CN110898454B - 精馏塔控制方法、存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精馏塔控制方法、存储介质及电子设备，该精馏塔控制方法包括：获取精馏塔的物料信息，所述物料信息包括进料流量、进料热量和塔釜蒸汽流量；根据所述物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，所述物料调节参数包括塔顶采出流量调节参数、塔底采出流量调节参数、塔釜蒸汽流量调节参数和塔顶回流流量匹配参数；根据所述物料调节参数调节所述精馏塔。本发明，通过获取精馏塔的物料信息，根据物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，并根据物料调节参数调节精馏塔，防止精馏塔控制参数调整滞后，提高控制参数的准确性，无需人工调整寻找平衡点的工作量，保证精馏塔能够平稳运行，提高工作效率和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种精馏塔控制方法、存储介质及电子设备。
背景技术
石油化工产业是国家基础工业的命脉，具有十分重要的地位。石油化工生产过程主要包括原料精制、化学反应和产品分离精制三个方面，其中，分离部分是能耗最大的部分，也是整个石油化工生产优化的主要关注点。目前，工业上分离精制的方法主要采用精馏的方法，精馏塔的平稳运行不仅关系着产品的质量也影响着整个生产过程的能耗。所以，精馏塔参数的精准、平稳控制是一直都是众多研究者所关注的焦点。
目前，现有的精馏塔参数的控制主要通过对精馏塔运行时的温度、液位、流量、热量和冷量等参数进行控制，但现有的精馏塔参数的控制通常只是对精馏塔局部参数进行控制，对于需要频繁调整负荷的精馏塔，其进料量(即精馏塔负荷)是不断变化的，精馏塔局部参数的控制无法从整体上克服干扰，会导致精馏塔参数控制滞后、精馏塔整体运行稳定性差等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的精馏塔参数控制滞后、整体运行不稳定的不足，提供一种精馏塔控制方法、存储介质及电子设备。
本发明的技术方案提供一种精馏塔控制方法，其特征在于，包括：
获取精馏塔的物料信息，所述物料信息包括进料流量、进料热量和塔釜蒸汽流量；
根据所述物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，所述物料调节参数包括塔顶采出流量调节参数、塔底采出流量调节参数、塔釜蒸汽流量调节参数和塔顶回流流量匹配参数；
根据所述物料调节参数调节所述精馏塔。
进一步的，所述调节参数包括塔顶分离常数，所述根据所述物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，具体包括：
根据所述进料流量和所述塔顶分离常数得到塔顶采出流量调节前馈值；
获取所述精馏塔的塔顶回流罐采出流量输出值；
将所述塔顶采出流量调节前馈值和所述塔顶回流罐采出流量输出值进行加和，得到所述塔顶采出流量调节参数。
进一步的，所述根据所述进料流量和所述塔顶分离常数得到塔顶采出流量调节前馈值，具体为：
利于下式计算出所述塔顶采出流量调节前馈值：
QKtop＝(Ffeed2-Ffeed1)×αtop
其中，QKtop为所述塔顶采出流量调节前馈值；Ffeed1为所述进料流量在预设采样时间内的初值；Ffeed2为所述进料流量在所述预设采样时间内的终值；αtop表示所述塔顶分离常数。
进一步的，所述塔顶分离常数采用以下方法确定：
当所述精馏塔的塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，所述精馏塔的塔底的产品质量不需严格控制时：
当所述塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制，所述塔顶的产品质量不需严格控制时：
当所述塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，同时所述塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制时：
其中，αtop为所述塔顶分离常数；Ddesign为所述塔顶的设计流量；Fdesign为所述精馏塔的进料的设计流量；Bdesign为所述塔底的设计流量；Dxi为组分x在所述塔顶的浓度；Fxi为组分x在所述进料中的浓度；Byi为组分y在所述塔底的浓度；Fyi为组分y在所述进料中的浓度。
进一步的，所述调节参数包括塔底分离常数，所述根据所述物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，具体包括：
