[發(fā)明專利]PTA工藝流程中氧化工段生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)空間監(jiān)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010793556.6
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112034793A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顏學(xué)峰;于健博
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責(zé)任公司 31203
• 代理人: 顧蘭芳

本發(fā)明公開了PTA工藝流程中氧化工段生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)空間監(jiān)測方法，以工藝流程中的全局變量作為輸入變量，建立工作狀態(tài)監(jiān)測模型，以識別當(dāng)前時(shí)刻工業(yè)過程的工作狀態(tài)；所述全局變量是對生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物4?CBA含量的狀態(tài)空間檢測以反映當(dāng)前工藝流程的工作狀態(tài)；所述建立工作狀態(tài)監(jiān)測模型是構(gòu)建深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測模型以提取數(shù)據(jù)中的高階抽象特征信息；利用深度自編碼器SAE以提取數(shù)據(jù)中的高階數(shù)值特征信息和變量間的高階相互關(guān)系特征，利用深度置信網(wǎng)絡(luò)DBN以提取數(shù)據(jù)中的高階分布特征信息；將多個(gè)尺度的特征進(jìn)行融合以豐富對數(shù)據(jù)多些方面表達(dá)。將數(shù)據(jù)的各方面特征進(jìn)行整合，利用Softmax分類器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測與識別。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油化工反應(yīng)工程與過程控制交叉領(lǐng)域，涉及精對苯二甲酸(以下簡稱PTA，即Purified Terephthalic Acid)工藝過程中氧化工段生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)空間監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

精對苯二甲酸(PTA)是重要的大宗有機(jī)原料之一，主要用于生產(chǎn)聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯以及聚對苯二甲酸丁二醇酯，也用作染料中間體，是制造聚酯纖維、薄膜、絕緣漆的重要材料。廣泛用于與化學(xué)纖維、輕工、電子、建筑等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面，與人民生活水平、居住環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)。

PTA生產(chǎn)工藝過程共有兩個(gè)組成部分：一是二甲苯(PX)氧化工藝；另一則是粗對苯二甲酸(crude terephthalic，CTA)精制工藝。PX氧化工藝流程為：以對PX為原料，醋酸為溶劑，在醋酸鈷，醋酸錳催化劑的作用下，以四溴乙烷為促進(jìn)劑與空氣中的氧氣反應(yīng)，生成CTA。反應(yīng)中放出的大量反應(yīng)熱通過溶劑的蒸發(fā)帶走，并通過副產(chǎn)蒸汽回收這部分熱量。氧化反應(yīng)液經(jīng)串聯(lián)的結(jié)晶器降溫降壓，再經(jīng)過濾，干燥，得到中間產(chǎn)品CTA。在此過程中會產(chǎn)生的副產(chǎn)物的主要成分為4-CBA。CTA精致工藝流程為：將CTA用脫離子水配成一定濃度的漿料，加熱至要求溶解溫度后送至加氫反應(yīng)器。通過催化加氫反應(yīng)，使4-CBA還原成PTA。由于對甲基苯甲酸易溶于水中，因此于再結(jié)晶，分離和干燥時(shí)，可將對甲基苯甲酸分離，而可得到高純度的純對苯二甲酸(PTA)。

在PTA的整條生產(chǎn)工藝流程中，主要的反應(yīng)副產(chǎn)物的是中間物4-CBA，通常4-CBA不但會在結(jié)晶時(shí)與TA形成共晶而污染TA，還會在下游產(chǎn)品生產(chǎn)中影響TA的聚合反應(yīng)。4-CBA含量高低是PTA質(zhì)量的重要指標(biāo)，而加氫精制過程的主要任務(wù)就是降低CTA中的4-CBA含量得到精制的對苯二甲酸。CTA用脫離子水配成一定濃度的漿料，加熱至要求溶解溫度后送至加氫反應(yīng)器。通過催化加氫反應(yīng)，使粗對苯二甲酸中所含4-CBA轉(zhuǎn)化為水溶性物質(zhì)。加氫反應(yīng)液在串聯(lián)的結(jié)晶器中逐級降溫降壓后送去離心機(jī)分離，得到的濾餅再用脫離子水打漿，然后經(jīng)過濾和干燥，制得纖維級精對苯二甲酸，PTA生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。其中，副產(chǎn)物4-CBA在整個(gè)生產(chǎn)過程中處于極其重要的地位，它的產(chǎn)出含量直接反映了生產(chǎn)過程的工作狀態(tài)：過氧化、適度氧化和欠氧化，基于它可以準(zhǔn)確地判斷當(dāng)前的工作狀態(tài)進(jìn)而合理地分配資源，提高PTA的產(chǎn)品質(zhì)量。因此，建立PTA生產(chǎn)過程中以4-CBA為指標(biāo)的狀態(tài)監(jiān)測模型，對于工業(yè)過程優(yōu)化有著非常重要的作用。

近年來，隨著生產(chǎn)工藝流程朝著復(fù)雜化和智能化的方向發(fā)展，以及傳感器技術(shù)和分布式控制系統(tǒng)(Distributed Control System,DCS)在工業(yè)過程中的廣泛應(yīng)用，基于數(shù)據(jù)的過程狀態(tài)監(jiān)控和識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用該領(lǐng)域中。基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法無需考慮復(fù)雜工業(yè)流程內(nèi)部的機(jī)理知識，僅需要基于數(shù)據(jù)特征構(gòu)建監(jiān)控識別模型，具有很強(qiáng)的通用性和便捷性，因此受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，更加適合現(xiàn)代復(fù)雜的石油化工生產(chǎn)過程。其中，常用的方法有主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)、偏最小二乘(Partial Least Squares,PLS)、典型關(guān)聯(lián)分析(Canonical Correlation Analysis,CCA)，支持向量機(jī)(Support Vector Machine,SVM)等以及它們的變種。