精馏过程是现代化工生产中应用极为广泛的传质过程，其目的是利用混合液中各组分挥发度的不同将各组分进行分离，并达到规定的纯度要求。
精馏塔是精馏过程的关键设备，在精馏操作中，被控变量多，可选用的操纵变量也多，它们之间又可以有各种不同组合，所以控制方案繁多。由于精馏塔对象的通道很多，反应缓慢，内在机理复杂，变量之间相互关联，加之控制要求又较高，因此必须深入分析工艺特性，总结实践性经验，结合具体情况，才能设计出合理的控制方案。精馏塔自控流程中应注意的问题如下。
（1）塔的进料量由进料罐液控制。
（2）塔的回流量由回流罐液控制。
（3）塔底液面控制塔底出料泵的调节阀。
（4）由蒸汽流量和塔的温度控制再沸器的加热蒸汽流量，并在进入再沸器的蒸汽管道上设置压力表，在蒸汽进入再沸器前设置疏水器。
（5）塔顶设安全阀，防止塔超压损坏。
（6）塔顶馏出线上一般不设阀门，直接接塔顶冷凝器。
（7）塔底出料接泵入口，故塔内管口附近设有防涡流板；一般塔底出料泵靠近塔布置，塔底出料管线不设阀门。
（8）塔顶和中段回流管线在塔管口处不宜设置切断阀；侧线汽提塔塔顶气体返回分馏塔的管线上不应设置切断阀；对同一产品有多个抽出口的塔，其各出口均应设置切断阀。以下将介绍压力、温度、流量的几种控制方法。
2.11.4.1 塔顶压力控制
精馏塔的操作需要保持恒定压力，塔顶压力与气-液平衡有密切的关系，压力的任何波动都将影响塔的稳定操作。操作压力的选择要根据工艺物料性质及经济比较来确定，精馏塔根据选择压力的不同可分为常压精馏、减压精馏、加压精馏，以下分三种情况分别讨论。
1）常压精馏塔
在对精馏操作压力恒定要求不高的情况下，常压精馏不需要任何压力调节系统，仅需要蒸馏设备上设置一个通大气的管道来平衡压力，以保证塔内压力接近大气压，此种情况下，塔内压力将随大气压的变化而变化。如果常压精馏对精馏操作压力稳定性要求高时，应设置压力调节系统，以维持塔内压力。
2）真空精馏塔
（1）改变不凝性气体的抽吸量，如图2-59所示。如果真空抽吸装置为蒸汽喷射泵，那么在真空度控制的同时，应在蒸汽管路上设置蒸汽压力控制系统，如图2-60所示，由于真空度与蒸汽压力之间有着明显的非线性，不宜用蒸汽压力或流量来直接控制真空度。如果真空抽吸装置采用的是电动真空泵，通常把调节阀安装在真空泵返回吸入口的旁路管线上，如图2-61所示。
图2-59 改变不凝性气体的抽吸量来控制塔压
图2-60 用蒸汽喷射泵控制
真空的塔压控制
（2）改变旁路吸入空气或惰性气体量。在回流罐至真空泵的吸入管上，连接一根通大气或某种惰性气体旁路，并在该旁路上安装一调节阀，通过改变经旁路管吸入的空气量或惰性气体量，即可控制塔的真空度，如图2-62所示。
图2-61 用电动真空泵控制真空的塔压控制
图2-62 改变旁路吸入空气或惰性气体量来控制塔压
精馏操作中通常采用产生真空的方法是用蒸汽喷射泵和电动真空泵。蒸汽喷射泵因其结构简单、工作可靠、维护容易而被广泛采用。
3）加压精馏塔
加压精馏塔是指操作压力大于大气压的情况，压力控制对产品质量安全生产影响巨大。
加压精馏塔压力调节方案的确定与馏出物的状态及馏出物中不凝性气体组成密切相关，分以下5种情况加以讨论。
（1）塔顶气相馏出物不冷凝
此种流程工业上很少采用，压力调节阀可设置在塔顶气相管线上，如图2-64所示。2-63所示。
（2）塔顶馏出物部分冷凝
图2-63 塔顶气相馏出物不冷凝的塔顶压力调节
图2-64 塔顶馏出物部分冷凝的塔顶压力调节
通常采用压力调节器调节气相馏出物，气相流量变化对压力影响敏感效果较好，如图2-65所示。该方案的优点是操作费用低，调节阀可不考虑介质腐蚀；缺点是塔顶温度过高时，可能使冷凝
（3）塔顶馏出物含微量不凝性气体
A.调节冷却水流量
调节冷却水量以改变气体在冷凝器中冷凝的速度从而调节塔压，如图器水出口温度过高而加速冷凝器的腐蚀和结垢。2-66所示，此法优点是调节系统滞后小，调节阀尺寸小，便于维修；缺点是冷却水的耗量大。
图2-65 用冷却剂流量控制塔压
图2-66 用热气体旁路法控制塔压
下列情况下可采用此法调节塔压。
①塔顶气体温度过高，不能采用调节冷却水量来调节压力时。
②塔设备容量过大，用调节冷却水流量法过渡时间太长。
③回流罐底高于冷凝器时。
C.调节塔顶气相流量控制塔压
压力调节系统的调节阀直接装在冷凝管线上，以调节冷凝面积，如图
B.热气体旁通法控制塔压
图2-67 用塔顶气相流量控制塔压
图2-68 冷凝器排液量调节与热气体旁路相结合来控制塔压
如图2-67所示。2-68所示，这时压力调节器的输出控制两个调节阀而构成分程控制，这样可以扩大调节阀的可调范围。该方法的缺点是需采用两个调节阀，增加了投资。
