Использование температуры как косвенного показателя качества предполагает, что давление внутри ректификационной колонны должно оставаться постоянным. Хотя дистилляционные колонны обычно оснащены системами регулирования давления, небольшие колебания давления неизбежны. Они незначительны для дистилляционных колонн с низкими требованиями к чистоте, но в прецизионной дистилляции и других приложениях с высокими требованиями к контролю даже небольшие изменения давления могут повлиять на взаимосвязь между температурой и составом, что затрудняет соблюдение требований к качеству процесса. Следовательно, колебания давления необходимо компенсировать, обычно используя дифференциальный контроль температуры и двойной дифференциальный контроль температуры.
① Дифференциальный контроль температуры. При точной дистилляции дифференциальный контроль температуры может улучшить качество продукта. При перегонке температура любого лотка зависит от состава и давления; Факторами, влияющими на изменение температуры, могут быть либо состав, либо давление. При общей работе колонки, будь то атмосферная, вакуумная или колонка под давлением, давление колеблется в очень небольшом диапазоне, поэтому существует прямая связь между температурой и составом. Однако при прецизионной перегонке требуется высокая чистота продукта, а температуры кипения продуктов в верхней и нижней части колонны существенно не различаются. В этом случае изменение температуры, вызванное изменением давления, намного больше, чем изменение температуры, вызванное изменениями состава. Поэтому даже небольшие колебания давления оказывают существенное влияние и их нельзя игнорировать. Например, при разделении бензола, толуола и ксилола изменение атмосферного давления на 6,67 кПа приводит к изменению температуры кипения бензола на 2 градуса, что превышает нормативы качества. Такие изменения давления вполне возможны, нарушая корреляцию между температурой и составом. Следовательно, использование температуры в качестве контролируемой переменной при прецизионной дистилляции часто не позволяет достичь идеальных результатов управления; таким образом, влияние небольших колебаний давления должно быть компенсировано или устранено.
Во время колебаний давления в колонне, хотя температура на каждой тарелке будет в некоторой степени меняться, разница температур между двумя тарелками меняется очень незначительно. Например, при изменении давления с 1,176 МПа до 1,190 МПа разница температур между пластиной 52 и пластиной 65 остается примерно 2,8 градуса. Это сохраняет корреляцию между разницей температур и составом. Таким образом, разницу температур можно использовать в качестве контролируемой переменной, чтобы обеспечить соответствие чистоты конечного продукта требованиям.
При выборе сигналов разности температур точки обнаружения следует выбирать следующим образом. Например, когда верхний дистиллят является основным продуктом, одну точку обнаружения следует разместить в верхней части колонны (или немного ниже), где изменения температуры меньше, а другую точку обнаружения следует разместить рядом с чувствительной тарелкой, где изменения состава и температуры более значительны и более чувствительны. Затем разница температур между этими двумя точками измерения принимается в качестве контролируемой переменной. Пока влияние изменения давления на температуру в этих двух точках одинаково (или очень похоже), влияние колебаний давления будет практически компенсировать друг друга.
В нефтехимическом производстве контроль разницы температур успешно применяется в прецизионных системах дистилляции, таких как бензол-толуол и этилен-этан. Для достижения хороших эффектов управления заданное значение разницы температур должно быть разумным и не слишком большим, а условия эксплуатации должны быть стабильными.
② Двойной контроль разницы температур. Хотя контроль разницы температур может преодолеть влияние колебаний давления внутри колонны на качество верхних или нижних продуктов, он также имеет недостаток: изменения скорости потока сырья приводят к изменениям в увеличении скорости потока пара, вызывая изменения в перепаде давления между тарелками. При увеличении скорости потока сырья увеличивается перепад давления между тарелками, что, в свою очередь, увеличивает разницу температур. Взаимосвязь между разницей температур и составом изменится, поэтому контроль разницы температур в настоящее время не подходит.
