CN115362016A - 用于具有一系列的固定床的反应器中的温度曲线控制的计算机化的系统和方法 - Google Patents

用于具有一系列的固定床的反应器中的温度曲线控制的计算机化的系统和方法 Download PDF

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Abstract

公开了用于改进具有至少三个固定床、放热反应和级间冷却的反应器中的温度曲线控制的系统、服务器和方法。跨第一床的温度差的模型被开发并且其误差被用于推断不可测量的进料成分扰动，这些不可测量的进料成分扰动在下游固定床的控制中被使用以用于对不可测量的进料成分改变的更快响应以及对整个反应器的温度曲线的改进控制。第一床模型误差然后被用作预测反应器温度曲线的总体模型的输入，这提供下游床中的反应的提前通知，并且使得能够实现对进料成分改变的高效调整和补偿。模型预测控制(MPC)算法被应用以调整床中间冷却和第一床进料温度，使得可以更精确地控制反应器温度曲线。

Description

用于具有一系列的固定床的反应器中的温度曲线控制的计算 机化的系统和方法
本申请包括受版权保护的材料。版权所有者不反对专利公开内容如它出现在专利商标局文件或记录中那样由任何人进行传真复制，但是除此之外保留所有版权权利。
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年2月28日提交的标题为“SYSTEM，SERVER AND METHOD FORREACTOR TEMPERATURE PROFILE CONTROL”的美国临时申请No.62/982,792的优先权，该美国临时申请No.62/982,792通过引用整体并入本文。
背景技术
一系列的固定床反应器的温度曲线(temperature profile)的控制可以是化学和烃工业中的常见问题。存在可以用于解决这个问题的若干技术，例如，1)存在于分布式控制系统(“DCS”)或可编程逻辑控制器(“PLC”)中的比例积分微分(PID)环路控制；2)存在于DCS或PLC中的具有前馈输入的PID环路控制；3)专家系统；4)模糊逻辑；和/或5)模型预测控制(“MPC”)。
发明内容
然而，目前这些技术都没有使用推断进料(feed)成分改变的任何方法。公开的系统、服务器和方法通过提供在宽范围的条件下操作的改进的固定床和/或其它反应器温度曲线控制来尤其解决这些缺点。
在一些实施例中，公开的系统、服务器和方法提供使用级间模型误差输入的固定床反应器温度曲线控制。一些实施例提供了改进具有至少三个固定床、放热反应和级间冷却的反应器中的温度曲线控制的系统、服务器和方法。在一些实施例中，用于反应器温度曲线控制的系统、服务器和方法可以改进反应器的温度曲线控制并且将导致更高效的反应器操作。因此，一些实施例改进了转化率、产物产量和产物质量，这对单元的盈利能力具有积极影响。
在一些实施例中，用于反应器温度曲线控制的系统、服务器和方法可以是应用外部模型以计算模型误差和推断进料成分改变的新颖方法。在一些实施例中，这个误差可以被输入到MPC算法中以改进反应器中的所有床的总体温度曲线控制。
在一些实施例中，第一床流出物温度模型误差的使用可以指示进料成分扰动。在一些实施例中，将温度模型误差整合到总体模型中可以更好地预测和控制固定床温度曲线。
在一些实施例中，放热固定床反应器温度曲线可以通过调整进入第一床的进料的温度和通过调整级间冷却(即，骤冷)以冷却来自每个床的流出物来控制。在一些实施例中，由于反应器进料流量的改变和不可测量的(unmeasured)进料成分的改变，这些温度曲线可能难以控制。在一些实施例中，进料成分的改变可以影响所有床中释放的热和反应以及反应器的温度曲线。
根据一些实施例，公开了一种计算设备，所述计算设备包括：一个或多个处理器；以及非暂时性计算机可读存储器，所述非暂时性计算机可读存储器在其中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器执行用于控制反应器的温度曲线的操作。
在一些实施例中，所述设备包括操作，所述操作尤其：识别具有一系列的固定床的反应器的第一固定床的一组值；基于识别的值确定所述第一固定床的预测的温度差；确定所述第一固定床的实际的温度差；基于所述预测的温度差和所述实际的温度差确定所述第一固定床的模型误差；对确定的模型误差应用模型预测控制(MPC)算法；以及基于所述MPC的应用自动地控制(无需用户输入，经由引擎400，如下面所讨论的)所述反应器的温度曲线，所述温度曲线与所述反应器中的所述一系列的床中的每个床对应，所述温度曲线提供用于所述一系列的床中的每个床中的反应的温度控制以补偿进料成分改变的功能。
在一些实施例中，所述处理器还被配置为：基于所述MPC的应用调整所述一系列的床中的每个床之间的中间冷却，其中所述控制基于所述中间冷却调整。
在一些实施例中，所述处理器还被配置为：基于所述MPC的应用调整所述第一固定床的进料温度，其中所述控制基于所述进料温度调整。
在一些实施例中，所述处理器还被配置为：基于所述模型误差确定不可测量的进料成分的改变。在一些实施例中，所述处理器还被配置为：至少部分地基于确定的不可测量的进料成分的改变控制下游床，其中所述下游床包括所述反应器的所述一系列的床内除所述第一固定床以外的床。在一些实施例中，所述下游床的控制包括对所述下游床中的每个下游床中的不可测量的进料成分改变进行响应。
在一些实施例中，所述值与跨所述第一固定床和所述第一固定床内的温度值对应。在一些实施例中，所述温度值与所述第一固定床的入口、出口以及内部对应。在一些实施例中，所述值与进料入口温度、进料流量以及所述进料流量的组成对应。
在一些实施例中，所述第一固定床是所述反应器的接收总进料流作为初始输入的床。
根据一些实施例，如本文所讨论的，公开了一种计算机实现的方法，用于改进具有至少三个固定床、放热反应和级间冷却的反应器中的温度曲线控制。
