本發(fā)明涉及高純碳酸二甲酯與丙二醇同步精制，具體涉及一種高純碳酸二甲酯與丙二醇同步精制調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、高純碳酸二甲酯與丙二醇同步精制是指在同一工藝流程中對碳酸二甲酯（dmc）和丙二醇（pg）進行同步提純，以提高兩者的純度并滿足工業(yè)應(yīng)用需求。這一過程通常采用共沸精餾、萃取精餾或反應(yīng)精餾等工藝，將混合物中的雜質(zhì)（如水分、醇類或其他副產(chǎn)物）逐步分離。同步精制能夠優(yōu)化能耗和物料消耗，通過一體化設(shè)計減少生產(chǎn)時間和成本。在工藝過程中，通過控制蒸餾塔中的溫度、壓力和回流比，確保dmc和pg在各自的沸點或共沸點下有效分離，從而實現(xiàn)高效精制。這一過程廣泛用于鋰電池電解液及高性能聚酯的生產(chǎn)，保證產(chǎn)品純度和穩(wěn)定性。

2、在高純碳酸二甲酯（dmc）與丙二醇（pg）同步精制中，回流比指的是冷凝后的液體中，有一部分作為回流液返回到蒸餾塔內(nèi)，與上升的蒸汽進行傳質(zhì)和熱交換，而另一部分則作為產(chǎn)品出料流出塔外?；亓鞅鹊臄?shù)值定義為回流液量與出料產(chǎn)品量的比值。它在蒸餾過程中起到關(guān)鍵作用：較高的回流比可以提高塔內(nèi)的分離效率，使dmc與pg的分離更加徹底，但同時會增加能耗；而較低的回流比則能節(jié)省能源，但可能導(dǎo)致分離不完全，降低產(chǎn)品純度。在同步精制過程中，精確控制回流比有助于在不同階段實現(xiàn)高效分離、優(yōu)化能耗，并確保dmc和pg達到所需的高純度要求。

3、現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足：

4、在高純碳酸二甲酯與丙二醇同步精制過程中，現(xiàn)有技術(shù)通常采用初始蒸餾階段的回流比調(diào)控頻率來管理初始蒸餾階段與精制穩(wěn)定階段的切換。初始蒸餾階段需要高頻調(diào)控（通常每1-5分鐘），以快速剔除雜質(zhì)并建立塔內(nèi)的熱平衡。因此，在切換階段，通常會延續(xù)初始階段的高頻調(diào)控策略，以及時應(yīng)對系統(tǒng)波動。然而，當(dāng)切換階段系統(tǒng)的熱平衡穩(wěn)定性較差時，初始蒸餾階段的回流比調(diào)控頻率可能無法滿足需求。如果繼續(xù)采用該調(diào)控頻率而未能及時調(diào)控回流比，塔內(nèi)雜質(zhì)可能無法完全分離，導(dǎo)致雜質(zhì)夾帶現(xiàn)象增加。特別是丙二醇和其他副產(chǎn)物可能隨高純碳酸二甲酯一同蒸出，造成交叉污染。這不僅會降低高純碳酸二甲酯的純度，還會加重后續(xù)精餾塔的分離負擔(dān)，導(dǎo)致雜質(zhì)在系統(tǒng)中積累。最終，這種情況可能破壞整個生產(chǎn)批次的質(zhì)量，增加工藝難度與成本，并對生產(chǎn)效率造成顯著影響。

5、在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種高純碳酸二甲酯與丙二醇同步精制調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法，本發(fā)明通過引入實時監(jiān)控和支持向量機模型預(yù)測，實現(xiàn)了切換階段的智能劃分與回流比自適應(yīng)調(diào)控，對于正常變化型階段，延續(xù)初始蒸餾階段的頻率，確保工藝連貫性和能源效率；對于變動型階段，動態(tài)調(diào)整回流比，維持氣液傳質(zhì)平衡，防止雜質(zhì)夾帶和交叉污染，在提升dmc和pg產(chǎn)品純度的同時，減輕下游設(shè)備負擔(dān)，降低能耗與成本，其次，結(jié)合智能預(yù)測與動態(tài)反饋，該方法加速熱平衡恢復(fù)，提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品可靠性，避免批次報廢，實現(xiàn)高質(zhì)量、高效益的同步精制，以解決上述背景技術(shù)中的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種高純碳酸二甲酯與丙二醇同步精制調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟：