根据所述进料流量和所述塔底分离常数得到塔底采出流量调节前馈值；
获取所述精馏塔的塔釜采出流量输出值；
将所述塔底采出流量调节前馈值和所述塔釜采出流量输出值进行加和，得到所述塔底采出流量调节参数。
进一步的，所述根据所述进料流量和所述塔底分离常数得到塔底采出流量调节前馈值，具体为：
利用下式计算出所述塔底采出流量调节前馈值：
QKbtm＝(Ffeed2-Ffeed1)×αbtm
其中，QKbtm为所述塔底采出流量调节前馈值；Ffeed1为所述进料流量在预设采样时间内的初值；Ffeed2为所述进料流量在所述预设采样时间内的终值；αbtm为所述塔底分离常数。
进一步的，所述塔底分离常数采用以下方法确定：
当所述精馏塔的塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，所述精馏塔的塔底的产品的质量不需严格控制时：
当所述塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制，所述塔顶的产品质量不需严格控制时：
当所述塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，同时所述塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制时：
其中，αbtm为所述塔底分离常数；Ddesign为所述塔顶的设计流量；Fdesign为所述精馏塔的进料的设计流量；Bdesign为所述塔底的设计流量；Dxi为组分x在所述塔顶的浓度；Fxi为组分x在所述进料中的浓度；Byi为组分y在所述塔底的浓度；Fyi为组分y在所述进料中的浓度。
进一步的，所述调节参数包括蒸汽热量流量转换系数，所述根据所述物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，具体包括：
根据所述进料热量和所述蒸汽热量流量转换系数得到塔釜蒸汽流量调节前馈值；
获取所述精馏塔的蒸汽流量输出值；
将所述塔釜蒸汽流量调节前馈值和所述蒸汽流量输出值进行加和，得到所述塔釜蒸汽流量调节参数。
进一步的，所述根据所述进料热量和所述蒸汽热量流量转换系数得到塔釜蒸汽流量调节前馈值，具体为：
利用下式计算所述进料热量在预设采样时间内的变化值：
其中，ΔQ为所述进料热量在所述预设采样时间内的变化值；xi为所述精馏塔的进料组分i的含量；Cmi为所述进料组分i的比热容；T1为所述精馏塔的进料热量在所述预设采样时间内的初值；T2为所述进料热量在所述预设采样时间内的终值；
利用下式计算出所述塔釜蒸汽流量调节前馈值：
QKvapor＝ΔQ×αvapor
其中，QKvapor为所述塔釜蒸汽流量调节前馈值；αvapor为所述蒸汽热量流量转换系数。
进一步的，利用下式计算出所述蒸汽热量流量转换系数：
其中，αvapor为所述蒸汽热量流量转换系数；Hvapor为单位质量蒸汽的汽化焓；β为常数。
进一步的，所述调节参数包括塔顶回流流量匹配参数模型，所述根据所述物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，具体为：
使用历史的所述精馏塔处于手动、平稳状态时不同时刻的历史进料流量值和与所述历史进料流量值对应时刻的历史塔顶回流流量值，训练模型，得出用于计算所述精馏塔在平稳状态下，所述塔顶回流流量匹配参数的模型；
将当前进料流量输入所述模型，得到所述当前进料流量对应的塔顶回流流量匹配参数作为当前塔顶回流流量匹配参数。
本发明的技术方案还提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如前所述的精馏塔控制方法的所有步骤。
本发明的技术方案还提供一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：
获取精馏塔的物料信息，所述物料信息包括进料流量、进料热量和塔釜蒸汽流量；
根据所述物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，所述物料调节参数包括塔顶采出流量调节参数、塔底采出流量调节参数、塔釜蒸汽流量调节参数和塔顶回流流量匹配参数；
根据所述物料调节参数调节所述精馏塔。
采用上述技术方案后，具有如下有益效果：通过获取精馏塔的物料信息，根据物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，并根据物料调节参数调节精馏塔，实现在精馏塔的进料负荷变化时对物料信息进行前馈处理，防止精馏塔控制参数调整滞后，提高控制参数的准确性，无需人工调整寻找平衡点的工作量，保证精馏塔能够平稳运行，提高工作效率和安全性。
