專利名稱：一種乙烯精餾塔塔釜乙烯濃度的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種乙烯精餾塔塔釜乙烯濃度的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
乙烯精餾塔是乙烯裝置的核心設(shè)備之一，精餾塔的進(jìn)料的主要組分是乙烯和乙烷，并含有少量甲烷、氫氣和丙烯，該塔的目的是將乙烯和乙烷，以及少量雜質(zhì)通過(guò)精餾的方法進(jìn)行分離，以獲得高純度的聚合級(jí)乙烯產(chǎn)品。其工藝流程如

圖1所示。塔的精餾段主要用于乙烯和輕組分的分離，塔頂餾出物經(jīng)塔頂冷凝器的丙烯冷劑冷凝后，進(jìn)入乙烯精餾塔回流罐；從而將冷凝的乙烯和未被冷凝的輕組分分離，冷凝的乙烯經(jīng)回流泵加壓后，作為回流返回乙烯精餾塔。在塔內(nèi)部，回流液與塔釜上升的氣體在塔板上對(duì)流接觸，經(jīng)過(guò)熱和質(zhì)的交換，小部分液體作為成品乙烯側(cè)線出料，大部分液體繼續(xù)流向塔釜，經(jīng)塔底再沸器中的丙烯熱媒加熱又氣化上升。聚合級(jí)乙烯產(chǎn)品從乙烯塔側(cè)線采出后，送至乙烯球罐貯存。從乙烯精餾塔塔釜采出的物料，主要成分為乙烷，含有少量乙烯和重組分，經(jīng)過(guò)循環(huán)乙烷汽化器，送到裂解爐作為裂解原料。為保證乙烯產(chǎn)品的質(zhì)量，精餾塔塔釜常用控制方案是將提餾段靈敏板乙烯濃度控制器作為主控制器、再沸器丙烯熱劑流量控制器作為副控制器，構(gòu)成成分-流量串級(jí)控制。盡管塔釜乙烯濃度的準(zhǔn)確測(cè)量是精餾塔精確控制的前提，塔底排出液中一般要求乙烯含量小于0. 5%，但是精餾塔的濃度控制器的測(cè)量值取自靈敏板乙烯濃度在線紅外分析儀。一方面其測(cè)量存在著一定的滯后且出現(xiàn)故障的頻率較高，致使串級(jí)控制系統(tǒng)經(jīng)常不能投用或調(diào)整不夠及時(shí)，多數(shù)情況下，僅靠人工調(diào)節(jié)加熱量，易造成塔釜乙烯濃度的大幅波動(dòng)；另一方面因分析儀的檢測(cè)點(diǎn)為靈敏板，不能夠完全準(zhǔn)確地反映塔釜中乙烯濃度及其變化趨勢(shì)，即使串級(jí)系統(tǒng)能夠投用，也不能保證塔釜乙烯濃度的穩(wěn)定。為了克服乙烯濃度測(cè)量的缺陷，提高精餾塔塔釜乙烯的控制精確度，目前已經(jīng)有將兩層結(jié)構(gòu)的前向(BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或徑向基(RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于塔釜乙烯濃度的測(cè)量，通過(guò)輔助變量推斷出乙烯濃度值。但是由于BP網(wǎng)絡(luò)存在局部最小問(wèn)題，并且收斂速度慢，而合適的RBF網(wǎng)絡(luò)隱層中心點(diǎn)位置和徑向基函數(shù)擴(kuò)展寬度通常難以確定，這些都影響了乙烯濃度測(cè)量估計(jì)的效果和控制的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種乙烯精餾塔塔釜乙烯濃度的測(cè)量方法，以解決現(xiàn)有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于塔釜乙烯濃度測(cè)量時(shí)乙烯濃度測(cè)量效果和控制準(zhǔn)確性不高的缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種乙烯精餾塔塔釜乙烯濃度的測(cè)量方法，所述的測(cè)量方法包括步驟Al，選取塔釜壓力、塔釜溫度和靈敏板溫度作為輸入變量，選取塔釜乙烯濃度作為輸出變量，采用免疫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)DHIA-RBFNN建立塔釜乙烯濃度間接測(cè)量器，輸入輸出關(guān)系為式⑴，