3、在工藝開始時，先采用初始蒸餾階段的回流比調(diào)控頻率快速剔除低沸點雜質(zhì)并建立塔內(nèi)的熱平衡；

4、當(dāng)進入初始蒸餾階段與精制穩(wěn)定階段的切換過程時，實時采集系統(tǒng)的熱平衡信息；

5、從采集到的熱平衡數(shù)據(jù)中提取代表系統(tǒng)動態(tài)變化的關(guān)鍵特征，設(shè)定短時監(jiān)控窗口對提取的關(guān)鍵特征進行深入分析，將短時監(jiān)控窗口內(nèi)分析得到的關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)輸入預(yù)先訓(xùn)練好的支持向量機模型，預(yù)測當(dāng)前切換階段的熱平衡變化趨勢；

6、基于支持向量機模型的預(yù)測結(jié)果，將切換階段系統(tǒng)的熱平衡狀態(tài)劃分為熱平衡正常變化型和熱平衡變動型；

7、對于被劃分為熱平衡正常變化型的切換階段，繼續(xù)以初始蒸餾階段的回流比調(diào)控頻率來管理初始蒸餾階段與精制穩(wěn)定階段的切換；

8、對于被劃分為熱平衡變動型的切換階段，基于初始蒸餾階段的回流比調(diào)控頻率和切換階段系統(tǒng)的熱平衡穩(wěn)定情況對切換階段的實際回流比調(diào)控頻率進行調(diào)控，滿足切換階段系統(tǒng)的熱平衡動態(tài)變化需求。

9、優(yōu)選的，在高純碳酸二甲酯與丙二醇同步精制的初始蒸餾階段，回流比調(diào)控頻率指的是系統(tǒng)中調(diào)節(jié)回流比的時間間隔，即多長時間進行一次回流比的調(diào)整。

10、優(yōu)選的，從采集到的熱平衡數(shù)據(jù)中提取代表系統(tǒng)動態(tài)變化的關(guān)鍵特征，其中，提取的關(guān)鍵特征包括蒸餾塔中上升蒸汽的流速變化和回流液流量的變化，獲取后，設(shè)定短時監(jiān)控窗口對提取的蒸餾塔中上升蒸汽的流速變化和回流液流量的變化進行深入分析，分別生成蒸汽流速變化參考值和回流液波動參考值，通過蒸汽流速變化參考值量化蒸餾塔內(nèi)上升蒸汽流速的波動幅度和頻率，反應(yīng)蒸餾塔內(nèi)氣相傳質(zhì)過程的穩(wěn)定性，通過回流液波動參考值量化回流液流量的短時波動程度，用于評估液相在蒸餾塔內(nèi)分布的均勻性。

11、優(yōu)選的，獲取到對系統(tǒng)動態(tài)變化關(guān)鍵特征進行分析生成的蒸汽流速變化參考值和回流液波動參考值后，將短時監(jiān)控窗口內(nèi)分析得到的蒸汽流速變化參考值和回流液波動參考值輸入到預(yù)先訓(xùn)練好的支持向量機模型中生成熱平衡變化評估指數(shù)，通過熱平衡變化評估指數(shù)預(yù)測當(dāng)前切換階段的熱平衡變化趨勢。

12、優(yōu)選的，將通過支持向量機模型在短時監(jiān)控窗口內(nèi)對當(dāng)前切換階段系統(tǒng)的熱平衡變化趨勢預(yù)測時生成的熱平衡變化評估指數(shù)與預(yù)先設(shè)定的熱平衡變化評估指數(shù)參考閾值進行比對分析，對切換階段系統(tǒng)的熱平衡狀態(tài)進行劃分，具體的劃分步驟如下：

13、若熱平衡變化評估指數(shù)大于等于熱平衡變化評估指數(shù)參考閾值，則將切換階段系統(tǒng)在該短時監(jiān)控窗口下的熱平衡狀態(tài)劃分為熱平衡變動型；

14、若熱平衡變化評估指數(shù)小于熱平衡變化評估指數(shù)參考閾值，則將切換階段系統(tǒng)在該短時監(jiān)控窗口下的熱平衡狀態(tài)劃分為熱平衡正常變化型。