附图说明
参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是本发明实施例一提供的一种精馏塔控制方法的工作流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种精馏塔控制方法的工作流程图；
图3是本发明实施例三提供的一种精馏塔控制方法的工作流程图；
图4是本发明实施例四提供的一种精馏塔控制方法的工作流程图；
图5是本发明实施例五提供的一种精馏塔控制方法的工作流程图；
图6是本发明的精馏塔的工艺流程示意图；
图7是本发明实施例七提供的一种执行精馏塔控制方法的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
实施例一
如图1所示，图1是本发明实施例一提供的一种精馏塔控制方法的工作流程图，包括：
步骤S101：获取精馏塔的物料信息，物料信息包括进料流量、进料热量和塔釜蒸汽流量；
步骤S102：根据物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，物料调节参数包括塔顶采出流量调节参数、塔底采出流量调节参数、塔釜蒸汽流量调节参数和塔顶回流流量匹配参数；
步骤S103：根据物料调节参数调节精馏塔。
具体的，当精馏塔的负荷发生变化时，控制器执行步骤S101采集精馏塔的进料流量、进料热量和塔釜蒸汽流量，然后执行步骤S102根据预先设置在控制器内的调节参数生成物料调节参数，调节参数包括塔顶分离常数、塔底分离常数、蒸汽热量流量转换系数和塔顶回流流量匹配参数模型，最后执行步骤S103根据物料调节参数调节精馏塔的塔顶采出流量、塔底采出流量、塔釜蒸气流量和塔顶回流流量。
需要说明的是，该处所指的控制器可以是可编程逻辑控制器(ProgrammableLogic Controller，PLC)，还可以是一个单独的具有处理能力的控制芯片。
本发明提供的精馏塔控制方法，通过获取精馏塔的物料信息，根据物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，并根据物料调节参数调节精馏塔，实现精馏塔在进料负荷变化时对物料信息进行前馈处理，防止精馏塔控制参数调整滞后，提高控制参数的准确性，无需人工调整寻找平衡点的工作量，保证精馏塔能够平稳运行，提高工作效率和安全性。
实施例二
如图2所示，图2是本发明实施例二提供的一种精馏塔控制方法的工作流程图，包括：
步骤S201：获取精馏塔的进料流量；
步骤S202：根据进料流量和预先设置的塔顶分离常数得到塔顶采出流量调节前馈值；
步骤S203：获取精馏塔的塔顶回流罐采出流量输出值；
步骤S204：将塔顶采出流量调节前馈值和塔顶回流罐采出流量输出值进行加和，得到塔顶采出流量调节参数；
步骤S205：根据塔顶采出流量调节参数调节精馏塔的塔顶采出流量。
具体的，塔顶分离常数为精馏塔的一个设定参数，优选地，塔顶分离常数的数值范围为0-1。
可选地，步骤S202，具体为：
利于下式计算出塔顶采出流量调节前馈值：
QKtop＝(Ffeed2-Ffeed1)×αtop
其中，QKtop为塔顶采出流量调节前馈值；Ffeed1为进料流量在预设采样时间内的初值；Ffeed2为进料流量在预设采样时间内的终值；αtop表示所述塔顶分离常数。优选地，预设采样时间可以为1s-1h。
可选地，塔顶分离常数采用以下方法确定：
当精馏塔的塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，精馏塔的塔底的产品质量不需严格控制时：
当塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制，塔顶的产品质量不需严格控制时：
当塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，同时塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制时：
其中，αtop为塔顶分离常数；Ddesign为塔顶的设计流量；Fdesign为精馏塔的进料的设计流量；Bdesign为塔底的设计流量；Dxi为组分x在塔顶的浓度；Fxi为组分x在进料中的浓度；Byi为组分y在塔底的浓度；Fyi为组分y在进料中的浓度。
需要说明的是，当精馏塔的塔顶同时存在多种需要控制的组分时，以最为关键的组分的物质组成为基准进行计算。