一些实施例提供了一种用于执行上面提到的框架的功能的技术步骤的非暂时性计算机可读存储介质。非暂时性计算机可读存储介质在其上有形地存储或有形地编码计算机可读指令，这些计算机可读指令在由设备(例如，服务器)执行时使至少一个处理器执行如本文所讨论的用于改进具有至少三个固定床、放热反应和级间冷却的反应器中的温度曲线控制的方法。
根据一个或多个实施例，提供了一种系统，该系统包括被配置为提供根据这样的实施例的功能的一个或多个计算设备。根据一个或多个实施例，在由至少一个计算设备执行的方法的步骤中实施功能。根据一些实施例，在非暂时性计算机可读介质中、由非暂时性计算机可读介质和/或在非暂时性计算机可读介质上实施由计算设备的处理器执行以实现根据一个或多个这样的实施例的功能的程序代码(或程序逻辑)。
附图说明
本公开的前述和其它目的、特征和优点将从以下对附图中所示的实施例的描述变得清楚，在这些附图中，附图标记贯穿各种视图是指相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是对说明本公开的原理进行强调：
图1是图示根据本公开的一些实施例的可以实现本文公开的系统和方法的网络的示例的示意图；
图2是图示根据本公开的一些实施例的可以实现本文公开的系统和方法的网络的示例的示意图；
图3描绘了图示根据本公开的一些实施例的客户端设备的示例的示意图；
图4是图示根据本公开的一些实施例的示例性系统的组件的框图；
图5图示了根据本公开的一些实施例的具有级间冷却的固定床反应器的非限制性实施例；
图6图示了根据本公开的一些实施例的模型和控制结构；以及
图7是详述根据本公开的一些实施例的非限制性示例实施例的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开，这些附图形成本公开的一部分，并且通过非限制性说明的方式示出了某些示例实施例。然而，主题可以以各种不同的形式实施，因此，覆盖或要求保护的主题旨在被解释为不限于本文阐述的任何示例实施例；提供示例实施例仅仅是为了说明。同样地，预期要求保护或覆盖的主题的合理地宽的范围。除了其它方面外，例如，主题还可以被实施为方法、设备、组件或系统。因此，实施例可以例如采用硬件、软件、固件或其任何组合的形式(除软件本身以外)。因此，以下的详细描述不旨在以限制性意义理解。
贯穿说明书和权利要求书，术语可以超出明确陈述的含义而具有在上下文中暗示或隐含的细微差别的含义。同样地，如本文所使用的短语“在一些实施例中”不一定是指相同的实施例，并且如本文所使用的短语“在另一个实施例中”不一定是指不同的实施例。例如，要求保护的主题旨在包括全部或部分示例实施例的组合。
一般地，术语可以至少部分地从上下文中的使用理解。例如，如本文所使用的诸如“和”、“或”、或者“和/或”的术语可以包括各种含义，这些含义可以至少部分地依赖于这样的术语被使用的上下文。通常，“或”如果被用于关联列表，诸如A、B或C，那么旨在意指这里以包容性意义使用的A、B和C，以及这里以排他性意义使用的A、B或C。此外，如本文所使用的术语“一个或多个”，至少部分地依赖于上下文，可以被用于以单数意义描述任何特征、结构或特性，或者可以被用于以复数意义描述特征、结构或特性的组合。类似地，诸如“一”、“一个”或“该”的术语再次可以被理解为传达单数用法或传达复数用法，这至少部分地依赖于上下文。此外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达排他的一组因素，而是可以允许存在不一定明确地表达的附加因素，再一次地，这至少部分地依赖于上下文。
下面参考方法和设备的框图和操作图示来描述本公开。理解的是，框图或操作图示的每个方框、以及框图或操作图示中的方框的组合，可以借助于模拟或数字硬件和计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机的处理器以如本文详述的那样更改它的功能，被提供给专用计算机、ASIC或其它可编程数据处理装置，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令实现框图或者一个或多个操作方框中指定的功能/动作。在一些替代实现中，方框中标注的功能/动作可以不按操作图示中标注的次序发生。例如，连续示出的两个方框实际上可以基本上同时执行，或者方框有时可以以相反的次序执行，这依赖于涉及的功能/动作。
为了本公开的目的，非暂时性计算机可读介质(或者一种/多种计算机可读存储介质)存储计算机数据，该数据可以包括以机器可读形式由计算机可执行的计算机程序代码(或计算机可执行指令)。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括用于数据的有形或固定存储的计算机可读存储介质，或者用于包含代码的信号的瞬态解读的通信介质。如本文所使用的，计算机可读存储介质是指物理或有形存储(与信号相反)并且包括但不限于以用于信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的有形存储的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除的介质。计算机可读存储介质包括但不限于RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其它固态存储器技术、CD-ROM、DVD、或其它光学存储、云存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储设备、或者可以被用于有形地存储期望的信息或数据或指令并且可以被计算机或处理器访问的任何其它物理或材料介质。
为了本公开的目的，术语“服务器”应当被理解为是指提供处理、数据库和通信设施的服务点。作为示例而非限制，术语“服务器”可以是指具有相关联的通信和数据存储和数据库设施的单个物理处理器，或者它可以是指处理器以及相关联的网络和存储设备的联网或集群的复合体，以及支持由服务器提供的服务的操作软件及一个或多个数据库系统和应用软件。云服务器就是示例。
