控制。需指出，由于能量关系因素V主要取决于再沸器加热
21、量，但也取决于进料和回流的热焓。当回流温度恒定时，只须考虑进料设置温度或热焓自动调节系统。于是可保持再沸器的蒸汽量一定，就相当于塔内上升蒸汽量V一定了。考虑到因冷凝器冷却量和环境等扰动因素而使能量平衡可能破坏，从而使塔压变化，因此在塔顶设置压力调节系统。对于DF和VF的控制，由顶部产品量D、再沸器加热蒸汽量和进料量F分别组成比值控制系统。若考虑到动态关系，可添加补偿环节，一般采用超前-滞后环节。 （2）设置质量调节系统 实际上根据精馏塔静态特性考虑的按物料和能量平衡关系控制的方案，在具体应用时 很难保证产品的质量，仅在产品质量指标并不严格的情况下才能使用。为了使产品符合一定的质量指标，就必须在
22、上述控制方案的基础上设置质量反馈系统，采用再沸器加热量及顶部产品量（或回流量）等作为调节参数，以克服进料成分变化等扰动对产品成分的影响，使产品合格。对于一个精馏塔来讲，塔顶产品和塔底产品的质量调节系统之间是相互关联的，当相互影响严重时，不能达到预定的质量控制目的，此时可采用解耦控制以减少或消除它们之间的相关影响。对于二元精馏塔可只采用顶部产品质量反馈，底部产品质量反馈可不用。 （3）静态和动态响应 满足静态特性关系的精馏塔控制方案很多、即一个被调参数在不同控制方案中可以用不同的调节参数控制。从调节理论可知，所选择的调节参数使得被调参数的静态增益越大，控制系统的静态灵敏度越高，克服外部扰动的效果
23、也越好。但如果该调节参数的调节通道的时间常数太大，则从动态上看，控制系统的响应就不够快速，从而不能及时克服外部扰动。因此，必须从静态响应和动态响应两方面综合考虑来确定调节参数和选择控制方案。当方案选取时，由于客观条件不得不采用灵敏度较高但动态响应缓慢的控制回路时，则应当考虑必要的动态补偿。 （4）考虑控制系统间的相关影响 在质量指标调节中，谈及了顶部产品和底部产品质量反馈系统之间的相关问题。同样的问题在一个精馏塔的控制中也存在。精馏塔是一个多变量的调节对象，往往设有多个控制系统。在这些系统之间有可能产生相互关联的影响。当相关影响严重时，可以使精馏塔的操作系统失去稳定。解决的方案一是可选取相关影
24、响较小的系统，通过对各控制回路间相关影响的定量分析方法来选取；二是对于选取的具有相关影响的控制系统，可通过整定调节器参数把控制回路的工作频率拉开的方法减少相关；或者采用解耦控制。需指出的是，此时不仅要考虑到系统的静态特性，也需要考虑其动态影响。 （5）考虑整个工艺生产过程的平稳操作 由于精馏塔往往是生产过程中的一个环节，因此不仅前一工序的操作情况要影响精馏塔的操作，而且它的产品产量和成分变化也要影响到后一工序的操作。于是在设置精馏塔的控制方案时，必须协调前后工序的关系。在某些考虑前后工序关系的整个生产过程的控制中可以采用逆流向物料平衡控制方案。这种控制方案中，前一工序的调节是根据后一工序的需要
25、而定的。例如在精馏塔中，可根据后一工序对顶部产品量的需要改变产品馏出液量，而馏出液量的变化会引起回流罐的液位变化，可通过液位调节改变塔的进料量来实现。这种逆流向方案，可使整个生产过程稳定并可减少回流罐等中间容器的容积。 （6）塔压调节与浮动压力操作 在精馏塔的自动控制中，保持塔压恒定是稳定操作的条件。这主要是由两方面的因素决定的，一是压力的变化将引起塔内气相流量和塔顶上汽液平衡条件的变化，导致塔内物料平衡的变化。二是由于混合组分的沸点和压力间存在一定的关系，而塔板的温度间接反映了物料的成分。因此，压力恒定是保证物料平衡和产品质量的先决条件。在精馏塔的控制中，往往都设有压力调节系统，来保持塔内压
26、力的恒定。 而在采用成分分析用于产品质量控制的精馏塔控制方案中，则可以在可变压力操作下用温度调节或对压力变化补偿的方法实现质量控制。其做法是让塔压浮动于冷凝器的约束，而使冷凝器始终接近于满负荷操作。这样，当塔的处理量下降而使热负荷降低或冷凝器冷却介质温度下降时，塔压将维持在比设计要求低的数值。压力的降低可以使塔内被分离组分间的挥发度增加，这样使单位处理量所需的再沸器加热量下降，节省能量，提高经济效益。同时塔压的下降使同一组分的平衡温度下降，再沸器两侧的传热温度增加，提高了再沸器的加热能力，减轻再沸器的结垢。浮动压力操作可以显著提高精馏生产的经济效益。但是由于塔压的波动会产生精馏塔的不平稳扰动。