本发明提供的精馏塔控制方法，通过获取精馏塔的进料流量，根据进料流量和预先设置的塔顶分离常数得到塔顶采出流量调节前馈值，将塔顶采出流量调节前馈值和塔顶回流罐采出流量输出值进行加和，得到塔顶采出流量调节参数，并根据塔顶采出流量调节参数调节精馏塔的塔顶采出流量，通过塔顶分离常数对精馏塔的进料流量进行补偿计算，使塔顶采出流量调节前馈值更加准确合理，实现精馏塔在进料负荷变化时控制更加平稳，防止精馏塔控制参数调整滞后，提高控制参数的准确性，无需人工调整寻找平衡点的工作量，保证精馏塔能够更加平稳运行，提高工作效率和安全性。
实施例三
如图3所示，图3是本发明实施例三提供的一种精馏塔控制方法的工作流程图，包括：
步骤S301：获取精馏塔的进料流量；
步骤S302：根据进料流量和预先设置的塔底分离常数得到塔底采出流量调节前馈值；
步骤S303：获取精馏塔的塔釜采出流量输出值；
步骤S304：将塔底采出流量调节前馈值和塔釜采出流量输出值进行加和，得到塔底采出流量调节参数；
步骤S305：根据塔底采出流量调节参数调节精馏塔的塔底采出流量。
具体的，塔底分离常数为精馏塔的一个设定参数，优选地，塔底分离常数的数值范围为0-1。
可选地，步骤S302，具体为：
利用下式计算出塔底采出流量调节前馈值：
QKbtm＝(Ffeed2-Ffeed1)×αbtm
其中，QKbtm为塔底采出流量调节前馈值；Ffeed1为进料流量在预设采样时间内的初值；Ffeed2为进料流量在预设采样时间内的终值；αbtm为塔底分离常数。优选地，预设采样时间可以为1s-1h。
可选地，塔底分离常数采用以下方法确定：
当精馏塔的塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，精馏塔的塔底的产品的质量不需严格控制时：
当塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制，塔顶的产品质量不需严格控制时：
当塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，同时塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制时：
其中，αbtm为塔底分离常数；Ddesign为塔顶的设计流量；Fdesign为精馏塔的进料的设计流量；Bdesign为塔底的设计流量；Dxi为组分x在塔顶的浓度；Fxi为组分x在进料中的浓度；Byi为组分y在塔底的浓度；Fyi为组分y在所述进料中的浓度。
需要说明的是，当精馏塔的塔底同时存在多种需要控制的组分时，以最为关键的组分的物质组成为基准进行计算。
本发明提供的精馏塔控制方法，通过获取精馏塔的进料流量，根据进料流量和预先设置的塔底分离常数得到塔底采出流量调节前馈值，将塔底采出流量调节前馈值和塔釜采出流量输出值进行加和，得到塔底采出流量调节参数，并根据塔底采出流量调节参数调节精馏塔的塔底采出流量，通过塔底分离常数对精馏塔的进料流量进行补偿计算，使塔底采出流量调节前馈值更加准确合理，实现精馏塔在进料负荷变化时控制更加平稳，防止精馏塔控制参数调整滞后，提高控制参数的准确性，无需人工调整寻找平衡点的工作量，保证精馏塔能够更加平稳运行，提高工作效率和安全性。
实施例四
如图4所示，图4是本发明实施例四提供的一种精馏塔控制方法的工作流程图，包括：
步骤S401：获取精馏塔的进料热量；
步骤S402：根据进料热量和预先设置的蒸汽热量流量转换系数得到塔釜蒸汽流量调节前馈值；
步骤S403：获取精馏塔的蒸汽流量输出值；
步骤S404：将塔釜蒸汽流量调节前馈值和蒸汽流量输出值进行加和，得到塔釜蒸汽流量调节参数；
步骤S405：根据塔釜蒸汽流量调节参数调节精馏塔的塔釜蒸汽流量。
可选地，步骤S402，具体为：
利用下式计算进料热量在预设采样时间内的变化值：
其中，ΔQ为进料热量在预设采样时间内的变化值；xi为精馏塔的进料组分i的含量；Cmi为进料组分i的比热容；T1为精馏塔的进料热量在预设采样时间内的初值；T2为进料热量在预设采样时间内的终值；
利用下式计算出塔釜蒸汽流量调节前馈值：
QKvapor＝ΔQ×αvapor
其中，QKvapor为塔釜蒸汽流量调节前馈值；αvapor为蒸汽热量流量转换系数。
可选地，利用下式计算出蒸汽热量流量转换系数：
其中，αvapor为蒸汽热量流量转换系数；Hvapor为单位质量蒸汽的汽化焓；β为常数。
具体的，β表示蒸汽热量流量转换系数的可调参数，β表征了蒸汽流量调整前馈响应的快慢程度，β值越大，蒸汽响应调整越快，优选地，本实施例中的β数值为1-10。当希望精馏塔进料变化，蒸汽流量响应调整速度较快时，β数值可以设为7-10；当希望精馏塔进料变化，蒸汽流量响应调整速度适中时，β数值可以设为4-7；当希望精馏塔进料变化，蒸汽流量响应调整速度较慢时，β数值可以设为1-3。
