刘昱明，刘武，李浩，孙怀宇＊

（1.沈阳化工大学 化学工程学院，辽宁 沈阳 110142；2.鞍山七彩化学股份有限公司，辽宁 鞍山 114225；3.中唯炼焦技术国家工程研究中心有限责任公司，辽宁 鞍山 114020）

气体吸收是典型的化工单元操作过程，其原理是根据气体在选定液体吸收剂中溶解度的不同而实现分离的传质单元操作[1]。吸收操作在石油化工、天然气化工以及环境工程中有极其广泛的应用。建立吸收塔的动态模型，对实际生产中的吸收塔进行更好的模拟，可以为研究塔的动态特性及控制方法提供支持[2-4]。首先基于将吸收塔的气相流道及液相流道分割为多个小单元，根据传质及流动过程对吸收塔进行动态建模。之后使用PID 对吸收塔的控制就进行模拟，以分析控制参数的影响及得到优化的控制参数[5]。

1 动态模型的建立及PID 控制算法

1.1 吸收塔动态模型的建立

假设设备内的总体积为Vt，将其按高度分为N个单元块，则每个单元块的体积为Vc。根据传质的原理，可以得到在每个单元块中气液之间的浓度随时间变化规律[6-7]。

将传质模型与流动模型相结合就得到了吸收塔的动态模型。在流动模型中每个小块都是独立进行变化的[8-10]。在计算时，首先利用传质模型在一个单元内进行计算，得到新的液相与气相浓度，之后按流速向下一单元移动，与这样利用模型一次次地进行计算，则可以得到塔内的浓度随时间的动态变化，得到不同时刻气液浓度在塔内的分布[10-11]。

1.2 PID 控制算法

PID 控制技术在自动控制技术发展历史上具有举足轻重的意义，它对被控对象进行控制的被控量是将给定值与反馈值之间的偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过线性组合完成的[12]。……