蒸馏是化工生产过程中将混合流体中挥发性具有差异的各成分分离的常用技术，在生产中应用很广。对蒸馏塔的控制通常采用递阶方式，可分为三层。最底层为对液位、输入馈流、焓和压力等参数的控制。第二层为对输出蒸馏产物组分的控制。第三层为优化，例如求出运行的最优稳态。在蒸馏过程中需要补充组分分离减熵所消耗的能量。化工厂耗能较大，其中约40%的能量消耗在蒸馏塔上。同时，为保证蒸馏产物的质量须使蒸馏塔回流，而盲目回流又可能使产物的纯度过高，这是造成能源浪费的主要因素，也减少了高价值产品的回收率。另一方面，蒸馏塔的动态特性复杂，且具有非线性，对输出组分又难以实现精确快速测量。因此对蒸馏塔组分的测控问题一直是自动控制领域中的重要研究课题。20世纪70年代以来，随着能源的不断紧张，人们更加重视这方面的研究，已经将软测量技术和以预测控制为核心的基于模型的控制技术应用于蒸馏塔的产品组分控制。

蒸馏塔运行中最主要的干扰是由输入馈流引起的，包括馈流的组分、流速、焓等参数变化所引起的干扰。在多级控制中还要考虑环境因素导致加热流体的加热量和冷却流体取热量变化引起的干扰。若馈流速度取决于馈送设备，而且是不可控的，则可将它的测量值用于前馈控制，以控制输出流量和塔内流量，使它们与输入馈流成比例。由于塔身竖立于地面，还需要考虑气候变化的影响。

对产物组分的直接测量通常采用气体色谱仪，也可采用质谱仪等其他分析仪表。这类仪表需要一段处理时间才能得出测量值，这将给控制回路带来显著的死区时间，同时成本也较高。因此，还需要利用对其他参数的测量来间接推断产物组分。常用间接测量方法包括测量温度、红外吸收、折射率和电导率等参数。通常采用直接测量和间接测量相结合的方式。直接测量仪表装在输出管道上，用于精确测量流速较慢的产物流的组分。因为塔端温度对组分的变化不敏感，间接测量仪表装在塔的中部，用于检测馈流干扰引起的快速扰动。

比例积分微分调节器在工业控制中被广泛应用，但在蒸馏过程中它主要用于最底层的流量、液位、压力和温度的控制，蒸馏过程的产品质量控制还需要操作人员通过实验室化验数据的分析来调整这些基层控制回路的给定值来间接实现。

蒸馏产品的质量控制一般是人工采样，实验室分析化验后反馈到生产单位，指导工艺操作。再者就是使用在线质量分析仪检测获得。但这类仪表因测量滞后、价格昂贵等因素，而很少直接用于闭环控制。20世纪80年代从质量变量和过程变量关系中获得质量模型，作为一种在线质量测量手段的软测量仪表，在产品质量控制中得到成功的应用，成为提高产品收率、质量和降低能耗的有效方法。因而，将软测量技术和以预测控制技术为核心的基于模型的控制技术用于实现产品质量直接闭环控制，以提高装置的操作水平，更好地保证分离产品的质量，减少操作人员的劳动强度和操作失误。此外还可以实现第三层的稳态经济目标优化的主要目标，即卡边优化功能，在保证产品质量要求的情况下尽可能实现高价值产品回收率最大和能耗最小。