本发明提供的精馏塔控制方法，通过获取精馏塔的进料热量，根据进料热量和预先设置的蒸汽热量流量转换系数得到塔釜蒸汽流量调节前馈值，将塔釜蒸汽流量调节前馈值和蒸汽流量输出值进行加和，得到塔釜蒸汽流量调节参数，并根据塔釜蒸汽流量调节参数调节精馏塔的塔釜蒸汽流量，通过蒸汽热量流量转换系数对精馏塔的进料热量进行补偿计算，使塔釜蒸汽流量调节前馈值更加准确合理，实现精馏塔的进料负荷变化时对物料信息进行前馈处理，防止精馏塔控制参数调整滞后，提高控制参数的准确性，无需人工调整寻找平衡点的工作量，保证精馏塔能够平稳运行，提高工作效率和安全性。
实施例五
如图5所示，图5是本发明实施例五提供的一种精馏塔控制方法的工作流程图，包括：
步骤S501：使用历史的精馏塔处于手动、平稳状态时不同时刻的历史进料流量值和与历史进料流量值对应时刻的历史塔顶回流流量值，训练模型，得出用于计算精馏塔在平稳状态下，塔顶回流流量匹配参数的模型；
步骤S502：获取精馏塔的当前进料流量；
步骤S503：将当前进料流量输入模型，得到当前进料流量对应的塔顶回流流量匹配参数作为当前塔顶回流流量匹配参数；
步骤S504：根据当前塔顶回流流量匹配参数调节精馏塔的塔顶回流流量。
具体的，步骤S502中，使用精馏塔手动、平稳运行的历史数据库，分别取精馏塔在负荷从0％调整至100％过程中，不同时间的历史进料流量值以及对应时刻的历史塔顶回流流量值，取值的时间间隔可以从1s-1h之间，为了提高准确性，历史进料流量值和历史塔顶回流流量值的取值数量在1000个以上，然后以精馏塔的历史进料流量值为自变量x、精馏塔的历史塔顶回流流量值为因变量y，利用最小二乘法和以下一元一次方程进行拟合，得到方程参数a和b，拟合方程为：
y＝a*x+b
获得了a和b参数后，方程y＝a*x+b即为塔顶回流流量匹配参数的模型。
本发明提供的精馏塔控制方法，通过使用历史的精馏塔处于手动、平稳状态时不同时刻的历史进料流量值和与历史进料流量值对应时刻的历史塔顶回流流量值，训练模型，得出用于计算精馏塔在平稳状态下，塔顶回流流量匹配参数的模型，将当前进料流量输入模型，得到当前进料流量对应的塔顶回流流量匹配参数作为当前塔顶回流流量匹配参数，并根据当前塔顶回流流量匹配参数调节精馏塔的塔顶回流流量，通过塔顶回流流量匹配参数对精馏塔的塔顶回流流量进行自动匹配，使塔顶回流流量匹配参数更加准确合理，实现精馏塔在进料负荷变化时对物料信息进行前馈处理，防止精馏塔控制参数调整滞后，提高控制参数的准确性，无需人工调整寻找平衡点的工作量，保证精馏塔能够平稳运行，提高工作效率和安全性。
下面以丙烯酸丁酯醇拔头塔控制过程为例说明本发明提供的精馏塔控制方法的工艺流程，如图6所示，⑴表示精馏塔的塔顶采出流量调节前馈值，⑵表示精馏塔的塔顶回流流量匹配参数，⑶表示精馏塔的塔釜蒸汽流量调节前馈值，⑷表示精馏塔的塔底采出流量调节前馈值，⑸表示精馏塔的温度控制器测量信号，⑹表示精馏塔的蒸汽流量输出值，⑺表示精馏塔的塔釜蒸汽流量，⑻表示精馏塔的塔釜蒸汽凝液流量，⑼表示精馏塔的塔釜液位控制器测量信号，⑽表示精馏塔的塔釜采出流量输出值，⑾表示精馏塔的塔顶回流罐液位控制器测量信号，⑿表示精馏塔的塔顶回流罐采出流量输出值，⒀表示精馏塔的进料流量，⒁表示精馏塔的塔底采出流量，⒂表示精馏塔的塔顶气相流量，⒃表示精馏塔的塔顶回流罐回流流量，⒄表示精馏塔的塔顶采出流量，⒅表示精馏塔的进料流量信号、精馏塔的进料热量信号，⒆表示精馏塔的塔釜蒸汽流量信号，⒇表示精馏塔的回流流量控制器输出信号。
该塔为精馏塔，进料温度为40摄氏度，进料流量为20000kg/h，进料组分为丙烯酸丁酯、正丁醇，丙烯酸丁酯、正丁醇含量分别为90％和10％；丙烯酸丁酯比热容为5.97kJ(kg·℃)，丁醇比热容为2.08kJ(kg·℃)，表压2公斤蒸汽汽化焓为2731kJ/kg；精馏塔的塔顶分离常数αtop为0.1，精馏塔的塔底分离常数αbtm为0.9，蒸汽热量流量转换系数的可调参数β为1；通过实际运行数据拟合得到的精馏塔的塔顶回流流量自动匹配函数如下：
y＝0.5x+1000
其中，x表示进料流量，y表示塔顶回流流量；
在控制开始时刻即t＝0min时，精馏塔处于平衡状态；
当t＝10min时，进料温度变化为45摄氏度，进料流量变化为21000kg/h；
则物料调节参数具体计算如下：
精馏塔的塔顶采出流量调节前馈值QKtop计算如下：
QKtop＝(Ffeed2-Ffeed1)×αtop＝(21000-20000)×0.1＝100kg/h
精馏塔的塔底采出流量调节前馈值QKbtm计算如下：
QKbtm＝(Ffeed2-Ffeed1)×αbtm＝(21000-20000)×0.9＝900kg/h
蒸汽热量流量转换系数αvapor计算如下：
精馏塔的进料热量变化值ΔQ计算如下：
ΔQ＝Ffeed2T2∑(Cmixi)-Ffeed1T1∑(Cmixi)＝21000×45×(5.97×0.9+2.08×0.1)-20000×40×(5.97×0.9+2.08×0.1)＝809245kJ/h