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A1GO = f(P(k)，T1GO, T2(k))(1)式中，A1GO為釜液中乙烯濃度，單位PPM，P(k)為塔釜壓力，單位Mpa，T1GO為塔釜溫度，單位。C，T2 (k)為靈敏板溫度，單位。C ；A2，將免疫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)DHIA-RBFNN建立塔釜乙烯濃度間接測(cè)量器結(jié)合人工分析值校正后得到的乙烯濃度測(cè)量值和設(shè)定值輸入塔釜乙烯濃度控制器；A3，塔釜乙烯濃度控制器輸出靈敏板溫度控制器的控制量，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)加熱介質(zhì)流量，使加熱介質(zhì)流量跟蹤流量設(shè)定值的變化，最終使塔釜的乙烯濃度穩(wěn)定在設(shè)定值附近。進(jìn)一步的，所述的免疫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)DHIA-RBFNN塔釜乙烯濃度間接測(cè)量器由三層RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，并分為兩個(gè)階段估計(jì)乙烯濃度第一階段，先用動(dòng)態(tài)超變異免疫算法DHIA自動(dòng)求取乙烯濃度間接測(cè)量器的隱層中心點(diǎn)的位置和徑向基函數(shù)的擴(kuò)展寬度；第二階段，用最小二乘法直接計(jì)算乙烯濃度間接測(cè)量器的輸出權(quán)值，將測(cè)量器的實(shí)際輸出和期望輸出的均方差目標(biāo)函數(shù)對(duì)應(yīng)于抗原，并設(shè)測(cè)量器的輸出的均方差目標(biāo)函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種乙烯精餾塔塔釜乙烯濃度的測(cè)量方法，其特征在于，所述的測(cè)量方法包括步驟Al，選取塔釜壓力、塔釜溫度和靈敏板溫度作為輸入變量，選取塔釜乙烯濃度作為輸出變量，采用免疫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)DHIA-RBFNN建立塔釜乙烯濃度間接測(cè)量器，輸入輸出關(guān)系為式⑴，A1 (k) = f(P(k),T1(k),T2(k))(1)式中，A1GO為釜液中乙烯濃度，單位PPM，P(k)為塔釜壓力，單位Mpa，T1GO為塔釜溫度，單位。C，T2(k)為靈敏板溫度，單位。C ；A2，將免疫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)DHIA-RBFNN建立塔釜乙烯濃度間接測(cè)量器結(jié)合人工分析值校正后得到的乙烯濃度測(cè)量值和設(shè)定值輸入塔釜乙烯濃度控制器；A3，塔釜乙烯濃度控制器輸出靈敏板溫度控制器的控制量，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)加熱介質(zhì)流量，使加熱介質(zhì)流量跟蹤流量設(shè)定值的變化，最終使塔釜的乙烯濃度穩(wěn)定在設(shè)定值附近。
2.如權(quán)利要求1所述的乙烯精餾塔塔釜乙烯濃度的測(cè)量方法，其特征在于，所述的免疫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)DHIA-RBFNN塔釜乙烯濃度間接測(cè)量器由三層RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，并分為兩個(gè)階段估計(jì)乙烯濃度第一階段，先用動(dòng)態(tài)超變異免疫算法DHIA自動(dòng)求取乙烯濃度間接測(cè)量器的隱層中心點(diǎn)的位置和徑向基函數(shù)的擴(kuò)展寬度；第二階段，用最小二乘法直接計(jì)算乙烯濃度間接測(cè)量器的輸出權(quán)值，將測(cè)量器的實(shí)際輸出和期望輸出的均方差目標(biāo)函數(shù)對(duì)應(yīng)于抗原，并設(shè)測(cè)量器的輸出的均方差目標(biāo)函數(shù)為
3.如權(quán)利要求2所述的乙烯精餾塔塔釜乙烯濃度的測(cè)量方法，其特征在于，構(gòu)造免疫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)DHIA-RBFNN塔釜乙烯濃度間接測(cè)量器的算法確定步驟是Cl，將構(gòu)造乙烯濃度測(cè)量器的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)初始化，將網(wǎng)絡(luò)中心點(diǎn)和擴(kuò)展寬度表示為抗體；C2，訓(xùn)練RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)用DHIA算法自動(dòng)優(yōu)化確定網(wǎng)絡(luò)的中心c和擴(kuò)展寬度δ，具體又有D1，根據(jù)RBF網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，求抗體親和度；i.對(duì)網(wǎng)絡(luò)的中心c和擴(kuò)展寬度δ組成的抗體進(jìn)行解碼，并采用下式表示的高斯函數(shù)作為激活函數(shù)計(jì)算隱層網(wǎng)絡(luò)的輸出