27、因此在实际生产中，采用不多。 （7）根据热力学观点等选取节约能量的方案 在精馏塔的自动控制中，调节作用几乎都是通过调节阀改变流体流量来实现的。从热力学观点来看，调节阀的节流过程是一个近乎等焓的过程。在这个过程中熵将增加，熵的增加意味着消耗了有用功。调节阀前后的压力降就是损失的功的度量。因此，为了节省能量，减少有用功的损失，应使调节阀前后压降尽可能减少，这是控制方案的选择中一个值得注意的问题。为了节约能量消耗，在精馏塔控制中还可采用其他许多措施，在具体方案中避免安排某些能量消耗高的调节系统，采用浮动压力控制以及产品质量较严格地控制它的规格值，从而使塔的能耗量最小、成本最低及利润最大。 2精馏塔的
28、基本控制方案 精馏塔的基本控制方式是讨论复杂和特殊控制方案乃至最优控制的基础，同时也是目前实际应用中最常见的方案。精馏塔是一个多变量对象，因此如果将任意一个被调参数和任意一个调节参数组成调节回路，就可能有许多调节方案。而产品质量往往是精馏过程的主要目标，因此，在基本控制方案中，以产品质量指标来选取调节参数，一种是采用温度作为间接质量指标，一种是采用产品成分等作为直接质量指标。 （l）按提馏段指标的控制方案 如果对釜底出料的成分要求高于塔顶出料，塔顶或精馏段板上温度不能很好地反映组分变化和实际操作回流比大于几倍最小回流比时，可采用提馏段控制。提馏段温度是衡量质量指标的间接指标，而以改变再沸器加热
29、量作为控制手段的方案，就是提馏段温控。四、仪表选型工艺检测与控制参数的选择不仅要充分考虑工艺流程本身的特点，以满足安全生产、工艺指标参数检测与控制、原料以及能源消耗考核的需要，而且要结合生产实际情况，对不同的工艺检测与控制参数，区别对待，灵活增加或减少，使检测与控制参数的设置既经济又合理。检测仪表（元件）控制阀选型的一般原则如下：1.工艺过程条件工艺过程的温度、压力、流量、黏度、腐蚀性、毒性、脉动等因素，是决定仪表选型的主要条件，它关系到仪表选用的合理性、仪表的使用寿命及车间的防火防爆保安等问题。2.操作上的重要性各检测点的参数在操作上的重要性是仪表的指示、记录、积算、报警、控制、遥控等功能选
30、定的依据。一般来说，对工艺过程影响不大，但需经常监视的变量，可选指示型；对需要经常了解变化趋势的重要变量，应选记录式；而一些对工艺过程影响较大的，又需随时监控的变量，应设控制；对关系到物料衡算和动力消耗而要求计量或经济核算的变量，宜设积算；一些可能影响生产或安全的变量，宜设报警。3.经济性和统一性仪表的选型也决定于投资的规模，应在满足工艺和自控要求的前提下，进行必要的经济核算，取得适宜的性能/价格比。为便于仪表的维修和管理，在选型时也要注意的仪表的统一性。尽量选用同一系列、统一规格型号及同一生产厂家的产品。4.仪表的使用和供应情况选用的仪表应是较为成熟的产品，经现场使用证明性能可靠的；同时要注
31、意到选用的仪表应当货源供应充沛，不会影响工程的施工进度。就地温度仪表选用双金属温度计。由于酒精生产过程中，温度测量范围一般不会超过200，因此，选择铂热电阻温度计作为检测元件比较合适。考虑到酒精生产过程的醪料粘性较大，高温下容易结疤，检测元件的连接方式最好采用法兰式连接方式。这样，检修时拆装温度计就比较方便。温度仪表采用数字式温度显示仪表和小型数字显示记录仪表。温度需要自动控制的，可选用输出为010mA或420mA的DDZ-型温度变送器或小型一体化的温度变送器。压力测量一般情况下可选用普通压力表；对醪料输送泵等震动比较大的场合， 可选用耐震压力表；对蒸煮锅等设备的压力测量，由于蒸煮醪粘性较大，
