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玻璃浮子流量计的控制目标

玻璃浮子流量计的控制目标

 玻璃浮子流量计是将一定浓度的溶液送人精馏装置,使其反复地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相应设备除精馏塔外,还有再沸器、冷凝器、回流罐和回流泵等辅助设备。目前,工业上一般所采用的连续精馏装置的流程如图9-2-1所示。
精馏塔的控制目标,应该在满足产品质量合格的前提下,使总的收益最大或总的成本最小。因此,精馏塔的控制要求,应该从质量指标(产品纯度)、产品产量和能量消耗三个方面进行综合考虑。

    1.质量指标
    精馏操作的目的是将混合液中各组分分离为产品,因此产品的质量指标必须符合规定的要求。也就是说,塔顶或塔底产品之一应该保证达到规定的纯度,而另一产品也应保证在规定的范围内。
    在二元组分精馏中,情况较简单,质量指标就是使塔顶产品中轻组分纯度符合技术要求或塔底产品中重组分纯度符合技术要求。
    在多元组分精馏中,情况较复杂,一般仅控制关键组分。所谓关键组分,是指对产品质量影响较大的组分。从塔顶分离出挥发度较大的关键组分称为轻关键组分,从塔底分离出挥发度较小的关键组分称为重关键组分。有时,对多元组分的分离可简化为对二元关键组分的分离,也相应地简化了精馏操作。
    应当指出,产品质量最好控制到刚好能满足规格要求上,即处于“卡边”生产。超过规格的产品是一种浪费,因为它的售价不会更高,只会增大能耗、降低产量而已。
    2.产品产量和能量消耗
    玻璃浮子流量计的其他两个重要控制目标是产品的产量和能量消耗。玻璃浮子流量计的任务,不仅要保证产品质量,还要有一定的产量。另外,分离混合液也需要消耗一定的能量,这主要是再沸器的加热量和冷凝器的冷却量消耗。此外,塔的附属设备及管线也要散失一部分热量和冷量。从定性的分析可知,要使分离所得的产品纯度越高,产品产量越大,则所消耗的能量越多。
产品的产量通常用该产品的回收率来表示.回收率的定义是:进料中每单位产品组分所能得到的可售产品的数量。数学上,组分i的回收率定义为


产品回收率、产品纯度及能量消耗三者之间的定量关系可以用图9-2-2中的曲线来说明。这是对于某一精馏塔按分离50%两组分混合液做出的曲线图,纵坐标是回收率,横坐标是产品纯度(按纯度的对数值刻度),图中的曲线是表示每单位进料所消耗能量的等值线(用塔内上升蒸气量V与进料量F之比V/F来表示)> o曲线表明,在一定的能耗V/F情况下,随着产品纯度的提高,会使产品的回收率迅速下降O纯度越高,这个倾向越明显。
    
此外,从图9-2-2可知,在一定的产品纯度要求下,随着V/F从小到大逐步增加;刚开始可以显著提高产品的回收率.然而,当V/F增加到一定程度以后,再进一步增加V/F所得的效果就不显著了。例如,由图9-2-2可以看出,在98%的纯度下,当V/F从2增至4时,产品回收率从14%增到88%,增加了74%;当V/F再从4增加到6时.则产品回收率仅从88%增加到96.5%,只增加了8.5%,
    以上讨论说明,在玻璃浮子流量计操作中,质量指标、产品回收率和能量消耗均是要控制的目标。其中质量指标是必要条件,在质量指标一定的前提下,控制过程中应使产品产量尽量高一些;同时能量消耗尽可能低一些。至于在质量指标一定的前提下,使单位产品产量的能量消耗最低或使单位产品量的陈本最低以及使综合经济效益最大等,军事属于不同目标函数的最优控制问题。FA10-15B.jpg


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