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Aspen Plus Dynamics:(三)如何确定灵敏板

hgsjclub 化工研学社 2023-10-08

上一期,我们讲解了精馏塔的控制方案(点击即可跳转)并且引出了一个问题:塔板温度控制很重要,因为塔的温度可以作为产品纯度的间接指标。那我们应该选择哪一块塔板呢?被选择的塔板,我们需要它能够在塔受到干扰时更能响应干扰,也就是变化更快更明显,所以也被称为灵敏板。正常而言,一个稳定操作的塔,塔板温度是较为稳定的,如果我们能够将这个变化最快最大的塔板温度控制得较好,那么整个塔的温度就会维持比较平稳。塔板的选择这个问题已经被讨论了半个世纪以上,也诞生了很多选择灵敏板的方法,有简单的有复杂的。

主要有:斜率判据、灵敏度判据、奇异值分解判据、恒定温度判据、产品变化最小判据。这些方法在威廉·鲁平的《Aspen模拟软件在精馏设计和控制中的应用》一书中有较为详细的说明,有一些还是需要一些计算的,大家有兴趣可以自行去学习。作为初学者,这里我主要给大家展示里面提到的最为简单的一种判据:斜率判据。

斜率判据,顾名思义,我们通过斜率来确定灵敏板,拿我们的案例来说,因为我们使用的是提馏段温控方案,因此在提馏段选择塔板作为灵敏板。

打开Aspen模拟文件,找到Profiles→TPFQ,直接点击上方的Temperature绘图工具进行绘图,因为我们选的是提馏段塔板,因此找到提馏段部分上下温度变化最快的塔板,也就是第16块塔板。因为塔板温度的变化对应的就是塔板上组成的变化,这一段温度变化很快,说明组成变化也很快。如果这一块板的温度能控制得比较平稳的话,那其他塔板就更加平稳了。因此选择第16块板作为灵敏板。

如果说直接从温度-塔板的图上觉得不明显的话,还可以将数值复制到Origin当中做出温度-塔板的斜率数值图。首先绘制出温度-塔板图后,通过菜单栏的分析→数学→微分,得到斜率数值,然后再作出斜率-塔板的图,很明显,在第16块板斜率数值最大。

换个思路,如果本案例是用的是精馏段温控方案,那么我们的灵敏板就应该是选择第9块塔板了,因为精馏段第9块板的斜率最大。

顺便再提一下灵敏度判据,这个判据的原理就是通过修改精馏塔的其中一个变量,例如回流量、再沸器负荷等,然后去记录每一块塔板温度的变化大小,来判断每一块塔板温度对于这种变化的灵敏性,选择最灵敏的那一块。

其他的灵敏板选择判据大家也可以自行去了解,下一期,我们就将正式对Dynamics的控制器进行讲解。

  

小编能力有限,内容如有问题还请批评指正。

 

参考文献:

化工仪表及自动化, 厉玉鸣.

Aspen模拟软件在精馏设计和控制中的应用, 威廉·鲁平.


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编辑:Eric
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