郭林樵 张 雷

（西南石油大学化学化工学院）

蒸发是柠檬酸生产中的重要环节， 经发酵、提取过后的柠檬酸溶液浓度仅有25%～30%，需进行进一步的蒸发浓缩， 浓度达到70%以上才能使后续工段出料液浓度稳定，以利于下一阶段柠檬酸干燥工段的进行［1～3］。蒸发主要通过传热分离出柠檬酸水溶液中多余的水分以达到浓缩的目的。在工业生产中，为了充分利用蒸发器中产生的二次蒸汽以降低能耗，一般采用多效蒸发。 笔者运用Aspen Plus对工艺流程进行了搭建和模拟计算，基于MATLAB设计了模糊PID解耦控制，通过与传统串级PID控制对比，证明了模糊PID解耦控制在蒸发系统中具有一定的适用性。

1 并流蒸发的模拟

笔者以柠檬酸三效并流蒸发为例， 在Aspen Plus中建立了完整的三效并流蒸发模拟流程（图1），得到的模拟参数见表1。

表1 柠檬酸蒸发模拟参数值

图1 并流蒸发流程模拟

模拟数据与实际情况吻合，各效蒸发器参数（如温度、压力、出料流量和出料浓度）均达到预期值。 对于蒸发器液位，进料流量和出料流量是其主要影响因素。 对于出料浓度，影响因素较多，在保持其他变量不变的情况下改变出料流量和加热蒸汽流量，对出料浓度的影响如图2所示。

图2 出料流量和加热蒸汽流量对出料浓度的影响

由图2可以看出， 出料浓度随出料流量增加而变小，随加热蒸汽流量增加而变大。 在并流蒸发中，出料流量和加热蒸汽流量对出料浓度的影响幅度较小，在加热蒸汽流量达到1 800 kg/h后增长趋势趋于平缓且三效出料浓度满足预期值。……