过程控制原理与工程第7章

1、过程控制原理与工程于辉 主编过程控制原理与工程第7章7.1流体输送设备的控制7.1.1离心泵的控制7.1.2容积式泵的控制7.1.3压缩机的控制7.1.4离心式压缩机的防喘振控制7.2传热设备的控制7.2.1换热器的控制7.2.2蒸汽加热器的控制7.2.3冷却器的控制7.2.4加热炉的控制过程控制原理与工程第7章7.3锅炉设备的控制7.3.1概述7.3.2汽包水位系统的控制7.3.3锅炉燃烧系统的控制7.4精馏塔的控制7.4.1概述7.4.2精馏塔的控制目标7.4.3精馏塔的干扰因素分析7.4.4精馏塔质量指标的选择7.4.5精馏塔的基本控制方案过程控制原理与工程第7章7.5化学反应器的控制7

2、.5.1化学反应器的控制要求7.5.2化学反应器的基本控制方案7.6炼油工业生产过程控制7.6.1炼油工业概述7.6.2常减压生产过程控制7.6.3催化裂化生产过程控制7.6.4催化重整生产过程控制过程控制原理与工程7.1流体输送设备的控制1)通过流量和压力控制实现物料平衡。2)保证机泵本身的安全运转。过程控制原理与工程7.1.1离心泵的控制1.直接节流法2.改变泵的转速3.改变旁路回流量过程控制原理与工程7.1.1离心泵的控制图7-1离心泵特性曲线过程控制原理与工程1.直接节流法图7-2直接节流控制系统过程控制原理与工程1.直接节流法图7-3改变阀门开度时工作点的变化情况过程控制原理与工程2

3、.改变泵的转速1)当电动机为原动机时，采用变频调速器改变泵的转速，如图7-5所示。图7-4改变泵转速时工作点的变化过程控制原理与工程2.改变泵的转速图7-5控制转速方案过程控制原理与工程2.改变泵的转速2)当汽轮机为原动机时，采用调节导向叶片角度或蒸汽流量的方法。3)利用原动机与泵连接轴的变速器改变转速。过程控制原理与工程3.改变旁路回流量图7-6采用旁路控制流量过程控制原理与工程3.改变旁路回流量图7-7离心泵的压力控制过程控制原理与工程7.1.2容积式泵的控制1)改变原动机的转速。2)改变往复泵的冲程。3)控制回流量。4)采用旁路调节来控制出口压力，然后用直接节流阀控制其流量。过程控制原理

4、与工程图7-8往复泵转速控制方案过程控制原理与工程图7-9往复泵旁路压力控制系统过程控制原理与工程7.1.3压缩机的控制(1)节流控制即在离心式压缩机的出口或入口处安装控制阀、蝶阀等节流装置以控制排气量。(2)旁路控制这与控制液体流量相似。(3)调速或对往复式压缩机改变冲程等方法往复式压缩机，目前多用于流量小、压缩比较高的场合。过程控制原理与工程7.1.4离心式压缩机的防喘振控制1.离心式压缩机的特性曲线及喘振现象2.防喘振控制方案过程控制原理与工程1.离心式压缩机的特性曲线及喘振现象图7-10离心式压缩机特性曲线过程控制原理与工程2.防喘振控制方案(1)固定极限流量防喘振控制这种防喘振控制方

5、案是使压缩机的流量始终大于某一定值流量，从而避免进入喘振区运行。图7-11喘振极限值过程控制原理与工程2.防喘振控制方案图7-12固定极限流量防喘振控制系统图过程控制原理与工程2.防喘振控制方案(2)可变极限流量防喘振控制图7-13喘振极限线及安全操作线过程控制原理与工程2.防喘振控制方案图7-14可变极限流量防喘振控制系统过程控制原理与工程7.2传热设备的控制1)使工艺介质达到规定的温度，以使化学反应或其他工艺过程能很好地进行。2)在生产过程中加入吸收的热量或除去放出的热量，使工艺过程能在规定的温度范围内进行。3)某些工艺过程需要改变物料的相态。4)回收热量。过程控制原理与工程7.2.1换热