为了本公开的目的，“网络”应当被理解为是指以下网络：该网络可以耦合设备使得可以交换通信，诸如在服务器和客户端设备或其它类型的设备之间，包括例如在经由无线网络耦合的无线设备之间。网络还可以包括例如大容量存储，诸如网络附加存储(NAS)、存储区域网络(SAN)、内容递送网络(CDN)、或者其它形式的计算机或机器可读介质。网络可以包括因特网、一个或多个局域网(LAN)、一个或多个广域网(WAN)、有线类型连接、无线类型连接、蜂窝或其任何组合。同样地，可以采用不同架构或者可以符合或兼容不同协议的子网络可以在较大的网络内互操作。
为了本公开的目的，“无线网络”应当被理解为将客户端设备与网络耦合。无线网络可以采用独立的自组织网络、网状网络、无线LAN(WLAN)网络、蜂窝网络等。无线网络还可以采用多种网络接入技术，包括Wi-Fi、长期演进(LTE)、WLAN、无线路由器(WR)网、或者第二代、第三代、第四代或第五代(2G、3G、4G或5G)蜂窝技术、蓝牙、802.11b/g/n等。例如，网络接入技术可以使得能够进行对设备(诸如具有不同程度的移动性的客户端设备)的广域覆盖。
简言之，无线网络可以包括任何类型的无线通信机制，通过这些机制，可以在诸如客户端设备或计算设备的设备之间、在网络之间或网络内等传送信号。
计算设备可以能够发送或接收信号(诸如经由有线或无线网络)，或者可以能够处理或存储信号(诸如在作为物理存储器状态的存储器中)，并且因此可以作为服务器操作。因此，能够作为服务器操作的设备作为示例可以包括专用机架式服务器、桌面计算机、膝上型计算机、机顶盒、组合各种特征(诸如前述设备的两个或更多个特征)的集成设备等。
为了本公开的目的，客户端(或消费者或用户)设备可以包括能够发送或接收信号(诸如经由有线或无线网络)的计算设备。客户端设备可以例如包括桌面计算机或便携式设备，诸如蜂窝电话、智能电话、显示寻呼机、射频(RF)设备、红外(IR)设备、近场通信(NFC)设备、个人数字助理(PDA)、手持计算机、平板计算机、平板手机、膝上型计算机、机顶盒、可穿戴计算机、智能手表、组合各种特征(诸如前述设备的特征)的集成或分布式设备等。
客户端设备在能力或特征方面可以有所变化。要求保护的主题旨在覆盖广范围的可能变化，诸如启用web的客户端设备或前面提到的设备可以包括例如高分辨率屏幕(例如，HD或4K)、一个或多个物理或虚拟键盘、大容量存储、一个或多个加速度计、一个或多个陀螺仪、全球定位系统(GPS)或其它位置识别类型能力、或具有高程度的功能的显示器(诸如触敏彩色2D或3D显示器)。
现在将参考附图更详细地描述某些实施例。一般地，参考图1，示出了根据本公开的一些实施例的系统100。图1示出了其中可以实践本文讨论的系统和方法的一般环境的组件。可以不要求所有组件来实践本公开，并且在不背离本公开的精神或范围的情况下可以进行组件的布置和类型的变化。如所示的，图1的系统100包括局域网(“LAN”)/广域网(“WAN”)-网络105、无线网络110，移动设备(客户端设备)102-104，以及客户端设备101。图1附加地包括各种服务器，诸如内容服务器106和应用(或“App”)服务器108。
移动设备102-104的一些实施例可以包括能够通过网络(诸如网络105、无线网络110等)接收和发送消息的几乎任何便携式计算设备。移动设备102-104也可以一般描述为被配置为便携式的客户端设备。因此，如上面所讨论的，移动设备102-104可以包括能够连接到另一个计算设备并且接收信息的几乎任何便携式计算设备。
移动设备102-104还可以包括至少一个客户端应用，该至少一个客户端应用被配置为从另一个计算设备接收内容。在一些实施例中，移动设备102-104还可以与诸如客户端设备101等的非移动客户端设备通信。在一些实施例中，这样的通信可以包括发送和/或接收消息，创建和上传文档，搜索、查看和/或分享迷因(meme)、照片、数字图像、音频剪辑、视频剪辑，或各种其它形式的通信中的任何一种。
客户端设备101-104可以能够发送或接收信号(诸如经由有线或无线网络)，或者可以能够处理或存储信号(诸如在作为物理存储器状态的存储器中)，并且因此可以作为服务器操作。
在一些实施例中，无线网络110被配置为将移动设备102-104和它的组件与网络105耦合。无线网络110可以包括还可以叠加独立的自组织网络等的各种无线子网络中的任何一个，以对移动设备102-104提供面向基础设施的连接。
在一些实施例中，网络105被配置为将内容服务器106、应用服务器108等与包括客户端设备101的其它计算设备耦合，并且通过无线网络110耦合到移动设备102-104。网络105被使得能够采用任何形式的计算机可读介质或网络以将信息从一个电子设备传送到另一个。
在一些实施例中，内容服务器106可以包括设备，该设备包括经由网络向另一个设备提供任何类型或形式的内容的配置。可以作为内容服务器106操作的设备包括个人计算机、桌面计算机、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子产品、网络PC、服务器等。在一些实施例中，内容服务器106还可以提供各种服务，其包括但不限于电子邮件服务、即时消息传递(IM)服务、流传输和/或下载媒体服务、搜索服务、照片服务、web服务、社交联网服务、资讯服务、第三方服务、音频服务、视频服务、SMS服务、MMS服务、FTP服务、IP语音(VOIP)服务等。这样的服务，例如电子邮件服务和电子邮件平台，可以经由消息服务器120提供。
在一些实施例中，用户能够访问由服务器106和108提供的服务。这在非限制性示例中可以包括认证服务器、搜索服务器、电子邮件服务器、社交联网服务服务器、SMS服务器、IM服务器、MMS服务器、交换服务器、照片分享服务服务器和旅行服务服务器，经由网络105使用他们的各种设备101-104。
在一些实施例中，应用服务器108例如可以存储各种类型的应用和应用相关的信息，包括应用数据和用户简档信息(例如，识别与用户相关联的生成和/或观察的信息)。