15、優(yōu)選的，設(shè)定短時監(jiān)控窗口對提取的蒸餾塔中上升蒸汽的流速變化進行深入分析生成蒸汽流速變化參考值的具體步驟如下：

16、采集流速變化數(shù)據(jù)并進行離散處理，離散處理的表達式為：

17、，

18、式中， s i表示第 i時段內(nèi)的蒸汽流速變化強度， v( t i)表示在 t i時刻的蒸汽流速，表示相鄰采樣點之間的時間間隔，；

19、利用每個時段內(nèi)的蒸汽流速變化強度 s i生成非線性變化累積曲線，描述系統(tǒng)的總體蒸汽流速波動趨勢，非線性變化累積曲線的表達式為：

20、，

21、式中， α為非線性放大系數(shù)，控制流速變化的非線性放大效應(yīng)，突出劇烈波動的影響， β為時間衰減系數(shù)，控制流速變化隨時間衰減的速率，模擬系統(tǒng)趨于平穩(wěn)的趨勢， c( t)表示在t時刻的流速變化累積值，是積分變量，表示時間的一個中間變量，用來表示在t時刻之前的每一個時間點的狀態(tài)，表示在時刻的蒸汽流速變化強度；

22、通過計算累積變化的差值和瞬時波動的積分，計算蒸汽流速變化參考值，計算的表達式為：

23、，

24、式中， i v( index)為蒸汽流速變化參考值，表示當(dāng)前時刻的蒸汽流速波動強度與頻率，表示當(dāng)前與前一時刻的蒸汽流速累積變化差值，用于捕捉瞬時跳躍波動，為非線性加權(quán)系數(shù)，進一步放大劇烈波動的影響， t為短時監(jiān)控窗口的長度。

25、優(yōu)選的，設(shè)定短時監(jiān)控窗口對提取的回流液流量的變化進行深入分析生成回流液波動參考值的具體步驟如下：

26、在短時監(jiān)控窗口內(nèi)，實時采集回流液流量的數(shù)據(jù)序列，記為 f t，其中 t=1，2，3，4，…， n， n是短時監(jiān)控窗口內(nèi)的采樣時間點總數(shù)， f t為t時刻的回流液流量，接著計算每相鄰時間點的回流液流量變化差異，計算的表達式為：，

27、式中，為相鄰采樣時間點之間的流量變化差異，反映回流液的短時波動；

28、為了進一步刻畫回流液的波動特性，引入指數(shù)加權(quán)波動模型，將最近時間的數(shù)據(jù)賦予更高權(quán)重，加權(quán)流量變化量的定義表達為：，

29、式中， w t為t時刻的加權(quán)流量變化量，為加權(quán)系數(shù)，介于0到1之間， w t-1為上一時間點的加權(quán)流量變化量；

30、引入非線性歸一化公式來計算回流液波動參考值，計算的表達式為：

31、，

32、式中， rli( index)為回流液波動參考值，表示短時監(jiān)控窗口內(nèi)回流液流量波動的程度， max( w t)為短時監(jiān)控窗口內(nèi)加權(quán)流量變化量的最大值，用于歸一化處理，為短時監(jiān)控窗口內(nèi)加權(quán)流量變化量 w t的標(biāo)準(zhǔn)差，用于刻畫波動的離散程度，為小常數(shù)，用于避免分母為零。

33、優(yōu)選的，基于初始蒸餾階段的回流比調(diào)控頻率和切換階段系統(tǒng)的熱平衡穩(wěn)定情況對切換階段的實際回流比調(diào)控頻率進行調(diào)控，具體的步驟如下：

34、s1、根據(jù)熱平衡變化評估指數(shù)和熱平衡變化評估指數(shù)參考閾值之間的差異，計算一個用于調(diào)整回流比調(diào)控頻率的動態(tài)系數(shù)以應(yīng)對熱平衡波動，計算的表達式為：

35、，

36、式中，為回流比頻率調(diào)控系數(shù)，決定調(diào)整頻率的增幅， ther balan為當(dāng)前計算出的熱平衡變化評估指數(shù)， ther threshold為熱平衡變化評估指數(shù)參考閾值，為調(diào)節(jié)靈敏度系數(shù)，決定系統(tǒng)對波動響應(yīng)的敏感程度；