6、器的控制1.控制载热体流量2.控制载热体旁路流量3.控制被加热流体自身流量4.控制工艺介质自身流量的旁路过程控制原理与工程1.控制载热体流量图7-15控制载热体流量的控制方案过程控制原理与工程2.控制载热体旁路流量图7-16换热器串级控制系统过程控制原理与工程2.控制载热体旁路流量图7-17控制载热体旁路过程控制原理与工程图7-18控制被加热流体自身流量3.控制被加热流体自身流量过程控制原理与工程4.控制工艺介质自身流量的旁路图7-19控制被加热介质的旁路过程控制原理与工程7.2.2蒸汽加热器的控制1.控制载热剂蒸汽的流量2.控制换热器的有效换热面积过程控制原理与工程1.控制载热剂蒸汽的流量通

7、过改变加热蒸汽量来稳定被加热介质的出口温度，如图7-20所示。当阀前蒸汽压力有波动时，可对蒸汽总管加设压力定值控制，或者采用温度与蒸汽流量(或压力)的串级控制。但当采用低压蒸汽作为热剂时，进入加热器的蒸汽一侧会产生负压，此时，冷凝液将不能连续排出，采用此方案应注意。过程控制原理与工程2.控制换热器的有效换热面积图7-20控制蒸汽流量的方案过程控制原理与工程2.控制换热器的有效换热面积图7-21用冷凝液的排出量控制温度过程控制原理与工程2.控制换热器的有效换热面积图7-22温度与液位串级控制过程控制原理与工程2.控制换热器的有效换热面积图7-23蒸汽加热器前馈控制过程控制原理与工程7.2.3冷却

8、器的控制1.控制载热剂流量2.控制气氨排量过程控制原理与工程1.控制载热剂流量图7-24控制冷却剂流量方案过程控制原理与工程1.控制载热剂流量图7-25冷却器温度-液位串级控制过程控制原理与工程2.控制气氨排量图7-26冷却器选择性控制过程控制原理与工程2.控制气氨排量图7-27控制气氨排量的方案过程控制原理与工程7.2.4加热炉的控制1.加热炉的单回路控制方案2.加热炉的串级控制方案3.加热炉安全联锁保护系统过程控制原理与工程1.加热炉的单回路控制方案(1)扰动分析加热炉的最主要控制指标往往是工艺介质的出口温度，即系统的被控变量，而操纵变量为燃料油或燃料气的流量。(2)单回路控制系统的分析图

9、7-28为某一燃油加热炉控制系统示意图，其主要控制系统是以炉出口温度为被控变量，燃料油流量为操纵变量组成的单回路控制系统。1)进入加热炉工艺介质的流量控制系统，如图中FC控制系统；2)燃料油总压控制，总压控制一般调回油量，如图中P1C控制系统；过程控制原理与工程1.加热炉的单回路控制方案3)采用燃料油时，还需加入雾化蒸汽(或空气)，为此设有雾化蒸汽压力控制系统，如图中P2C控制系统，以保证燃料油的良好雾化。图7-28加热炉控制系统示意图过程控制原理与工程1.加热炉的单回路控制方案1)根据燃料油阀后压力与雾化蒸汽压力之差来调节雾化蒸汽，即采用压差控制，如图7-29所示。2)用燃料油流量与雾化蒸汽

10、压力的比值控制，如图7-30所示。图7-29 燃料油与雾化过程控制原理与工程1.加热炉的单回路控制方案图7-30燃料油与雾化蒸汽过程控制原理与工程1.加热炉的单回路控制方案1)对炉出口温度控制精度要求不太高；2)外来扰动缓慢而较小，且不频繁；3)炉膛容量较小，即滞后不太大。过程控制原理与工程2.加热炉的串级控制方案1)炉出口温度对炉膛温度的串级控制；2)炉出口温度对燃料油(或气)流量的串级控制；3)炉出口温度对燃料油(或气)阀后压力的串级控制；4)采用压力平衡式控制阀(浮动阀)的控制。图7-31炉出口温度对炉膛温度的串级控制过程控制原理与工程2.加热炉的串级控制方案(1)炉出口温度对炉膛温度的