精馏塔的塔釜蒸汽流量调节前馈值QKvapor计算如下：
QKvapor＝ΔQ×αvapor＝809245×0.000366＝296kg/h
精馏塔的塔顶回流流量匹配参数计算如下：
y＝0.5x+1000＝0.5×21000+1000＝11500kg/h
当t＝10min时，精馏塔的塔顶回流罐采出流量输出值为2500kg/h，精馏塔的塔釜采出流量输出值为17500kg/h，精馏塔的蒸汽流量输出值为3500kg/h，精馏塔的回流量控制器设定值为11000kg/h。
因此，根据控制器的前馈计算，精馏塔的塔顶采出流量调节值为2600kg/h，精馏塔的塔底采出流量调节值为18400kg/h，精馏塔的塔釜蒸汽流量调节值3796kg/h，精馏塔的回流量控制器设定值为11500kg/h。
实施例六
本发明实施例六提供了一种存储介质，存储介质存储计算机指令，当计算机执行计算机指令时，用于执行如前所述的精馏塔控制方法的所有步骤。
实施例七
如图7所示，图7是本发明实施例七提供的一种执行精馏塔控制方法的电子设备的硬件结构示意图，其主要包括：至少一个处理器71；以及，与至少一个处理器71通信连接的存储器72；其中，所述存储器72存储有可被一个处理器71执行的指令，指令被至少一个处理器71执行，以使至少一个处理器71能够执行如图1-图5所示的方法流程。
执行精馏塔控制方法的电子设备还可以包括：输入装置73和输出装置74。
处理器71、存储器72、输入装置73及输出装置74可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
存储器72作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的精馏塔控制方法对应的程序指令/模块，例如，图1-图5所示的方法流程。处理器71通过运行存储在存储器72中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的精馏塔控制方法。
存储器72可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储精馏塔控制方法的使用所创建的数据等。此外，存储器72可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器72可选包括相对于处理器71远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至执行精馏塔控制方法的装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置73可接收输入的用户点击，以及产生与精馏塔控制方法的用户设置以及功能控制有关的信号输入。输出装置74可包括显示屏等显示设备。
在所述一个或者多个模块存储在存储器72中，当被一个或者多个处理器71运行时，执行上述任意方法实施例中的精馏塔控制方法。
上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。
本发明实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于:
(1)电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)又称“行车电脑”、“车载电脑”等。主要由微处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。
(2)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括：智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
(3)超移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括：PDA、MID和UMPC设备等。
(4)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括：音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(5)服务器：提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。
(6)其他具有数据交互功能的电子装置。
此外，上述的存储器72中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台移动终端(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件服务器的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种精馏塔控制方法，其特征在于，包括：
