动态模拟叙述说明VIP

Aspen Dynamic动态模拟叙述说明图1 Aspen Dynamic默认控制方案图2默认控制方案控制器1. 进料流量波动情况下的响应用ASPEN DYNAMICS进行动态模拟的时候，使得T=1到T=2的时间段内，进料流量逐渐增加到原进料物流的1.1倍，即模拟进料物流在波动10%的情况下，精馏塔内的各种响应。在ASPEN Dynamics默认的控制下，塔顶压力控制、回流罐液位控制以及再沸釜液位控制在流量波动10%的情况下的响应分别如下：1.1 塔顶压力响应图3塔顶压力响应由上图可以看出，在流量增加的过程中，塔顶压力发生了震荡，但是其震荡范围在0.932atm到0.997atm之间，幅度比较小。控制器的输出比较有效地发生了改变，使得在 T=2.0时，系统的压力重新回到1.0atm附近。1.2回流罐液位响应图4回流罐液位响应 由上图可以看出，精馏塔进料流量发生改变时，回流罐的液位发生一次较大震荡后于T=4.5处达到新的稳定，其振幅在 0.025m左右，控制器的输出改变地及时有效。1.3 再沸釜液位响应图5再沸釜液位响应由上图可以看出，在精馏塔进料流量改变的时候，再沸釜的液位和控制器输出都发生了变化，最终在 T=5.0时，再沸釜的液位稳定，控制器的输出改变地及时有效。1.4塔底出料温度、压力、流量响应在上面的默认控制下，系统可以较好的保持塔顶压力、回流罐液位以及再沸釜液位的稳定。而塔底出料的状态变化如下：图6塔底出料温度、压力、流量变化可以看出，在进料流量波动的情况下，塔底出料的流量，压力和温度则呈下降趋势。1.5塔釜产品纯度响应图7塔底产品纯度变化可以看出，在精馏塔进料流量波动下，塔釜产品的纯度由0.99978下降至0.99600。说明进料状态的改变在很大程度上影响了产品的纯度。通过上面的分析可以看出，进料状态对塔底的温度影响较大。再沸釜的温度下降会导致提馏段的效率降低，从而导致塔釜产品纯度降低。所以，为了维持产品纯度的稳定，在默认控制的基础上，我们考虑增加温度的控制。2.增加温度控制的动态模拟图8产品精制塔各板温度曲线在添加温度控制器之前，我们首先要确定灵敏板，在稳态模拟中的 profile 里面查看各板的温度数据，我们发现，塔内温度比较平缓，难以直接找出温度控制板，因此改变塔的操作变量（再沸器热负荷0.1%），从新作图。图9改变再沸器热负荷的温差曲线第21块塔板的温度变化显著，因此，第21块塔板为灵敏板。我们通过改变塔釜再沸器的热负荷使灵敏板的温度恒定，间接控制分离效果。图10改进后控制方案图11改进后控制方案的控制面板2.1下面介绍增加控制的过程：根据PID自动控制原理，PID算法为：OP=Bias+GainEP+1IntegralTimeEIdt+DerivTimed（ED）dx我们设定干扰为5%，利用软件来进行参数整定，结果如下图所示：图12整定曲线图13整定结果由图可以看出，经过整定后，可以起到控制作用。当干扰发生，灵敏板温度出现上升时，再沸器的热负荷将会下降，当再沸器的热负荷下降到一定值后，灵敏板温度有开始下降。反应时间大约为0.05小时，控制系统可以起到作用。2.2控制效果检测动态模拟可直接在静态模拟运算结果上修整部分参数后进行计算。将稳态模拟的计算结果设定为装置正常运转的初始状态，下面给本控制系统一个干扰，使进料量变为原来的1.1倍，观察塔釜产品纯度的