11、串级控制该控制方案如图7-31所示。1)热负荷较大，而热强度较小，即不允许炉膛温度有较大波动，以免影响设备。2)当主要扰动是燃料油或气的热值变化(即组分变化)时，其他串级控制方案的副回路无法感受。3)在同一个炉膛内有两组炉管，同时加热两种物料，此时虽然仅控制一组温度，但另一组亦较平稳。1)应选择有代表性的炉膛温度检测点，而且要反应快，但选择时较困难，特别对圆筒炉；过程控制原理与工程2.加热炉的串级控制方案2)为了保护设备，炉膛温度不应有较大波动，所以在参数整定时，对于副控制器不应整定得过于灵敏，且不加微分作用；3)由于炉膛温度较高，测温元件及其保护套管材料必须耐高温。(2)炉出口温度对燃料油(

12、或气)流量的串级控制一般情况下可对燃料油压力进行控制，但在操作过程中，若燃料流量波动较大时，也可以考虑采用炉子出口温度对燃料油(或气)流量的串级控制，如图7-32所示。过程控制原理与工程2.加热炉的串级控制方案(3)炉出口温度对燃料油(或气)阀后压力的串级控制若加热炉所需燃料油量较少或其输送管道较小时，其流量测量较困难，特别是采用粘度较大的重质燃料油时更难测量。7-32.TIF过程控制原理与工程2.加热炉的串级控制方案7-33.TIF过程控制原理与工程2.加热炉的串级控制方案(4)采用压力平衡式控制阀(浮动阀)的控制当燃料是气态时，采用压力平衡式控制阀(浮动阀)的方案颇有特色，如图7-34所示

13、。图7-34采用浮动阀的控制方案过程控制原理与工程2.加热炉的串级控制方案图7-35浮动阀结构示意图过程控制原理与工程3.加热炉安全联锁保护系统1)当被加热工艺介质流量过低或中断时，会将加热炉管子烧坏，使其破裂，造成严重的生产事故。2)当火焰熄灭时，会在燃烧室里形成危险性的燃料气-空气混合物。3)当燃料气压力过低即流量过小时，会造成回火现象，故要保证最小燃料气流量。4)当燃料气压力过高时，会使喷嘴出现脱火现象，造成熄火。过程控制原理与工程3.加热炉安全联锁保护系统图7-36加热炉的安全联锁保护系统过程控制原理与工程3.加热炉安全联锁保护系统1) 炉出口温度与控制阀后压力的选择性控制系统。2)燃

14、料气流量过低联锁报警系统F1S。3)工艺介质流量过低联锁报警系统F2S。4)火焰检测开关BS。过程控制原理与工程7.3锅炉设备的控制过程控制原理与工程7.3.1概述锅炉是石油、化工、发电等工业生产过程中必不可少的重要动力设备。它所产生的高压蒸汽既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可以作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产过程的不断强化，生产设备的不断更新，作为全厂动力和热源的锅炉，亦向着高效率、大容量方向发展。为确保安全，稳定生产，对锅炉设备的自动控制就显得十分重要。过程控制原理与工程7.3.1概述图7-37锅炉设备主要工艺流程图过程控制原

15、理与工程7.3.2汽包水位系统的控制1.汽包水位的动态特性2.单冲量控制系统3.双冲量控制系统4.三冲量控制系统过程控制原理与工程1.汽包水位的动态特性1)给水流量对水位的影响，即控制通道的动态特性。图7-38锅炉汽水系统过程控制原理与工程1.汽包水位的动态特性图7-39给水流量作用下过程控制原理与工程1.汽包水位的动态特性图7-40蒸汽流量扰动作用下的水位响应曲线过程控制原理与工程1.汽包水位的动态特性2)蒸汽负荷对水位的影响，即干扰通道的动态特性。3)锅炉排污、吹灰等对水位也有影响。过程控制原理与工程2.单冲量控制系统图7-41单冲量控制系统过程控制原理与工程2.单冲量控制系统1)当负荷变

16、化产生虚假液位时，将使控制器产生误动作。2)控制作用不及时。3)不能及时克服给水量变化的干扰。过程控制原理与工程3.双冲量控制系统图7-42双冲量控制系统原理图及框图(1)加法器系数的确定1)C1的设置一般取1，也可小于1。过程控制原理与工程3.双冲量控制系统2)C2的值应考虑到静态前馈补偿，可现场凑试，也可依据静态物料平衡关系，使汽包水位不变，蒸汽流量变化等于给水流量的变化可推导出3)I0初始偏置值。(2)阀的开闭形式、控制器正反作用及运算器符号决定1)阀的开闭形式选定。2)控制器的正、反作用。3)运算器符号。过程控制原理与工程3.双冲量控制系统(3)双冲量控制系统的其他形式如图7-43所示