32、高温下易结疤会引起堵塞，可选用膜片式或隔膜式压力表和差动远传压力表；显示仪表则选用数字显示压力仪表和小型数字显示记录仪；压力需自动控制的，可选用DDZ-型压力变送器或小型压力变送器。醪料罐等液位检测可采用DDZ-型法兰式液位变送器，显示仪表采用数字显示仪表即可，一般不需要记录仪。水计量一般采用水表即可。组成料水比值自动控制的水流量测量，则应选用输出为010mA或420mA的涡轮流量计。蒸汽计量中小型企业选用分流旋翼式蒸汽流量计即可，当然，也可采用差压式流量、涡街流量计等流量仪表。酒精成品计量选用涡轮流量计较好，建议不用转子流量计。粉料计量用冲板流量计较好。但是，一般情况下，小型企业仪表检修人员
33、少，技术力量薄弱，可以不使用冲板流量计，改用衡器对原料进行计量。醪料流量的测量选用电磁流量计非常合适，它可以垂直安装在进醪的醪料管上。酒精生产过程的自动控制系统，以单回路的简单调节系统为主，调节仪表选用DDZ-型电动单元调节仪表就能满足需要。气动薄膜调节阀具有防爆、结构简单、容易维护等特点，广泛地应用于酒精生产过程。一般情况下，选用直通单座阀或双座调节阀，有时也可根据实际情况选用角形阀。其附件则采用电-气阀门定位器，可改善调节品质。值得注意的是，仪表选用时，应该注意仪表之间的传输信号是否一致。建议采用420mA的信号制。总之，酒精自控仪表的设计与选型，既要经济，又要合理；既要满足酒精生产需要，
34、又要考虑本企业仪表检修维护人员的技术力量与之相适应。尽量做到仪表品种规格少、互换性和通用性强，以方便使用、安装、检修及维护。四、相关计算1.物料平衡关系总物料平衡：F=D+B 轻组分平衡：F zf=D xD+B xB联立上式得：2.能量平衡关系在建立能量平衡关系时，首先要了解分离度的概念。所谓分离度s可用下式表示：可见，随着s的增大，xD也增大，xB而减小，说明塔系统的分离效果增大。影响分离度s的因素很多，如平均相对挥发度、理论塔板数、塔板效率、进料组分、进料板位置，以及塔内上升蒸汽量V和进料F的比值等。对于一个既定的塔来说：上述函数关系也可用一近似式表示：或可表示为：式中为塔的特性因子由上式
35、可以看到，随着V/F的增加，s值提高，也就是xD增加， xB下降，分离效果提高了。由于V是由再沸器施加热量来提高的，所以该式实际是表示塔的能量对产品成分的影响，故称为能量平衡关系式。由上分析可见，V/F的增加，塔的分离效果提高，能耗也将增加。对于一个既定的塔，包括进料组分一定，只要D/F和V/F一定，这个塔的分离结果，即xD和xB将被完全确定。也就是说，由一个塔的物料平衡关系与能量平衡关系两个方程式，可以确定塔顶与塔底组分待定因素。上述结论与一般工艺书中所说保持回流比一定，就确定了分离结果是一致的。小结 通过本次设计，让自己进一步对精馏塔的认识加深，体会到课程设计是我们所学专业课程知识的综合应
36、用的实践训练，也深深感受到做一件事，要做好是那么的不容易。在本次设计中，我结合书本与网上的一些知识来完成了自己的课程设计。其中的设计评述、塔板结构与选型参考课本上的模板。在此次设计中虽然自己做了近两周时间,深深体会到计算时的繁锁。首先是对塔的操作压强认识不足，在老师的帮助下自己很快的解决了。其次是再计算时有许多是根据老师指定数据来算的如：塔板间距、上液层高度、加热蒸汽压强，质量流量等，这些对于我们这些只学了一些简单的理论知识的学生来说简直是难上加难，以至于自己再算到这些时，算了一次又一次，才满足了工艺要求。再次， 虽然，自己经过很长时间来完成自己的设计内容的计算，一遍又遍，但还是觉得不算苦，必
37、定有一句“千里之行，始于足下”。再完成设计内容后那就是选择工艺流程图，然而自己对工艺流程图的绘制却不知无从下手。最后，工艺流程是自己在结合书本上和老师给的参考图形，根据我们的设计要求选择了这个工艺流程。在确定此次工艺流程图之后，自己也用CAD画一遍花了一天的时间把工艺流程图画完。也感觉到自己CAD的不行，以后要花时间来练习。 短短的几周课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会灵活综合应用，在今后一定要不断加强。并庆幸自己能有此次的工程设计训练，虽然是有点苦，但让我学习到了很多知识，也进一步的强化了自己所学的专业知识。相信此次课程设计训练对自己的今后工作都会有一定的帮助。最后，也感谢老师给我们的帮助，给予我们这次锻炼的宝贵机会。