获取精馏塔的物料信息，所述物料信息包括进料流量、进料热量和塔釜蒸汽流量；
根据所述物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，所述调节参数包括塔顶分离常数、塔底分离常数、蒸汽热量流量转换系数和塔顶回流流量匹配参数模型，所述物料调节参数包括塔顶采出流量调节参数、塔底采出流量调节参数、塔釜蒸汽流量调节参数和塔顶回流流量匹配参数，所述蒸汽热量流量转换系数为β与单位质量蒸汽的汽化焓的比值，β表示蒸汽热量流量转换系数的可调参数，β表征了蒸汽流量调整前馈响应的快慢程度，β值越大，蒸汽响应调整越快；所述塔顶分离常数采用以下方法确定：
当所述精馏塔的塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，所述精馏塔的塔底的产品质量不需严格控制时：
当所述塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制，所述塔顶的产品质量不需严格控制时：
当所述塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，同时所述塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制时：
其中，αtop为所述塔顶分离常数；Ddesign为所述塔顶的设计流量；Fdesign为所述精馏塔的进料的设计流量；Bdesign为所述塔底的设计流量；Dxi为组分x在所述塔顶的浓度；Fxi为组分x在所述进料中的浓度；Byi为组分y在所述塔底的浓度；Fyi为组分y在所述进料中的浓度；
所述塔底分离常数采用以下方法确定：
当所述精馏塔的塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，所述精馏塔的塔底的产品的质量不需严格控制时：
当所述塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制，所述塔顶的产品质量不需严格控制时：
当所述塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，同时所述塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制时：
其中，αbtm为所述塔底分离常数；Ddesign为所述塔顶的设计流量；Fdesign为所述精馏塔的进料的设计流量；Bdesign为所述塔底的设计流量；Dxi为组分x在所述塔顶的浓度；Fxi为组分x在所述进料中的浓度；Byi为组分y在所述塔底的浓度；Fyi为组分y在所述进料中的浓度；
根据所述物料调节参数调节所述精馏塔。
2.如权利要求1所述的精馏塔控制方法，其特征在于，所述根据所述物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，具体包括：
根据所述进料流量和所述塔顶分离常数得到塔顶采出流量调节前馈值；
获取所述精馏塔的塔顶回流罐采出流量输出值；
将所述塔顶采出流量调节前馈值和所述塔顶回流罐采出流量输出值进行加和，得到所述塔顶采出流量调节参数。
3.如权利要求2所述的精馏塔控制方法，其特征在于，所述根据所述进料流量和所述塔顶分离常数得到塔顶采出流量调节前馈值，具体为：
利于下式计算出所述塔顶采出流量调节前馈值：
QKtop＝(Ffeed2-Ffeed1)×αtop
其中，QKtop为所述塔顶采出流量调节前馈值；Ffeed1为所述进料流量在预设采样时间内的初值；Ffeed2为所述进料流量在所述预设采样时间内的终值；αtop表示所述塔顶分离常数。
4.如权利要求1所述的精馏塔控制方法，其特征在于，所述根据所述物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，具体包括：
根据所述进料流量和所述塔底分离常数得到塔底采出流量调节前馈值；
获取所述精馏塔的塔釜采出流量输出值；
将所述塔底采出流量调节前馈值和所述塔釜采出流量输出值进行加和，得到所述塔底采出流量调节参数。
5.如权利要求4所述的精馏塔控制方法，其特征在于，所述根据所述进料流量和所述塔底分离常数得到塔底采出流量调节前馈值，具体为：
利用下式计算出所述塔底采出流量调节前馈值：
QKbtm＝(Ffeed2-Ffeed1)×αbtm
其中，QKbtm为所述塔底采出流量调节前馈值；Ffeed1为所述进料流量在预设采样时间内的初值；Ffeed2为所述进料流量在所述预设采样时间内的终值；αbtm为所述塔底分离常数。
