[发明专利]一种内部热耦合精馏塔高纯非线性观测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及精馏领域，特别提出内部热耦合精馏塔观测器系统及 方法。

背景技术

精馏过程是化工过程中的一种核心过程，精馏塔是其中的一个关键 单元。长久以来，精馏塔因为高耗能，低能效的问题成为国际精馏领 域研究的焦点。大量研究与实验表明内部热耦合精馏塔利用精馏段及 提馏段的热量耦合，省去常规精馏塔的再沸器和冷凝器实现显著的能 源节约和有效能提升，成为目前美国，欧洲，日本等地分离公司的新 宠。然而由于内部热耦合精馏塔的精馏段与提馏段之间存在极强的耦 合性，该塔具有十分复杂的强非线性，也具有独特的动态响应特性如 反向响应等复杂动态特性，给控制设计造成了困难。

传统的复杂机理模型尽管能够精确的观测内部热耦合精馏塔的各 种状态变量，但复杂的机理模型结构导致模型在线求解效率太低，不 能直接应用于控制器设计当中。而基于阶跃，脉冲响应辨识的近似线 性模型尽管具有较快的求解速度但是状态变量观测精度太低，甚至基 本偏离真实值。事实表明：内部热耦合精馏塔的高效率高精确度的非 线性观测器，是该过程有效控制器设计的核心和关键环节。

发明内容

为了克服目前内部热耦合精馏塔动态模型不能兼顾运算效率和观 测精度的不足，本发明提供一种能够同时保证内部热耦合精馏塔观测 结果的高效率、高精度的内部热耦合精馏塔高纯非线性观测系统及方 法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种内部热耦合精馏塔高纯非线性观测系统，包括与内部热耦合 精馏塔直接连接的现场智能仪表和DCS系统，所述DCS系统包括存 储装置、控制站和上位机，所述现场智能仪表与存储装置、控制站和 上位机连接，所述的上位机包括用以预测内部热耦合精馏塔将来时刻 的组分浓度分布的观测器，所述观测器包括：

组分推断模块，用以从智能仪表获取温度，压强数据，计算内部热 耦合精馏塔各块塔板的组分浓度，并将组分浓度计算结果存储在历史 数据库当中，计算式为(1)(2)：

Xi(k)=Pr×α×10Ti+cb-a-1α-1i=1,2,......,f-1---(1)]]>