37、s2、基于初始蒸餾階段的回流比調(diào)控頻率和回流比頻率調(diào)控系數(shù)，計算調(diào)整后的實際回流比調(diào)控頻率，計算的表達式為：

38、，

39、式中， f adj表示調(diào)整后的實際回流比調(diào)控頻率， f0為初始蒸餾階段的回流比調(diào)控頻率，的作用是進行對數(shù)變換，捕捉波動幅度的非線性效應(yīng)；

40、s3、在實際操作中，每隔一個短時監(jiān)控窗口重新按照s1-s2進行計算，并根據(jù)實時數(shù)據(jù)反饋動態(tài)調(diào)整實際回流比調(diào)控頻率，將調(diào)整后的實際回流比調(diào)控頻率輸入到控制系統(tǒng)，實時控制回流液和蒸汽流速，直到系統(tǒng)恢復(fù)熱平衡，實時回流比調(diào)整量的表達式為：，

41、式中，為實時回流比調(diào)整量， r target為目標(biāo)回流比， r actual為當(dāng)前實際回流比。

42、一種高純碳酸二甲酯與丙二醇同步精制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括初始蒸餾調(diào)控模塊、熱平衡信息采集模塊、動態(tài)特征分析模塊、熱平衡分類模塊、正常變化管理模塊以及變動型自適應(yīng)調(diào)控模塊；

43、初始蒸餾調(diào)控模塊，在工藝開始時，先采用初始蒸餾階段的回流比調(diào)控頻率快速剔除低沸點雜質(zhì)并建立塔內(nèi)的熱平衡；

44、熱平衡信息采集模塊，當(dāng)進入初始蒸餾階段與精制穩(wěn)定階段的切換過程時，實時采集系統(tǒng)的熱平衡信息；

45、動態(tài)特征分析模塊，從采集到的熱平衡數(shù)據(jù)中提取代表系統(tǒng)動態(tài)變化的關(guān)鍵特征，設(shè)定短時監(jiān)控窗口對提取的關(guān)鍵特征進行深入分析，將短時監(jiān)控窗口內(nèi)分析得到的關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)輸入預(yù)先訓(xùn)練好的支持向量機模型，預(yù)測當(dāng)前切換階段的熱平衡變化趨勢；

46、熱平衡分類模塊，基于支持向量機模型的預(yù)測結(jié)果，將切換階段系統(tǒng)的熱平衡狀態(tài)劃分為熱平衡正常變化型和熱平衡變動型；

47、正常變化管理模塊，對于被劃分為熱平衡正常變化型的切換階段，繼續(xù)以初始蒸餾階段的回流比調(diào)控頻率來管理初始蒸餾階段與精制穩(wěn)定階段的切換；

48、變動型自適應(yīng)調(diào)控模塊，對于被劃分為熱平衡變動型的切換階段，基于初始蒸餾階段的回流比調(diào)控頻率和切換階段系統(tǒng)的熱平衡穩(wěn)定情況對切換階段的實際回流比調(diào)控頻率進行調(diào)控，滿足切換階段系統(tǒng)的熱平衡動態(tài)變化需求。

49、本發(fā)明的有益效果是：

50、本發(fā)明通過引入實時監(jiān)控和支持向量機模型預(yù)測，能夠智能識別熱平衡狀態(tài)的變化趨勢，并將切換階段動態(tài)劃分為正常變化型和變動型，對于正常變化型的階段，延續(xù)初始蒸餾階段的回流比調(diào)控頻率，減少不必要的頻繁調(diào)整，保證了工藝的連貫性和能源效率；而對于變動型的階段，通過支持向量機模型的分析結(jié)果，自適應(yīng)地調(diào)整回流比調(diào)控頻率，確保了氣液傳質(zhì)的平衡、避免了雜質(zhì)夾帶和交叉污染的發(fā)生，在提升高純碳酸二甲酯與丙二醇產(chǎn)品純度的同時，有效減輕了下游分離設(shè)備的負擔(dān)，減少了系統(tǒng)的能耗與生產(chǎn)成本。此外，通過結(jié)合智能預(yù)測和動態(tài)反饋，確保了系統(tǒng)的熱平衡在復(fù)雜工況下的快速恢復(fù)，大幅提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品批次的可靠性，避免了整批產(chǎn)品報廢的風(fēng)險，最終實現(xiàn)了高質(zhì)量、高效益的同步精制過程。