6.如权利要求1所述的精馏塔控制方法，其特征在于，所述根据所述物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，具体包括：
根据所述进料热量和所述蒸汽热量流量转换系数得到塔釜蒸汽流量调节前馈值；
获取所述精馏塔的蒸汽流量输出值；
将所述塔釜蒸汽流量调节前馈值和所述蒸汽流量输出值进行加和，得到所述塔釜蒸汽流量调节参数。
7.如权利要求6所述的精馏塔控制方法，其特征在于，所述根据所述进料热量和所述蒸汽热量流量转换系数得到塔釜蒸汽流量调节前馈值，具体为：
利用下式计算所述进料热量在预设采样时间内的变化值：
ΔQ＝Ffeed2T2∑(Cmixi)-Ffeed1T1∑(Cmixi)
其中，ΔQ为所述进料热量在所述预设采样时间内的变化值；xi为所述精馏塔的进料组分i的含量；Cmi为所述进料组分i的比热容；T1为所述精馏塔的进料热量在所述预设采样时间内的初值；T2为所述进料热量在所述预设采样时间内的终值；
利用下式计算出所述塔釜蒸汽流量调节前馈值：
QKvapor＝ΔQ×αvapor
其中，QKvapor为所述塔釜蒸汽流量调节前馈值；αvapor为所述蒸汽热量流量转换系数。
8.如权利要求7所述的精馏塔控制方法，其特征在于，利用下式计算出所述蒸汽热量流量转换系数：
其中，αvapor为所述蒸汽热量流量转换系数；Hvapor为单位质量蒸汽的汽化焓；β为常数。
9.如权利要求1所述的精馏塔控制方法，其特征在于，所述根据所述物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，具体为：
使用历史的所述精馏塔处于手动、平稳状态时不同时刻的历史进料流量值和与所述历史进料流量值对应时刻的历史塔顶回流流量值，训练模型，得出用于计算所述精馏塔在平稳状态下，所述塔顶回流流量匹配参数的模型；
将当前进料流量输入所述模型，得到所述当前进料流量对应的塔顶回流流量匹配参数作为当前塔顶回流流量匹配参数。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如权利要求1-9任一项所述的精馏塔控制方法的所有步骤。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：
获取精馏塔的物料信息，所述物料信息包括进料流量、进料热量和塔釜蒸汽流量；
根据所述物料信息和预先设置的调节参数生成物料调节参数，所述调节参数包括塔顶分离常数、塔底分离常数、蒸汽热量流量转换系数和塔顶回流流量匹配参数模型，所述物料调节参数包括塔顶采出流量调节参数、塔底采出流量调节参数、塔釜蒸汽流量调节参数和塔顶回流流量匹配参数，所述蒸汽热量流量转换系数为蒸汽流量响应调整速度除以单位质量蒸汽的汽化焓，所述蒸汽流量响应调整速度为常数；所述塔顶分离常数采用以下方法确定：
当所述精馏塔的塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，所述精馏塔的塔底的产品质量不需严格控制时：
当所述塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制，所述塔顶的产品质量不需严格控制时：
当所述塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，同时所述塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制时：
其中，αtop为所述塔顶分离常数；Ddesign为所述塔顶的设计流量；Fdesign为所述精馏塔的进料的设计流量；Bdesign为所述塔底的设计流量；Dxi为组分x在所述塔顶的浓度；Fxi为组分x在所述进料中的浓度；Byi为组分y在所述塔底的浓度；Fyi为组分y在所述进料中的浓度；
所述塔底分离常数采用以下方法确定：
当所述精馏塔的塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，所述精馏塔的塔底的产品的质量不需严格控制时：
当所述塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制，所述塔顶的产品质量不需严格控制时：
当所述塔顶的产品存在组分x的质量需要严格控制，同时所述塔底的产品存在组分y的质量需要严格控制时：
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根据所述物料调节参数调节所述精馏塔。
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