在一些实施例中，内容服务器106和app服务器108可以存储与各自提供、观察、识别、确定、生成、修改、检索和/或收集的内容和服务相关的各种类型的数据。如下面更详细地讨论的，这样的数据可以存储在相关联的内容数据库107中。
在一些实施例中，如本文所讨论的，服务器106和/或108可以被实施为云服务器或被配置用于托管云服务。
在一些实施例中，网络105还与可信搜索服务器(TSS)耦合/连接到可信搜索服务器(TSS)，该可信搜索服务器(TSS)可以被用于根据本文讨论的实施例渲染内容。存在可以在服务器106和108内实施TSS功能的实施例。
而且，尽管图1将服务器106和108分别图示为单个计算设备，但是本公开不受此限制。例如，服务器106和108的一个或多个功能可以跨一个或多个不同的计算设备分布。此外，在一些实施例中，在不背离本公开的范围的情况下，服务器106和108可以被集成到单个计算设备中。
此外，虽然图1中所示的实施例仅描绘了服务器106和108，但是它不应当被解释为限制性的，因为其中可以包括任何类型和数量的服务器。
转到图2，计算机系统210被描绘并且是上面关于图1讨论的系统100的非限制性示例实施例。
图2图示了使得能够实现或操作图1的系统100的实施例的计算机系统210，如下面所讨论的。在一些实施例中，计算机系统210可以包括和/或操作和/或处理上面提到的程序逻辑、软件模块和/或系统中的一个或多个的计算机可执行代码。另外，在一些实施例中，计算机系统210可以在一个或多个图形用户界面内操作和/或显示信息。在一些实施例中，计算机系统210可以包括云服务器和/或可以耦合到一个或多个基于云的服务器系统。
在一些实施例中，系统210可以包括至少一个计算设备230，该至少一个计算设备230包括至少一个处理器232。在一些实施例中，至少一个处理器232可以包括驻留在或耦合到一个或多个服务器平台的处理器。在一些实施例中，系统210可以包括耦合到能够处理至少一个操作系统234的至少一个处理器232的网络接口235a和应用接口235b。另外，在一些实施例中，耦合到至少一个处理器232的接口235a、235b可以被配置为处理软件模块238(例如，诸如企业应用)中的一个或多个。在一些实施例中，软件模块238可以包括基于服务器的软件，并且可以操作以托管至少一个用户账户和/或至少一个客户端账户，并且操作以使用至少一个处理器232在这些账户中的一个或多个之间传递数据。
考虑上面的实施例，应当理解的是，一些实施例可以采用涉及存储在计算机系统中的数据的各种计算机实现的操作。而且，贯穿全文描述的上述数据库和模型可以将分析模型和其它数据存储在系统210内的计算机可读存储介质上和耦合到系统210的计算机可读存储介质上。此外，系统的上述应用可以存储在系统210内的非暂时性计算机可读存储介质上和耦合到系统210的计算机可读存储介质上。
在一些实施例中，系统210可以包括耦合到至少一个数据源237a和/或至少一个数据存储设备237b和/或至少一个输入/输出设备237c的至少一个非暂时性计算机可读介质236。在一些实施例中，公开的系统和方法可以被实施为计算机可读介质236上的计算机可读代码。
在一些实施例中，计算机可读介质236可以是可以存储数据的任何数据存储设备，该数据随后可以由计算机系统(诸如系统210)读取。
在一些实施例中，计算机可读介质236可以是可以被用于有形地存储期望的信息或数据或指令并且可以由计算机或处理器232访问的任何物理或材料介质。在一些实施例中，软件模块238中的至少一个可以被配置在系统内以经由在至少一个数字显示器上渲染的至少一个图形用户界面向至少一个用户231输出数据。
在一些实施例中，非暂时性计算机可读介质236可以经由网络接口235a在传统的计算机网络上分布，其中由计算机可读代码实施的系统可以以分布式方式被存储和执行。例如，在一些实施例中，系统210的一个或多个组件可以通过局域网(“LAN”)239a和/或因特网耦合的网络239b(例如，诸如无线因特网)被耦合以发送和/或接收数据。在一些另外的实施例中，网络239a、239b可以包括广域网(“WAN”)、直接连接(例如，通过通用串行总线端口)、或其它形式的计算机可读介质236、或其任何组合。
在一些实施例中，网络239a、239b的组件可以包括任何数量的用户设备，诸如通过LAN 239a耦合的个人计算机，包括例如桌面计算机，和/或膝上型计算机，或任何固定的、一般非移动的因特网装置。例如，一些实施例包括通过LAN 239a耦合的个人计算机240a，其可以对包括管理员的任何类型的用户进行配置。其它实施例可以包括通过网络239b耦合的个人计算机。在一些另外的实施例中，系统210的一个或多个组件可以通过因特网网络(例如，诸如网络239b)被耦合以发送或接收数据。例如，一些实施例包括无线地耦合并且经由输入和输出(“I/O”)设备237c访问包括至少一个企业应用238的系统的一个或多个软件模块的至少一个用户231。在一些其它实施例中，系统210可以使得至少一个用户231能够通过LAN239a被耦合以经由I/O设备237c访问企业应用238。在一些实施例中，用户231可以包括使用通过因特网239b耦合的桌面计算机和/或膝上型计算机或任何固定的、一般非移动的因特网装置耦合到系统210的用户231a。在一些实施例中，用户231可以包括耦合到系统210的移动用户231b。在一些实施例中，用户231b可以使用任何移动计算设备231c以无线地耦合到系统210，包括但不限于个人数字助理，和/或蜂窝电话、移动电话或智能电话，和/或寻呼机，和/或数字平板，和/或固定或移动因特网装置。
图3是图示客户端设备的示意图，其示出了可以在本公开内使用的客户端设备的示例实施例。客户端设备300可以包括许多比图3中所示的组件多或少的组件。然而，所示的组件足以公开用于实现本公开的说明性实施例。客户端设备300可以表示例如上面关于图1-2所讨论的客户端设备。