E.当冷凝器位于回流罐下方时，可采用浸没式冷凝器塔压控制
如图
D.用冷凝器排液量调节与热旁路相结合的方案控制塔压
如图2-69所示，这时调节阀安装在通回流罐的气相管路上。这种控制方法一般希望进入冷凝器的冷却剂量大，保持过冷，用改变压差的方法使传热面积发生变化，以改变气相的冷凝量，达到控制塔压的目的。
图2-69 浸没式冷凝器塔压控制
图2-70 用分程控制方案来控制塔压
（4）塔顶馏出物中含少量不凝性气体
当塔顶气相中不凝性气体的含量小于塔顶气相总量的2%时，或在塔的操作中预计只在部分时间里产生不凝性气体时，就不能采用将不凝性气体放空的方法控制塔压。因为这样做损失太大，会有大量未被冷凝下来的产品被排放掉。此时可采用图2-70所示的分程控制方案对塔压进行控制。首先用冷却水调节阀控制塔压，若冷却水阀全开塔压还降不下来时，再打开放空阀，以维持塔压的恒定。
（5）馏出物中有较多不凝性气体
当塔顶馏出物中含有不凝性气体比较多时，塔压控制可以通过改变回流罐的气相排放量来实现，如图2-71所示。该方案适用于进料流量、组分、塔釜加热蒸汽压力波动不大，且塔顶蒸汽经冷凝器的阻力变化也不大的条件。因为只有这样，回流罐上的压力才可以代替塔顶的压力。如果冷凝器阻力变化值可能接近或超过塔压波动的最大值，此时回流罐上的压力就不能代表塔顶压力。
2.11.4.2 精馏塔的温度控制
1）精馏塔提馏段的温度控制
图2-71 用回流罐气相排放量控制塔压
如图2-72所示是常见提馏段温度控制的一种方案。该主要控制系统是以提馏段塔板温度为被控变量、加热蒸汽量为操纵变量。
图2-72 提馏段温度控制的控制方案示意图
采用提馏段温度控制的场合如下。
（1）由于采用了提馏段温度作为间接质量指标，因此，它能较直接反映提馏段产品情况。将提馏段温度保持恒定后，就能较好地保证塔底产量和质量达到规定值。所以在以塔底产品为主要产品，对塔釜成分要求比馏出物高时，常采用提馏段温度控制方法。
（2）全部为液相进料时。由于液相进料比气相进料或气、液进料带入的热量较少，塔操作必须由再沸器供给较大的热量，进料量或进料成分的变化首先要影响塔底的成分，故用提馏段温度控制就能比较及时，动态过程也比较快。
（3）当塔顶或精馏段塔盘上的温度不能很好地反映组成变化时。即当组成变化时，精馏段塔盘上温度变化不显著；或者由于进料中含有比塔顶产品更轻的杂质组分，而这些杂质会影响温度与组成的关系。
（4）当实际回流比较最小回流比大好几倍时，回流量的较小变化对操作影响很不显著，而较大变化又反而会对稳定操作造成干扰，用精馏段温度控制得不到好的效果，应考虑采用提馏段温度调节。
图2-73 精馏段温度控制的控制方案示意图
2）精馏段的温度控制
如图2-73所示是常见的精馏段温度控制的一种方案，它的主要控制系统是以精馏段塔板温度为被控变量，而以回流量为操纵变量。精馏段温度控制的主要特点与适用场合如下。
（1）由于采用了精馏段温度作为间接质量指标，因此，它能较直接地反映精馏段的产品情况，当塔顶产品纯度要求比塔底严格时，一般采用精馏段温度控制方案。
（2）当全部为气相进料时，由于进料量的变化首先影响塔顶的成分，采用精馏段控制就比较合理。
（3）当塔底或提馏段塔盘上的温度不能很好地反映组成变化时。
3）精馏塔的温差控制及双温差控制
上述两种方案均以温度作为被控变量，对一般的精馏操作是可行的，但在精密精馏时，产品纯度要求很高，而且塔顶、塔底产品的沸点差又不大时，应采用温差控制，以进一步提高产品质量。
图2-74 双温差控制方案
如图2-74所示的双温差控制的系统图，双温差控制是分别在精馏段与提馏段上选取温差信号，然后将两个温差信号相减，作为控制器的测量信号。从工艺角度来理解选取双温差的理由是由压降引起的温差不仅出现在塔顶，也出现在塔底，这种因负荷引起的温差相减后就可相互抵消。双温差法是一种控制精馏塔进料板附近的组成分布，使其产品质量合格的办法。
2.11.4.3 精馏塔的流量控制
精馏操作中进料量的波动直接影响分离效果，最终影响到产品的质量。然而进料量的波动通常是难以避免的，多数情况下精馏塔的处理量是由上一工序所决定，为了缓和上、下工序之间的冲突，上一工序可以采用液位均匀调节系统来出料，以使进塔流量的变动不至于过于剧烈。若塔的进料来自一个很大的中间贮槽或原料罐，可以设置流量定值调节系统来恒定进料流量。采用的调节方案可根据所选用泵的类型决定。
回流量的调节可根据使用的泵的型式决定。采用重力回流时，调节方法如图2-75所示。
图2-75 全凝器的回流量控制
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