4.如權(quán)利要求3所述的乙烯精餾塔塔釜乙烯濃度的測(cè)量方法，其特征在于，El.選取乙烯濃度人工分析數(shù)據(jù)作為已構(gòu)造免疫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)DHIA-RBFNN塔釜乙烯濃度間接測(cè)量器的訓(xùn)練期望值，將對(duì)應(yīng)的塔釜壓力、塔釜溫度、靈敏板溫度的測(cè)量數(shù)據(jù)作為測(cè)試樣本數(shù)據(jù)集，其中訓(xùn)練樣本為N1組，測(cè)試樣本為隊(duì)組，并對(duì)工程單位變量數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化的處理，使不同數(shù)量級(jí)的輸入數(shù)據(jù)有一個(gè)對(duì)輸出影響的共同標(biāo)準(zhǔn)；Ε2.將N1個(gè)訓(xùn)練樣本用于DHIA-RBFNN網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，建立塔釜乙烯濃度估計(jì)模型，并由DHIA算法獲得RBF網(wǎng)絡(luò)的最佳隱層中心和擴(kuò)展寬度；E3.將訓(xùn)練好得DHIA-RBFNN模型用于N2個(gè)測(cè)試樣本進(jìn)行離線校正，通過(guò)觀察塔釜乙烯預(yù)測(cè)結(jié)果和絕對(duì)誤差微調(diào)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；E4.將獲得的基于DHIA-RBFNN的乙烯濃度估計(jì)模型應(yīng)用于對(duì)精餾塔的乙烯濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，結(jié)合人工分析值對(duì)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行在線校正，對(duì)校正前的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型乙烯濃度估計(jì)值進(jìn)行反歸化處理，以將其轉(zhuǎn)化為一定取值范圍內(nèi)的工程單位數(shù)據(jù)，所述的估計(jì)結(jié)果用于進(jìn)行對(duì)乙烯濃度的反饋控制。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種乙烯精餾塔塔釜乙烯濃度的測(cè)量方法，包括選取塔釜壓力、塔釜溫度和靈敏板溫度作為輸入變量，選取塔釜乙烯濃度作為輸出變量，采用免疫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)DHIA-RBFNN建立塔釜乙烯濃度間接測(cè)量器，輸入輸出關(guān)系為式，A1(k)＝f(P(k)，T1(k)，T2(k))式中，A1(k)為釜液中乙烯濃度，單位PPM，P(k)為塔釜壓力，單位Mpa，T1(k)為塔釜溫度，單位℃，T2(k)為靈敏板溫度，單位℃；將免疫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)DHIA-RBFNN建立的塔釜乙烯濃度間接測(cè)量器結(jié)合人工分析值校正后得到的乙烯濃度測(cè)量值和設(shè)定值輸入塔釜乙烯濃度控制器；塔釜乙烯濃度控制器輸出靈敏板溫度控制器的控制量，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)加熱介質(zhì)流量，使加熱介質(zhì)流量跟蹤流量設(shè)定值的變化，使塔釜的乙烯濃度穩(wěn)定在設(shè)定值附近。
文檔編號(hào)B01D3/42GK102380220SQ20111030435
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者何宏, 譚永紅 申請(qǐng)人:上海師范大學(xué)