如图3中所示，在一些实施例中，客户端设备300包括经由总线324与大容量存储器330通信的处理单元(CPU)322。在一些实施例中，客户端设备300还包括电源326、一个或多个网络接口350、音频接口352、显示器354、小键盘356、照明器358、输入/输出接口360、触觉接口362、可选的全球定位系统(GPS)接收器364和相机或其它光学、热或电磁传感器366。如本领域技术人员所理解的，设备300可以包括一个相机/传感器366或多个相机/传感器366。电源326向客户端设备300提供电力。
客户端设备300可以可选地与传统的基站(未示出)、或者直接与另一个计算设备通信。网络接口350有时被称为收发器、收发设备或网络接口卡(NIC)。
在一些实施例中，音频接口352被布置为产生和接收音频信号，诸如人类语音的声音。显示器354可以是液晶显示器(LCD)、气体等离子体、发光二极管(LED)或与计算设备一起使用的任何其它类型的显示器。显示器354还可以包括触敏屏幕，该触敏屏幕被布置为接收来自对象(诸如触控笔或来自人手的手指)的输入。
小键盘356可以包括被布置为接收来自用户的输入的任何输入设备。照明器358可以提供状态指示和/或提供光。
在一些实施例中，客户端设备300还包括用于与外部通信的输入/输出接口360。输入/输出接口360可以利用一种或多种通信技术，诸如USB、红外线、蓝牙TM等。在一些实施例中，触觉接口362被布置为向客户端设备的用户提供触感反馈。
可选的GPS收发器364可以确定客户端设备300在地球表面上的物理坐标，其通常将位置作为纬度和经度值输出。GPS收发器364还可以采用其它地理定位机制，包括但不限于三角测量、辅助GPS(AGPS)、E-OTD、CI、SAI、ETA、BSS等，以进一步确定客户端设备300在地球表面上的物理位置。然而，在一些实施例中，客户端设备300可以通过其它组件提供可以被用于确定设备的物理位置的其它信息，包括例如MAC地址、因特网协议(IP)地址等。
在一些实施例中，大容量存储器330包括RAM 332、ROM 334和其它存储部件。大容量存储器330图示了用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的信息的计算机存储介质的另一个示例。大容量存储器330存储用于控制客户端设备300的低级别操作的基本输入/输出系统(“BIOS”)340。大容量存储器还存储用于控制客户端设备300的操作的操作系统341。
在一些实施例中，存储器330还包括一个或多个数据存储库，客户端设备300可以利用这些数据存储库以除了其它方面外还存储应用342和/或其它信息或数据。例如，可以采用数据存储库以存储描述客户端设备300的各种能力的信息。信息然后可以基于各种事件中的任何一个被提供给另一个设备，包括在通信期间作为报头的一部分(例如，HLS流的索引文件)被发送、在请求时被发送等。能力信息的至少一部分也可以存储在客户端设备300内的盘驱动器或其它存储介质(未示出)上。
在一些实施例中，应用342可以包括计算机可执行指令，这些计算机可执行指令在由客户端设备300执行时传输、接收和/或以其它方式处理音频、视频、图像，并且使得能够进行与服务器和/或另一个客户端设备的另一个用户的远程通信。在一些实施例中，应用342还可以包括被配置为发送、接收和/或以其它方式处理搜索查询和/或搜索结果的搜索客户端345。
已描述了在一些实施例内采用的一般架构的组件，现在将在下面描述相对于一些实施例的组件的一般操作。
图4是图示一些实施例的组件的框图。图4包括控制引擎400、网络415和数据库420。用户界面(UI)引擎400可以是专用机器或处理器并且可以由云服务器(例如，云web服务服务器)、应用服务器、内容服务器、web服务器、搜索服务器、内容提供者、第三方服务器、用户的计算设备等或其任何组合托管。
根据一些实施例，控制引擎400可以被实施为在服务器和/或用户设备上(例如，在云服务器和/或用户设备或本地存储上的on-prem上)执行的独立的应用。在一些实施例中，控制引擎400可以用作安装在设备上的应用；并且，在一些实施例中，这样的应用可以是设备通过网络访问的基于web的应用。
数据库420可以是任何类型的数据库或存储器，并且可以与网络上的内容服务器(例如，云服务器、内容服务器、搜索服务器或应用服务器)或用户的设备(例如，上面在图1-3中讨论的客户端设备)相关联。数据库420包括与和用户、服务、应用、内容等相关的本地和/或网络信息相关联的数据和元数据的数据集。这样的信息可以在数据库420中独立地和/或作为链接或相关联的数据集被存储和编索引。如上面所讨论的，应当理解的是，在不背离本公开的范围的情况下，数据库420中的数据(和元数据)可以是任何类型的信息和类型，无论是已知道的还是将要知道的。
根据一些实施例，数据库420可以存储与来自各种各样的媒体和/或服务提供者和/或平台的服务和物品、用户、操作、任务、资产、文件、项目、版本、同步事件、日程安排、图像、视频、文本、消息、产品等相关联的数据和元数据。应当理解的是，在不背离本公开的范围的情况下，数据库420中的数据(和元数据)可以是与用户、资产、位置、工作、操作、内容、设备、应用、服务提供者、内容提供者相关的任何类型的信息，无论是已知道的还是将要知道的。
如上面所讨论的，参考图1-2，网络415可以是任何类型的网络，诸如但不限于无线网络、局域网(LAN)、广域网(WAN)、因特网或其组合。网络415促成控制引擎400和存储的资源的数据库420的连接。实际上，如图4中所示，控制引擎400和数据库420可以通过任何已知道的或将要知道的连接和/或使得能够进行这样的设备和资源之间的通信的方法直接地连接。
包括根据本文的专用功能编程的硬件的主处理器、服务器或设备的组合为了方便被称为控制引擎400，并且包括温度模块402、误差模块404、进料成分扰动模块406和曲线模块408。应当理解的是，本文讨论的引擎和模块是非穷举的，因为附加的或更少的引擎和/或模块(或子模块)可以应用到所讨论的系统和方法的实施例。下面将讨论每个模块的操作、配置和功能，以及它们在本公开的实施例内的作用。