17、的双冲量控制系统是把加法器放在控制器之前，因为水位上升与蒸汽流量增加时，要求控制阀的动作方向相反，所以一定是信号相减。过程控制原理与工程4.三冲量控制系统图7-43双冲量控制系统的其他接法过程控制原理与工程4.三冲量控制系统图7-44三冲量控制系统过程控制原理与工程4.三冲量控制系统图7-45三冲量控制系统框图(1)加法器系数的确定过程控制原理与工程4.三冲量控制系统1)系数C1通常可取1或稍小于1的数值。2)系数C2的计算。3)I0的设置与双冲量控制系统有所不同。(2)阀的开闭形式、控制器正反作用及运算器符号阀的开闭形式选定与双冲量控制系统一样。(3)运算器的符号I0的设置是为了在正常负荷下

18、抵消IC，所以I0前的符号永远是负号。过程控制原理与工程4.三冲量控制系统(4)三冲量控制系统的其他形式图7-45所示的三冲量控制系统是前馈-串级控制系统的形式，是一种比较新型的接法，也是目前用得较多的汽包水位三冲量控制系统，除此之外，三冲量控制还有其他多种形式，如图7-46所示。图7-46三冲量控制系统的其他形式过程控制原理与工程7.3.3锅炉燃烧系统的控制1.燃烧系统的控制任务2.燃烧系统的控制过程控制原理与工程1.燃烧系统的控制任务1)维持锅炉出口蒸汽压力的稳定。2)保证燃料良好的燃烧。3)维持炉膛负压不变，应该使排烟量与空气量相配合。过程控制原理与工程2.燃烧系统的控制图7-47锅炉燃

19、烧过程控制系统过程控制原理与工程2.燃烧系统的控制(1)蒸汽压力控制和燃料与空气量的比值控制图7-47所示的是燃烧过程控制系统。1)蒸汽出口压力对燃料流量串级控制系统；2)燃料流量与空气流量的单闭环比值控制系统；3)空气量过少时自动减少燃料量的选择性控制系统；4)蒸汽出口压力降低时自动加大空气量的前馈选择性控制系统。过程控制原理与工程2.燃烧系统的控制图7-48炉膛负压与安全保护控制系统过程控制原理与工程2.燃烧系统的控制(2)炉膛负压控制与有关安全保护系统图7-48所示的是一个典型的锅炉燃烧过程的炉膛负压及有关安全保护控制系统。1)炉膛负压控制系统。2)防脱火系统。3)防回火系统。过程控制原

20、理与工程7.4精馏塔的控制精馏是石油、化工生产过程中应用极为广泛的传质传热过程。精馏的目的是使混合液各组分分离，使之达到规定的纯度要求。精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即同一温度下各组分的蒸汽分压不同，使图7-49精馏塔结构示意图液相中轻组分转移到气相，气相中的重组分转移到液相，实现组分的分离。过程控制原理与工程7.4.1概述图7-49精馏塔结构示意图过程控制原理与工程7.4.2精馏塔的控制目标(1)质量指标应使塔顶或塔底产品之一达到规定的纯度，另一个产品的纯度也应维持在规定的范围之内。(2)产品产量和能耗要求在达到一定质量指标的前提下，还要有一定的产量。(3)约束条件精馏

21、过程是复杂传质传热过程。过程控制原理与工程7.4.3精馏塔的干扰因素分析1.塔压波动的影响2.进料流量的波动3.进料组分波动的影响4.进料温度波动的影响5.上升蒸汽速度和加热量波动的影响6.回流量和冷剂量波动的影响过程控制原理与工程1.塔压波动的影响一般精馏塔总是需要将塔压保持恒定，这是因为塔的压力与气液平衡有密切的关系。只有将塔操作在稳定的压力下，才能保证分离的纯度和经济性。若塔压波动，就会破坏原来的气液平衡，也将影响到塔的物料平衡。另外，一般塔的操作常用温度作为衡量产品组分的间接控制指标，而温度与产品组分的一一对应关系是随压力而变的，因此只有在一定压力下才能保持这种一一对应关系，否则就应采

