[发明专利]一种隔离壁精馏塔的浓度软测量方法

说明书

本发明涉及一种隔离壁精馏塔的浓度软测量方法，属于化工过程的软测量方法。这种集成了数据驱动模型的浓度软测量方法，在隔离壁精馏塔温度浓度串级控制的基础上增加了浓度软测量，从而通过对易检测变量的检测实现对产品浓度的预测。串级控制中内层采用比例积分控制进行隔离壁精馏塔灵敏板温度的控制；外层采用模型预测控制进行产品浓度的控制。利用本发明，充分利用易于检测的辅助变量，预测产品浓度，避免了实时在线检测浓度的高价格和长时延；充分利用比例积分控制和模型预测控制结合，实现隔离壁精馏塔的快速无差控制。

技术领域

本发明涉及一种隔离壁精馏塔的产品浓度控制方法，特别是采用一种集成了数据驱动模型的浓度软测量方法，属于化工过程的软测量方法。

背景技术

隔离壁精馏塔，是将两个(或多个)精馏塔集成到一个塔壳，实现三元(及以上)物系分离的热耦合精馏塔。隔离壁精馏塔比传统精馏塔系统通常可以节约能耗约30％，节约设备投资约30％，并节省空间。其中，四组分Kaibel隔离壁精馏塔，是隔离壁精馏塔的一种重要型式，由预分塔与主塔两部分组成，两塔之间通过两对逆流的热耦合汽液流股进行相互连接。主塔的塔顶、侧线采出1、侧线采出2、塔釜分别采出四种产品，并且整个四组分Kaibel隔离壁精馏塔仅需要一个塔顶冷凝器和一个塔釜再沸器。挪威的Ghadrdan等人研究了Kaibel隔离壁精馏塔中操纵气相分割比与最小能耗操作的关联，指出在线改变气相分割比有可能是保持最小操作能耗的必要条件。挪威的Dwivedi等人提出了一种可变气相分割比的Kaibel隔离壁精馏塔的控制结构。中国的凌昊等人对分离苯、甲苯、二甲苯和均三甲苯的Kaibel隔离壁精馏塔进行了浓度分散控制的研究，所得结果显示对预分离精馏塔塔顶与塔底进行控制的必要性。中国的钱行等人对分离甲醇、乙醇、正丙醇和正丁醇的Kaibel隔离壁精馏塔的温度控制、浓度控制及其串级系统进行了较深入的研究，所得结果显示采用液相分割比(或气相分割比)作为操纵变量的纯温度控制可以使Kaibel隔离壁精馏塔快速稳定，实现稳定化控制的效果。然而，单纯的温度控制存在产品浓度的稳态余差，所以，还需要对产品浓度进行控制。常规的浓度检测时延长、价格昂贵、无法实现连续测量，而根据精馏塔的MESH方程(各平衡级的每一组分物料平衡方程、相平衡方程、归一化方程和热量平衡方程)，精馏塔中的各变量(浓度、温度、压力和流量)是相互关联的，因此，可以通过易于检测的辅助变量(温度、压力和流量)预测产品浓度，实现隔离壁精馏塔产品浓度的软测量。

发明内容

为了改善隔离壁精馏塔的控制效果，本发明提供一种集成了数据驱动模型的浓度软测量方法，它在隔离壁精馏塔温度浓度串级控制的基础上增加了浓度软测量，通过易检测变量对产品浓度进行预测，代替实际的高频浓度检测。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：