现在转到图5-7，讨论公开用于控制具有一系列的固定床的反应器的温度曲线的示例实施例的实施例。图5图示了根据本公开的一些实施例的具有级间冷却的固定床反应器500的非限制性实施例。如所示的，图5中的反应器500包括三个固定床：床1、床2和床3；然而，如本文所讨论的，床的数量、次序和/或配置不应当被解释为限制性的，因为在不背离本公开的范围的情况下任何数量、次序和配置可以实现公开的系统和方法。
如图5中所示，在一些实施例中。R可以是反应器500的质量流量进料。在一些实施例中，TC-f1、TC-f2和TI-f3图示床1、2和3的进料温度。在一些实施例中，TI-e1、TI-e2和TI-e3图示床1、2和3中的床流出物(出口)温度。在一些实施例中，C1和C2图示级间冷却骤冷流或热交换器。
在一些实施例中，C1图示通过经由骤冷流或热交换器等在床1和床2之间的级间冷却而移除的热。在一些实施例中，C2图示通过经由骤冷流或热交换器等在床2和床3之间的级间冷却而移除的热。在一些实施例中，R可以表示床1的总进料流。在一些实施例中，R可以是单独测量的若干进料流之和。
在一些实施例中，X可以定义流成分。在一些实施例中，X可以是组成质量或摩尔分数的向量。在一些实施例中，可以示出三个反应器床并且可以与第一个床一致地标注。在一些实施例中，可以存在最少三个床。此外，如上面所讨论的，一些实施例可以包括少于或多于三个床。
在一些实施例中，级间冷却的方法可以取决于反应器设计(也称为反应器配置，可互换地使用)。例如，烃工业中的加氢裂化单元可以使用氢气流来冷却(骤冷)床流出物。本领域技术人员将容易理解的是，其它设计可以使用热交换器或其它方法以用于冷却。
图5被简化以将入口、出口和内部床温度示为单个测量。然而，许多实施例使用多个测量来计算床进料温度、内部床温度和流出物温度，并且本领域技术人员将能够理解和解释这样的测量和计算。
在一些实施例中，数学模型可以被用于动态地预测床1流出物温度(TI-e1)。在一些实施例中，TI-e1可以基于测量的输入，诸如进料入口温度(TC-f1)、进料流量R或R的各个组成。在一些实施例中，可以使用附加的测量的输入。
在一些实施例中，可以通过从TI-e1的预测的值减去TI-e1的测量的值来计算模型误差。在一些实施例中，用于预测床1流出物温度的数学模型可以是任何类型的算法，例如，常见的算法可以是有限脉冲响应(“FIR”)、具有外生输入的自回归(“ARx”)和神经网络等、或其某种组合。
在一些实施例中，TI-e1模型误差可以与不可测量的进料成分Xf1的改变有关。例如，如果误差呈正趋势，那么它可以指示进料成分Xf1正在改变，使得床1中的放热反应比预测的多。在一些实施例中，反应器条件的改变可以导致床1流出物成分(Xe1)的改变并且可以影响床2条件和温度。在一些实施例中，在流体通过床2之后，它可以级联以扰动床3和系列中的任何其它床。
在一些实施例中，床2、床3和任何附加的下游床温度可以被建模为函数TI-e1模型误差、以及诸如R和TC-f1的其它输入。在一些实施例中，可以使用这些输入来开发另外的模型以预测TI-e1的下游的所有床温度。在一些实施例中，可以改进床1的下游的所有床温度的预测。
在一些实施例中，MPC算法可以调整致动器以更精确地控制期望的反应器温度曲线。参考图5，致动器可以调整TC-f1设定点、C1、C2等。
根据一些实施例，如本文和下面更详细地讨论的，与PID控制器不同，这样的MPC算法具有预料未来事件并且相应地采取/提供控制选项/动作的预测能力。根据一些实施例，可以实现任何类型的MPC算法或MPC算法的变体，无论是已知道的还是将要知道的，诸如但不限于非线性模型预测控制(NMPC)，显式MPC(eMPC)，MPC的稳健变体，包括但不限于最小-最大MPC、约束收紧MPC、管道MPC、多级MPC等，以及任何类型或形式的商业可用的MPC包等，或其某种组合。
在一些实施例中，可以对每个反应器控制问题定义温度曲线目标。在一些实施例中，曲线可以由床流出物温度构成。在一些实施例中，曲线可以由通过每个床中的催化剂的体积加权的床流出物温度、床入口温度和床温度的组合构成。
在一些实施例中，空速可以作为温度曲线的因素。仅作为一个非限制性示例，石化厂中的加氢裂化反应器可以使用加权的平均床温度(“WABT”)，其可以测量反应严重程度。在一些实施例中，它可以是由反应器几何形状和催化剂体积加权的测量的反应器温度的函数。
现在转到图6，根据本公开的一些实施例公开了非限制性模型和控制结构600。在一些实施例中，模型床1可以使用所有相关的测量的输入来预测床1流出物温度(TI-e1预测)。在一些实施例中，在MPC控制器中可以嵌入除了所有相关的测量的输入之外还可以使用TI-e1模型误差(第一床模型误差)以预测和控制反应器温度曲线的附加模型。在一些实施例中，MPC控制器的输出可以调整为以下：TC-f1设定点(或阀门致动器)；C1；C2；C3(Q1，Q2)，其中Q值表示进入系统的热传递，等等。
在一些实施例中，TC-f1可以由上游炉或热交换器控制。在一些实施例中，C1(对于床1)、C2(对于床2，未示出)和C3(对于床3，未示出)可以通过调整添加到流出物的较冷的流的流量、去往热交换器的冷却水或其它冷却介质的流量、或者翅扇式冷却器或用于除热的其它设备的机械操纵来控制。
在一些实施例中，如图6中所示，可以产生跨第一床的温度差602，并且可以使用与实际温度差相比来自预测温度差的误差(TI-e1模型误差)来推断不可测量的进料成分扰动。在一些实施例中，推断的进料成分改变可以在下游固定床的控制中被使用以用于对不可测量的进料成分改变的更快响应。在一些实施例中，这可以导致整个反应器的温度曲线的更好控制。
在一些实施例中，第一床模型误差(TI-e1模型误差)可以被用作预测反应器温度曲线的总体模型的输入。在一些实施例中，第一床模型误差可以经由前馈信号向下游床模型提供提前通知。在一些实施例中，可以调整对下游床中的反应的温度控制以更迅速地补偿进料成分改变。