22、用温差等其他变量，来作为质量控制指标。过程控制原理与工程2.进料流量的波动进料量的变化，会对塔的物料平衡有直接的影响，如果精馏塔位于整个精馏过程的起点，则采用定值控制是可行的。如果生产条件变化需改变进料量，则应根据物料平衡的原则，适当调节塔顶和塔釜产出量。同时必须调节塔顶冷凝器和塔釜再沸器的负荷。已经知道，进料量的增加会使塔内上升蒸汽量加大，在塔径一定的情况下，上升蒸汽速度加快对传质是有利的。但是若上升速度超过液泛速度，则将破坏塔的正常操作，所以进料量的增加是有限的。过程控制原理与工程3.进料组分波动的影响进料组分是由前一工序决定的，所以进料组分的变化，往往是不可控参数，然而它的变化一般都比较

23、缓和。过程控制原理与工程4.进料温度波动的影响进料温度下降，使进料中的热焓下降，影响热量平衡，造成精馏塔自上而下温度下降，会使塔底轻组分含量增加，这就需加大再沸器加热量。当进料为沸点很高的混合物时，进入塔前往往需要预热，为了减少进料温度的波动，可设置进料温度自动控制。过程控制原理与工程5.上升蒸汽速度和加热量波动的影响组分的分离随着蒸汽速度的增加而改善，塔内的最大蒸汽速度应比产生“液泛”速度小一些。影响塔的蒸汽速度的主要因素是再沸器的加热量。因此稳定加热量对塔的平稳操作有很重要的意义，而热载体压力的波动将会引起加热量的变化。因此要采用稳定载热体压力或稳定流量的自动控制。过程控制原理与工程6.回

24、流量和冷剂量波动的影响回流量减少，会使塔顶温度增高，使塔顶产品中重组分含量增加，因此在正常操作时，除了要把回流量作为控制手段，希望将它维持恒定。冷剂压力的波动，将会引起冷剂量的变化，在用全回流的精馏塔中将直接造成回流量的波动，并会造成回流速度的波动。所以有的时候对冷剂量也应定值控制。过程控制原理与工程7.4.4精馏塔质量指标的选择1.灵敏板的温度控制2.温差控制3.双温差控制过程控制原理与工程1.灵敏板的温度控制一般认为塔顶或塔底的温度似乎最能代表塔顶或塔底的产品质量。其实，当分离的产品较纯时，在邻近塔顶或塔底的各板之间，温度差已经很小，这时，塔顶或塔底温度变化0.5，可能已超出产品质量的允许

25、范围，因而，对温度检测仪表的灵敏度和控制精度都提出了很高的要求，但实际上却很难满足。解决这一问题的方法是在塔顶或塔底与进料板之间选择灵敏板的温度作为间接质量指标。当塔的操作经受干扰或承受控制作用时，塔内各板的浓度都将发生变化，各塔板的温度也将同时变化，但变化程度各不相同，当达到新的稳态后，温度变化最大的那块塔板称为灵敏板。过程控制原理与工程2.温差控制在精密精馏时，产品纯度要求很高，而且塔顶、塔底产品的沸点又相差不大时，可采用温差控制。采用温差作为衡量质量指标的间接参数，是为了消除压力波动对产品质量的影响。因为在精馏塔控制系统中虽设置了压力定值控制，但压力也总是会有些微小的波动，从而引起浓度的

26、变化。这对一般产品纯度要求不太高的精馏塔是可以忽略不计的，但如果是精密精馏，产品纯度要求很高，微小的压力波动足以影响质量，就不能再忽略了。也就是说，在精密精馏时，若用温度做质量指标就不能很好地代表产品的质量，温度的变化可能是产品纯度和压力双方都变化的结果，为此应该考虑补偿或消除压力微小波动的影响。在选择温差信号时，如果塔顶采出量为主要产品，宜将一个检测点放在塔顶(或稍下一些)，即温度变化较小的位置；另一个检测点放在灵敏板附近，即浓度和温度变化较大的位置，然后取上述两测点的温度差T作为被控变量。这里，塔顶温度实际上起参比作用，压力变化对两点温度都有相同影响，相减之后其压力波动的影响就几乎抵消。过

