Рассмотрена применимость фундаментальных имитационных моделей технологических процессов в системах управления с прогнозированием. Описана роль установок газофракционирования в процессах переработки нефти и газа, а также технологические особенности указанных типов установок, которые обусловливают необходимость обновления параметров прогнозирующих моделей в составе систем усовершенствованного управления технологическим процессом при изменении условий эксплуатации установки. Рассмотрены общепринятые подходы к управлению на основе прогнозирующих моделей установками химико-технологического типа в сфере нефтепереработки и газопереработки. Описаны устройство типовой колонны газофракционирующей установки и физические принципы ее функционирования, а также влияние КПД тарелок колонны на качество разделения жидкости и газа. Построена математическая модель ректификационной колонны, позволяющая прогнозировать изменение режима колонны при заданных начальном состоянии и управляющих воздействиях. В основу указанной модели положены фундаментальные физические законы, в том числе законы сохранения массы и энергии, гидравлические зависимости, учитывающие геометрию колонны и свойства протекающего через колонну вещества. Для расчета фазовых переходов и компонентного состава жидкости и газа на тарелках использовано уравнение состояния Пенга—Робинсона. Формализована постановка задачи идентификации построенной модели в рамках управления технологическим режимом газофракционирующей установки. Рассмотрен общий подход к идентификации и алгоритм идентификации в составе системы управления газофракционирующей установкой на основе прогнозирующей модели. Приведен модельный пример расчета колонны газофракционирующей установки. Определены коэффициенты нормировки компонентов вектора состояния модели колонны для расчета невязки модели относительно экспериментальных данных. Проведены численные эксперименты по идентификации построенной модели колонны на основе расширенного фильтра Калмана. Исследовано влияние различных факторов на возможность и качество идентификации. Определена эффективность рассмотренного метода при наличии шума на выходах объекта, а также отклонении структуры модели от структуры моделируемого оборудования.