在一些实施例中，如本文所讨论的，可以应用MPC算法。在一些实施例中，可以应用MPC以调整床中间冷却和第一床进料温度，使得可以更精确地控制反应器温度曲线。
在一些实施例中，具有一系列的固定床的反应器的温度曲线常常可以是确定反应动力学和化学平衡时的主要因素。在一些实施例中，曲线可以影响反应器产物成分。在一些实施例中，这可以是反应器操作和控制的主要目标。
现在转到图7，过程700详述根据本公开的一些实施例的用于改进具有至少三个固定床、放热反应和级间冷却的反应器中的温度曲线控制的非限制性实施例。过程700的步骤将参考如上面所讨论的(例如，具有三个固定床的反应器)图5和6的实施例进行讨论；然而，它应当被解释为限制性的，因为本领域技术人员将理解的是，在不背离本公开的范围的情况下，过程700的机制和方法可以应用到具有任何数量的床和/或设计/配置的反应器。
根据过程700的一些实施例，步骤702-704由控制引擎400的温度模块402执行；步骤706由误差模块404执行；步骤708-710由进料成分扰动模块406执行；以及，步骤712-718由曲线模块408执行。
过程700开始于步骤702，在该步骤702中识别具有一系列的固定床的反应器内的第一固定床的值(例如，温度值)。如上面所讨论的，第一固定床是接收总进料流R的床。如上面所讨论的，值可以跨床、在位于床内的各种组件处、在床周围，诸如但不限于可以测量和获得床温度的入口、出口和内部。例如，值可以与进料入口温度(TC-f1)、进料流量R或R的各个组成等对应。
在步骤704中，确定跨第一固定床的温度差的模型。这样的确定基于从上面的步骤702识别的值。在一些实施例中，温度的模型可以使用计算跨第一固定床的差的任何已知道的或将要知道的算法(诸如但不限于如上面所讨论的FIR、ARx和神经网络等)来实现。
在步骤706中，进行关于第一固定床的误差(TI-e1模型误差)的确定。如上面所讨论的，误差基于确定的温度的建模与实际的温度差之间的比较来确定。因此，在一些实施例中，步骤706涉及确定实际的温度差并且将它与来自步骤704的确定的建模进行比较。
如上面所讨论的，TI-e1模型误差与不可测量的进料成分Xf1的改变有关。例如，如果误差呈正趋势，那么它意味着进料成分Xf1正在改变，使得床1中的放热反应比预测的多。反应器条件的这种改变导致床1流出物成分(Xe1)的改变，并且将继而影响床2条件和温度。在流体通过床2之后，它将然后级联以扰动床3和系列中的任何其它床。上面关于图5和6详细讨论了误差确定的细节。
在步骤708中，如上面所讨论的，充分利用误差(来自步骤706)以推断(或确定)不可测量的进料成分扰动。推断的进料成分改变被用作下游固定床(例如，床2和3)的控制的基础。步骤710。这使得能够实现对不可测量的进料成分改变的更快响应，这导致整个反应器的温度曲线的更好控制。
返回到步骤706，此外，在确定TI-e1模型误差时，应用MPC算法。如上面所讨论的，以至少TI-e1模型误差作为输入的MPC的应用或执行使得能够进行床冷却的调整(步骤714)和第一床进料温度的调整(步骤716)。即，在一些实施例中，第一床模型误差经由MPC被充分利用以预测反应器温度曲线。第一床模型误差的使用向下游床模型提供提前通知(前馈信号)，使得对下游床中的反应的温度控制将被调整以更迅速地补偿进料成分改变。因此，MPC被应用以调整床中间冷却(步骤714)和床1进料温度(步骤716)，使得可以更精确地控制反应器温度曲线。步骤718。这个控制使得反应器(例如，反应器500)能够采用模型600来控制其温度曲线，使得误差输入，或者在床1的源处或者经由床之间(例如，床1到床2或床2到床3)的中间冷却，被识别、补救和处理，以便维持确保最优操作水平下的安全操作的反应器的温度曲线。
本文描述的形成本公开的一部分的任何操作是有用的机器操作。本公开还涉及用于执行这些操作的设备或装置。可以针对所需的目的专门构造装置，诸如专用计算机。当被定义为专用计算机时，计算机还可以执行不是专门目的的一部分的其它处理、程序执行或例程，同时仍然能够针对专门目的进行操作。替代地，可以通过由存储在计算机存储器、高速缓存中或通过网络获得的一个或多个计算机程序选择性地激活或配置的通用计算机来处理操作。当通过网络获得数据时，数据可以被网络上的其它计算机(例如，计算资源的云)处理。
一些实施例还可以被定义为将数据从一个状态变换成另一个状态的机器。数据可以表示物品，其可以被表示为电子信号并且电子操纵数据。在一些情况下，变换后的数据可以被可视地描绘在显示器上，表示从数据的变换得到的物理对象。变换后的数据可以一般地或以使得能够构造或描绘物理和有形对象的特定格式保存到存储装置。在一些实施例中，操纵可以由处理器执行。在这样的示例中，处理器因此将数据从一个事物变换成另一个。更进一步地，一些实施例包括可以由可以通过网络连接的一个或多个机器或处理器处理的方法。每个机器可以将数据从一个状态或事物变换成另一个，并且还可以处理数据、将数据保存到存储装置、通过网络传送数据、显示结果或将结果传递到另一个机器。如本文所使用的，计算机可读存储介质是指物理或有形存储装置(与信号相反)，并且包括但不限于以用于信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的有形存储的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除存储介质。
尽管可以以特定的次序描述方法操作，但是应当理解的是，其它内务操作可以在操作之间执行，或者可以调整操作使得它们在稍微不同的时间发生，或者可以分布在系统中(其允许以与处理相关联的各种间隔发生处理操作)，只要以期望的方式执行重叠操作的处理。
本领域技术人员将认识到，虽然上面已结合特定的实施例和示例描述了本公开，但是本公开不是一定如此限制，并且许多其它实施例、示例、使用、以及对实施例、示例和使用的修改和偏离旨在被所附的权利要求所涵盖。本文引用的每个专利和出版物的整个公开内容通过引用并入，就好像每个这样的专利或出版物单独地通过引用并入本文一样。本公开的各种特征和优点在随附的权利要求中被阐述。

