1.一种基于智能控制的间歇精馏系统,其特征在于,包括:精馏塔;数据采集模块;所述数据采集模块用于实时采集温度、压力、流量以及物料浓度数据;控制模块:所述控制模块接收数据采集模块的各种数据;所述控制模块内置模型预测控制算法;所述模型预测控制算法通过建立精馏过程动态模型,结合当前系统状态和设定控制目标,经滚动优化计算得到最优控制策略并基于所述最优控制策略执行机构发出控制指令;执行机构;所述执行机构包括调节阀、回流比调节阀及变频离心泵;所述调节阀安装在再沸器的加热介质管道上,根据控制模块发出的控制指令调节加热介质流量以控制再沸器的加热功率;所述回流比调节阀安装在回流管道上;所述变频离心泵安装在原料输送管道和产品输出管道上,根据控制模块的控制指令调节物料输送流量;触摸式显示屏,与控制模块连接;实时显示精馏系统的运行参数;所述模型预测控制算法通过建立精馏过程动态模型,结合当前系统状态和设定控制目标,经滚动优化计算得到最优控制策略并基于所述最优控制策略执行机构发出控制指令,包括:所述控制模块接收数据采集模块实时传输的温度、压力、流量以及物料浓度数据;所述控制模块接收通过触摸式显示屏输入的控制目标;控制目标包括塔顶产品浓度目标值、塔釜残液浓度目标值;控制模块根据建立的动态模型结合当前系统状态预测未来一段时间内精馏系统的输出;控制模块根据预测的系统输出和设定的控制目标,构建以最小化目标函数为目的的优化问题;通过求解优化问题,得到在当前时刻的最优控制策略以确定调节阀的开度变化、回流比的调整值以及变频离心泵的物料输送流量设定值;控制模块将计算得到的最优控制策略转化为控制指令,分别发送给执行机构中的调节阀、回流比调节阀及变频离心泵;调节阀根据指令调节加热介质流量,控制再沸器的加热功率;回流比调节阀按照指令调整回流比;变频离心泵依据指令调节物料输送流量。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能控制的间歇精馏系统,其特征在于,所述数据采集模块包括:温度传感器:在精馏塔的塔顶,温度传感器安装于塔顶蒸汽出口附近的管道内壁;在塔釜,温度传感器安装在靠近塔釜底部且远离加热元件的位置;在塔板位置,温度传感器安装在塔板降液管附近的液相区域;压力传感器:在塔顶,压力传感器安装于塔顶气相空间靠近塔顶的内壁上;在塔釜,压力传感器安装在塔釜底部气相空间的内壁;流量传感器:在原料输送管道上,流量传感器安装于靠近精馏塔进料口的位置;在加热介质管道上,流量传感器安装在靠近再沸器的入口处;在回流管道上,流量传感器安装在回流液进入塔顶的位置;浓度传感器:在塔顶,浓度传感器安装于塔顶冷凝液回流管道上;在塔釜,浓度传感器安装在塔釜出料管道上。
3.根据权利要求2所述的一种基于智能控制的间歇精馏系统,其特征在于,精馏过程动态模型的配置过程包括:基于物料平衡、能量平衡和相平衡构建初始动态模型;所述初始动态模型包含物料平衡方程、能量平衡方程及相平衡方程;其中,所述物料平衡方程用于对于精馏塔内的每一块塔板,根据进出塔板的物料流量和组成,建立微分方程描述各组分的物料平衡;所述能量平衡方程用于对每块塔板建立能量平衡方程以反映塔内的温度变化;所述相平衡方程用于描述气液两相之间的平衡关系;配置塔板特性参数和操作参数;所述塔板特性参数:包括塔板类型、塔板数、塔板间距、塔径;所述操作参数包括进料流量、进料组成、进料位置、回流比、再沸器加热功率;利用在不同操作条件下的历史数据对精馏过程动态模型参数进行校准和验证。
4.根据权利要求3所述的一种基于智能控制的间歇精馏系统,其特征在于,控制模块根据预测的系统输出和设定的控制目标,构建以最小化目标函数为目的的优化问题;通过求解优化问题,得到在当前时刻的最优控制策略以确定调节阀的开度变化、回流比的调整值以及变频离心泵的物料输送流量设定值,包括:控制模块基于预测的系统输出和设定的控制目标构建以最小化目标函数为目的的优化问题;其中目标函数的构建基于塔顶产品浓度偏差、塔釜残液浓度偏差、调节阀开度变化、回流比调整值及物料输送流量设定值偏差;在求解优化问题时,采用梯度下降法作为基础求解算法,计算目标函数关于调节阀开度变化、回流比调整值及物料输送流量设定值的梯度;对优化问题的求解过程添加操作变量的边界约束;所述边界约束包括:调节阀开度限定在最小开度和最大开度之间、回流比的调整值限定在最小回流比和最大回流比之间以及物料输送流量设定值被限定在最小流量和最大流量之间;根据梯度信息更新操作变量的值以寻找目标函数的最小值,迭代进行梯度计算和变量更新操作直至满足收敛条件;所述收敛条件为目标函数值的变化小于预设阈值。
5.根据权利要求4所述的一种基于智能控制的间歇精馏系统,其特征在于,在求解优化问题时,采用梯度下降法作为基础求解算法,计算目标函数关于调节阀开度变化、回流比调整值及物料输送流量设定值的梯度,包括:初始化调节阀开度、回流比调整值及物料输送流量设定值为初始值;计算目标函数关于调节阀开度变化的第一梯度;计算目标函数关于回流比调整值的第二梯度;计算目标函数关于物料输送流量设定值的第三梯度;基于预先设置的梯度下降的步长计算得到的梯度更新操作变量;设置收敛条件并进行迭代求解,重复上述梯度计算、操作变量更新和收敛判断的过程,直到满足收敛条件。
6.根据权利要求5所述的一种基于智能控制的间歇精馏系统,其特征在于,所述系统还包括报警模块,所述报警模块与控制模块连接,当控制模块检测到温度、压力、流量或物料浓度数据超出预设的安全阈值时,报警模块发出警报信号。
7.根据权利要求6所述的一种基于智能控制的间歇精馏系统,其特征在于,所述精馏塔的内部设有防堵塞装置,所述防堵塞装置位于塔板之间,用于防止物料中的杂质或沉淀物堵塞塔板上的孔道。
8.根据权利要求7所述的一种基于智能控制的间歇精馏系统,其特征在于,所述报警模块可通过声音、光线和屏幕显示三种方式发出警报信号,不同类型的异常数据触发不同的警报信号。
9.根据权利要求8所述的一种基于智能控制的间歇精馏系统,其特征在于,所述温度传感器为热电偶式温度传感器;所述压力传感器采用电容式压力传感器;所述流量传感器为电磁式流量传感器。