[发明专利]基于塔板温度的精馏过程全局浓度在线观测器及方法

说明书

本发明涉及一种基于塔板温度的精馏过程全局浓度在线观测器及方法，观测器包括与精馏塔连接的温度测量装置，分别与温度测量装置连接的局部温度测量点离线选取分析模块和数据存储装置，以及与数据存储装置连接的全局浓度在线观测器；局部温度测量点离线选取分析模块包括用于生成分析数据的浓度分布描述模块、用于将浓度数据转换为温度数据的浓度/温度转换模块、用于选择第一测量点的灵敏度矩阵分析模块、用于选择不超过浓度分布参数数量的测量点的待选塔板相关性分析模块。本发明对精馏塔进行局部温度测量点选取分析，通过在有限个塔板位置安装温度测量装置实现所有塔板的物料浓度在线观测，全局浓度观测准确性高，测量装置安装数量少，节约成本。

技术领域

本发明属于精馏过程中的在线观测技术领域，具体地说，涉及一种基于塔板温度的精馏过程全局浓度在线观测器及方法。

背景技术

精馏过程是化工过程中广泛使用的操作单元，主要用于各种混合物的分离与提纯。精馏提纯的产品广泛的应用于生活生产当中，产品的纯度控制是精馏过程的重要目标，直接影响精馏过程的经济效益。

浓度是衡量产品质量的重要指标，在实际监测过程中，通常采用浓度测量仪对浓度进行测量，但浓度测量仪不仅价格昂贵，且容易发生故障。而离线的产品纯度分析过程需要很长的时间，无法服务于在线生产过程。因此在实际监测中通常通过检测精馏塔塔顶和塔底的塔板温度来间接获取产品的浓度数据。由于精馏过程具有较大的时滞，当塔顶和塔底的产品纯度出现问题时，故障或者异常往往早已发生，精馏塔内部塔板的温度也早已偏离正常范围，只监测塔顶和塔底温度的方法已经无法满足在线实时监测的需求，而对于塔板较多的精馏过程，每块塔板都安装温度测量仪表是不切实际的。因此，设计一种用于局部塔板温度测量的全局观测器，对实现精馏塔内部各塔板状态的全局实时监测具有重要意义，为精馏过程的产品品质提供保障。

发明内容

本发明针对现有精馏塔只测量塔顶塔底的塔板温度时存在的上述不足，提供了一种基于塔板温度的精馏过程全局浓度在线观测器及方法，根据有限的温度测量点，在线实时估计所有塔板的物料浓度，进而辅助监测精馏塔内部的工作状态，有助于及时发现异常情况，具有所需温度测量仪表数量少、浓度预测精度高、实时性好等特点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于塔板温度的精馏过程全局浓度在线观测器，包括：

温度测量装置，与精馏塔连接，用于测量精馏塔中的塔板温度；

局部温度测量点离线选取分析模块，与所述温度测量装置连接，用于离线分析决策局部温度测量点的数量，并根据局部温度测量点确定温度测量装置的安装位置；

所述局部温度测量点离线选取分析模块包括用于生成分析数据的浓度分布描述模块、用于将浓度数据转换为温度数据的浓度/温度转换模块、用于选择第一测量点的灵敏度矩阵分析模块以及用于选择不超过浓度分布参数数量的测量点的待选塔板相关性分析模块；

数据存储装置，与所述温度测量装置连接，用于对所述温度测量装置测量的塔板温度进行存储；

浓度在线观测器，与所述数据存储装置连接，用于通过局部温度测量信息对全局浓度进行在线观测。

进一步的，还包括上位机监测界面，与所述浓度在线观测器连接，用于实时显示与监测塔板的物料浓度信息。

优选的，所述浓度分布描述模块生成分析数据的步骤为：

确定浓度分布公式中的参数初始值，浓度分布公式的表达式如下：