27、程控制原理与工程3.双温差控制图7-50精馏塔双温差控制系统过程控制原理与工程7.4.5精馏塔的基本控制方案1.按精馏段指标的控制2.按提馏段指标的控制3.精馏塔的塔压控制过程控制原理与工程1.按精馏段指标的控制(1)直接物料平衡控制以精馏段温度作为间接质量指标，操纵变量是塔顶馏出量D，其控制方案如图7-51所示。(2)间接物料平衡控制该控制方案的被控变量仍是精馏段温度，操纵变量是回流量LR。图7-51精馏段直接物料平衡控制过程控制原理与工程1.按精馏段指标的控制图7-52精馏段间接物料平衡控制过程控制原理与工程1.按精馏段指标的控制1)进料量的定值控制(若不可控，也可采用均匀控制)。2)保持

28、再沸器加热量恒定，且要足够大，保证塔在最大负荷时，仍能保证塔底产品质量指标在一定范围内。3)为保证精馏塔的分离效果和塔内操作稳定，以塔底液位为被控变量，构成了塔底液位均匀控制系统。4)为使塔顶保持一定的回流量，又以冷凝液回流罐液位为被控变量，构成回流罐液位均匀控制系统。5)为维持塔压恒定，在塔顶设置压力控制系统，控制手段为改变冷凝器的冷剂量。过程控制原理与工程2.按提馏段指标的控制(1)直接物料平衡控制以提馏段温度作为间接质量指标，控制塔底采出量B的控制方案为直接物料平衡控制，控制方案如图7-53所示。(2)间接物料平衡控制采用再沸器加热量V作为操纵变量的质量控制方案，控制方案如图7-54所示

29、。图7-53提馏段直接物料平衡控制过程控制原理与工程2.按提馏段指标的控制图7-54提馏段间接物料平衡控制过程控制原理与工程3.精馏塔的塔压控制(1)加压塔的压力控制1)液相采出，馏出物含大量不凝物。2)液相采出，馏出物含少量不凝物。图7-55液相采出、馏出物含大量过程控制原理与工程3.精馏塔的塔压控制图7-56液相采出、馏出物含少量过程控制原理与工程3.精馏塔的塔压控制3)液相采出，馏出物含微量不凝物。图7-57液相采出、馏出物含微量不凝物时塔压控制方案4)气相采出。(2)减压塔的压力控制当减压塔的压力控制采用蒸汽喷射泵抽真空时，可采用图7-59所示的控制方案。过程控制原理与工程3.精馏塔的

30、塔压控制图7-58气相采出时塔压控制方案过程控制原理与工程3.精馏塔的塔压控制图7-59减压塔压力控制过程控制原理与工程3.精馏塔的塔压控制(3)常压塔的压力控制对塔顶压力的恒定要求不高时，可采用常压精馏。过程控制原理与工程7.5化学反应器的控制化学反应器是石油、化工生产中的重要设备之一。由于反应器的结构、物料流程、反应机理比较复杂，并且还经常处在高温、高压、易燃易爆条件下进行反应。因此对化学反应器的控制，既要提高生产率、降低生产成本，又要保证整个生产过程的安全稳定进行。所以要正确、合理地设计反应器的控制方案。过程控制原理与工程7.5.1化学反应器的控制要求(1) 物料平衡控制为使反应器的反应

31、正常，转化率高，要求维持进入反应器的各种物料量恒定，配比符合要求。(2) 能量平衡控制要保持化学反应器的热量平衡，应使进入反应器的热量与流出的热量及反应生成热之间相互平衡。(3) 约束条件控制要防止工艺参数进入危险区域或不正常工况，为此，应当配置一些报警、联锁和选择性控制系统，进行安全软限的保护性控制。(4)质量控制化学反应器的质量指标一般指反应的转化率或产品达到规定的成分，显然，转化率应当是被控变量。过程控制原理与工程7.5.2化学反应器的基本控制方案1.绝热反应器的控制2.非绝热式反应器的控制过程控制原理与工程1.绝热反应器的控制图7-60氧化炉温度与氨气流量的串级控制系统过程控制原理与工