Claims (20)

1.一种设备，所述设备包括：
处理器，所述处理器被配置为：
识别具有一系列的固定床的反应器的第一固定床的一组值；
基于识别的值确定所述第一固定床的预测的温度差；
确定所述第一固定床的实际的温度差；
基于所述预测的温度差和所述实际的温度差确定所述第一固定床的模型误差；
对确定的模型误差应用模型预测控制MPC算法；以及
基于所述MPC的应用自动地控制所述反应器的温度曲线，所述温度曲线与所述反应器中的所述一系列的床中的每个床对应，所述温度曲线提供用于所述一系列的床中的每个床中的反应的温度控制以补偿进料成分改变的功能。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述处理器还被配置为：
基于所述MPC的应用调整所述一系列的床中的每个床之间的中间冷却，其中所述控制基于所述中间冷却调整。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述处理器还被配置为：
基于所述MPC的应用调整所述第一固定床的进料温度，其中所述控制基于所述进料温度调整。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述处理器还被配置为：
基于所述模型误差确定不可测量的进料成分的改变。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述处理器还被配置为：
至少部分地基于确定的不可测量的进料成分的改变控制下游床，其中所述下游床包括所述反应器的所述一系列的床内除所述第一固定床以外的床。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述下游床的控制包括对所述下游床中的每个下游床中的不可测量的进料成分改变进行响应。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述值与跨所述第一固定床和所述第一固定床内的温度值对应。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述温度值与所述第一固定床的入口、出口以及内部对应。
9.如权利要求1所述的设备，其中所述值与进料入口温度、进料流量以及所述进料流量的组成对应。
10.如权利要求1所述的设备，其中所述第一固定床是所述反应器的接收总进料流作为初始输入的床。
11.一种方法，所述方法包括：
由处理器识别具有一系列的固定床的反应器的第一固定床的一组值；
由所述处理器基于识别的值确定所述第一固定床的预测的温度差；
由所述处理器确定所述第一固定床的实际的温度差；
由所述处理器基于所述预测的温度差和所述实际的温度差确定所述第一固定床的模型误差；
由所述处理器对确定的模型误差应用模型预测控制MPC算法；以及
由所述处理器基于所述MPC的应用自动地控制所述反应器的温度曲线，所述温度曲线与所述反应器中的所述一系列的床中的每个床对应，所述温度曲线提供用于所述一系列的床中的每个床中的反应的温度控制以补偿进料成分改变的功能。
12.如权利要求11所述的方法，还包括：
基于所述MPC的应用调整所述一系列的床中的每个床之间的中间冷却，其中所述控制基于所述中间冷却调整。
13.如权利要求11所述的方法，还包括：
基于所述MPC的应用调整所述第一固定床的进料温度，其中所述控制基于所述进料温度调整。
14.如权利要求11所述的方法，还包括：
基于所述模型误差确定不可测量的进料成分的改变；以及
至少部分地基于确定的不可测量的进料成分的改变控制下游床，其中所述下游床包括所述反应器的所述一系列的床内除所述第一固定床以外的床。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述下游床的控制包括对所述下游床中的每个下游床中的不可测量的进料成分改变进行响应。
16.如权利要求11所述的方法，其中所述值与跨所述第一固定床和所述第一固定床内的温度值对应，其中所述温度值与所述第一固定床的入口、出口以及内部对应。
17.如权利要求11所述的方法，其中所述值与进料入口温度、进料流量以及所述进料流量的组成对应。
18.一种非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质有形地编码有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由与计算设备相关联的处理器执行时执行方法，所述方法包括：
由所述处理器识别具有一系列的固定床的反应器的第一固定床的一组值；
由所述处理器基于识别的值确定所述第一固定床的预测的温度差；
由所述处理器确定所述第一固定床的实际的温度差；
由所述处理器基于所述预测的温度差和所述实际的温度差确定所述第一固定床的模型误差；
由所述处理器对确定的模型误差应用模型预测控制MPC算法；以及
由所述处理器基于所述MPC的应用自动地控制所述反应器的温度曲线，所述温度曲线与所述反应器中的所述一系列的床中的每个床对应，所述温度曲线提供用于所述一系列的床中的每个床中的反应的温度控制以补偿进料成分改变的功能。
19.如权利要求18所述的非暂时性计算机可读存储介质，还包括：
基于所述MPC的应用调整所述一系列的床中的每个床之间的中间冷却；以及
基于所述MPC的应用调整所述第一固定床的进料温度，其中所述控制基于中间冷却调整和进料温度调整。
20.如权利要求18所述的非暂时性计算机可读存储介质，还包括：
基于所述模型误差确定不可测量的进料成分的改变；以及
至少部分地基于确定的不可测量的进料成分的改变控制下游床，其中所述下游床包括所述反应器的所述一系列的床内除所述第一固定床以外的床，其中所述下游床的控制包括对所述下游床中的每个下游床中的不可测量的进料成分改变进行响应。
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