32、程1.绝热反应器的控制(1) 进口浓度的控制以进口浓度作为操纵变量来控制反应器温度，它的机理从绝热反应器的热量平衡关系可以得知，在进料温度不变时，反应器的温度随着进口浓度的增加而增大。1)改变主要反应物的量。2)改变已过量的反应物的量。3)循环操作系统中改变循环量。4)在均相催化反应中改变催化剂的量。(2) 进料温度的控制反应器在其他条件不变的情况下，提高进料温度，将使反应温度升高。过程控制原理与工程1.绝热反应器的控制7Z61.TIF过程控制原理与工程1.绝热反应器的控制图7-62反应器入口温度控制方案一过程控制原理与工程1.绝热反应器的控制(3)通过改变负荷来控制反应温度它的机理是随着负荷

33、的增大，物料在反应器内的停留时间减少，导致转化率下降，于是反应放热也减少。图7-63反应器入口温度控制方案二过程控制原理与工程1.绝热反应器的控制图7-64反应器入口温度控制方案三过程控制原理与工程2.非绝热式反应器的控制(1)反应器的分程控制方案如图7-65所示，已在分程控制系统中分析过。(2)反应器的分段控制方案为了使反应器的反应沿最佳温度分布，通常可以进行分段控制，使每段温度能根据工艺要求控制在相应的温度上。图7-65反应器的分程控制过程控制原理与工程2.非绝热式反应器的控制图7-66反应器的分段控制过程控制原理与工程2.非绝热式反应器的控制图7-67反应器的串级控制过程控制原理与工程2

34、.非绝热式反应器的控制(3)反应器的其他控制方案对于反应器的温度控制系统，经常是以载热体作为操纵变量，因其滞后时间较大，控制质量难以满足工艺的要求，采用串级控制方案就可以提高控制质量，图7-67所示的为夹套除热的釜式反应器的温度与温度的串级控制系统。过程控制原理与工程7.6炼油工业生产过程控制炼油工业是以石油为原料生产汽油、煤油、柴油等石油产品的能源产业，担负着为社会提供燃动能源的重任，大约全世界总能源需求的40依赖于石油产品。汽车、飞机、轮船等交通运输器械使用的燃料几乎全部是石油产品，有机化工原料主要也是来源于石油炼制工业。石油又称原油，其组成非常复杂，是各种烃类和非烃类化合物的混合物，这些

35、化合物的相对分子量从几十至几千，相应的沸程从常温到500以上，并且其分子结构也是复杂多样，所以石油必须经过各种加工过程，炼制成多种在质量上符合要求的石油产品，如各种牌号的汽油、煤油、柴油、润滑油、溶剂油、重油、蜡油、沥青和石油焦，以及生产各种石油化工基本原料。图7-68燃料型炼油厂加工方案典型流程要从原油中提炼出多种多样的燃料、润滑油和其他产品，需要通过一系列的，例如常减压蒸馏、催化裂化、催化重整、延迟焦化、炼厂气加工及产品精制等炼制工艺(或过程)。由于生产产品的不同，各炼油厂采用的加工方案和工艺流程也不同，主要分为燃料型、燃料-润滑油型和燃料-加工型三种。图7-68是燃料型加工方案的典型流程

36、。近年来，为了合理利用石油资源和提高经济效益，很多炼油厂的加工方案已经由燃料型逐渐向另外两种类型转变。过程控制原理与工程7.6.1炼油工业概述图7-68燃料型炼油厂加工方案典型流程过程控制原理与工程7.6.2常减压生产过程控制1.常减压蒸馏工艺流程简介2.常减压蒸馏控制方案过程控制原理与工程1.常减压蒸馏工艺流程简介图7-69常减压蒸馏装置工艺流程过程控制原理与工程2.常减压蒸馏控制方案(1)加热炉的控制加热炉控制主要的质量指标是炉出口温度，常采用我们在第6章讨论的加热炉串级控制方案，即把炉出口温度作为被控变量，炉膛温度作为副变量，构成炉出口温度与炉膛温度串级控制系统。图7-70原油蒸馏装置控制过程控制原理与工程2.常减压蒸馏控制方案(2)常压塔的控制常压塔采用的是精馏塔的精馏段控制方案，一般是按塔顶温度来控制顶回流量，以达到间接平稳产品质量的目的。(3)减压塔的控制对于减压塔的塔顶温度、一线流量和塔底液面采用的都是单回路控制，与常压塔不同的是，减压塔在减压的条件下工作，要对它的真空度进行控制。过程控制原理与工程7.6.3催化裂化生产过程控制1.工艺流程简述2.催化裂化装置反应再生