實時化學(xué)過程監(jiān)測、評估和決策輔助方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明為實時化學(xué)過程監(jiān)測、評估和決策輔助方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代自動化和信息系統(tǒng)已在制造和工業(yè)設(shè)施中提供許多益處。在化學(xué)過程工廠的情況下，現(xiàn)代自動化和信息系統(tǒng)已允許增加的產(chǎn)品率、減少的等外樹脂、改進(jìn)的原料效率和改進(jìn)的過程可靠性。但是，此類自動化和信息系統(tǒng)也可能造成操作人員關(guān)于適當(dāng)行動或不行動的‘信息過載’和后續(xù)混淆。就操作人員而言的此類混淆頻繁導(dǎo)致不當(dāng)行動。不當(dāng)行動又可能導(dǎo)致每年數(shù)百萬美元的制造和工業(yè)設(shè)施操作損失。
[0003]提供制造和工業(yè)設(shè)施狀態(tài)的及時評估和決策輔助的制造和工業(yè)設(shè)施監(jiān)測、評估和決策方法將為有益的，所述方法將警示操作人員當(dāng)前和可能的未來化學(xué)過程問題狀態(tài)且另外提供關(guān)于校正和/或避免此類問題狀態(tài)的行動的實時指導(dǎo)性建議。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為實時化學(xué)方法監(jiān)測、評估和決策輔助方法。
[0005]在一個實施例中，本發(fā)明提供一種操作化學(xué)過程工廠的實時方法，其包含連續(xù)、周期性或間歇地獲得一個或多個過程變量測量結(jié)果；任選地連續(xù)、周期性或間歇地從測量的過程變量和/或數(shù)學(xué)模型估計一個或多個推斷的過程變量；基于過程變量估計化學(xué)過程的當(dāng)前狀態(tài)；評估化學(xué)過程的當(dāng)前狀態(tài)；任選地進(jìn)行自動過程輸入調(diào)節(jié)；基于化學(xué)過程的當(dāng)前狀態(tài)預(yù)計未來可能的過程狀態(tài)；將當(dāng)前和/或未來可能的過程狀態(tài)與數(shù)據(jù)庫中的信息連接，信息包含旨在有利地影響未來過程狀態(tài)的優(yōu)選行動；將信息提供到化學(xué)過程工廠操作人員；任選地監(jiān)測當(dāng)前狀態(tài)評估與旨在有利地影響未來過程狀態(tài)的行動之間的時間；和任選地進(jìn)行旨在有利地影響化學(xué)過程的未來過程狀態(tài)的手動和/或自動行動。
【附圖說明】
[0006]出于說明本發(fā)明的目的，在附圖中示出例示性形式；然而，應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所示出的精確布置和工具。
[0007]圖1為說明本發(fā)明方法和操作所述方法的環(huán)境的第一實施例的圖表；且
[0008]圖2為說明如在實例1中所論述的3個振蕩事件的情況下的反應(yīng)器床溫度趨勢的圖不。
【具體實施方式】
[0009]本發(fā)明的實施例為實時化學(xué)過程監(jiān)測、評估和決策輔助方法。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方法包含連續(xù)、周期性或間歇地獲得一個或多個過程變量測量結(jié)果；任選地連續(xù)、周期性或間歇地從測量的過程變量和/或數(shù)學(xué)模型估計一個或多個推斷的過程變量；基于過程變量估計化學(xué)過程的當(dāng)前狀態(tài)；評估化學(xué)過程的當(dāng)前狀態(tài)；任選地進(jìn)行自動過程輸入調(diào)節(jié)；基于化學(xué)過程的當(dāng)前狀態(tài)預(yù)計未來可能的過程狀態(tài)；將當(dāng)前和/或未來可能的過程狀態(tài)與數(shù)據(jù)庫中的信息連接，信息包含旨在有利地影響未來過程狀態(tài)的優(yōu)選行動；將信息提供到化學(xué)過程工廠操作人員；任選地監(jiān)測當(dāng)前狀態(tài)評估與旨在有利地影響未來過程狀態(tài)的行動之間的時間；和任選地進(jìn)行旨在有利地影響化學(xué)過程的未來過程狀態(tài)的手動和/或自動行動。
[0011]在圖1中示出方法和其操作環(huán)境的概述。過程環(huán)境顯示于虛線區(qū)域1中。過程環(huán)境包括過程工廠la本身，其包含直接為化學(xué)過程的一部分的設(shè)備，包括反應(yīng)器、容器、栗、壓縮機、管道、閥、傳感器等。另外包含于過程環(huán)境中的為過程測量lb，其通過各種設(shè)備進(jìn)行且其被傳輸?shù)接嬎銠C和/或控制系統(tǒng)和/或工廠操作人員。測量的過程變量取決于特定化學(xué)過程，但總體上為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知。舉例來說，反應(yīng)器流動速率、壓力和溫度為通常測量的過程變量。傳統(tǒng)過程控制Id為用于聚集過程測量結(jié)果、顯示過程信息、采取過程控制行動和提供警報的已知系統(tǒng)。此類控制系統(tǒng)通常稱為監(jiān)控系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)、可編程邏輯控制器和安全儀表系統(tǒng)。過程環(huán)境組分的最終組分包括過程變量估計值lc。在某些情況下，過程變量的直接測量無法獲得或無法以足夠及時的方式獲得以允許所需過程控制。在此類情況下，過程變量的估計值可以基于其它過程條件和/或過程變量計算或估計。以此方式計算或估計的過程變量在本文中稱為推斷變量。舉例來說，在一些氣相烯烴聚合過程中，無反應(yīng)器樹脂產(chǎn)品率的實時、直接測量為可用的。但是，反應(yīng)器樹脂產(chǎn)品率可以從能量和材料平衡計算推斷。
[0012]過程狀態(tài)評估說明于框2中。過程狀態(tài)評估2使所有可用信息和數(shù)據(jù)成為當(dāng)前過程情況的清晰視圖。此類評估通過應(yīng)用過程模型、計算、產(chǎn)品特定信息、算法等進(jìn)行。分析過程狀態(tài)的方法為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知。舉例來說，過程狀態(tài)可以基于使用在線解決的動態(tài)過程模型導(dǎo)出的預(yù)測“測量結(jié)果”。模型可以通過校準(zhǔn)動態(tài)過程模型的實際測量結(jié)果以統(tǒng)計最優(yōu)方式校正。此類動態(tài)過程模型利用將產(chǎn)品特性與經(jīng)操縱以控制產(chǎn)品特性的過程變量相關(guān)聯(lián)的方程式。一種此類已知方法描述于“用于反應(yīng)器控制的模型預(yù)測(ModelPredict1n for Reactor Control) ”，CEP，77-83，1983 年 6 月。評估過程狀態(tài)的其它已知方法描述于美國專利第8，032，328號中，其公開內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
[0013]在某些情況下，過程狀態(tài)可以通過確定某一過程變量在所需范圍之內(nèi)或之外相對簡單地評估。舉例來說，如果反應(yīng)器樹脂產(chǎn)品率超出或預(yù)期在短期內(nèi)超出可用的冷卻系統(tǒng)容量，那么存在非所需過程情況。
[0014]應(yīng)注意，在某些實施例中，及時性和時間本身均可能影響恰當(dāng)過程狀態(tài)評估。也就是說，過程條件或過程變量條件可能需要基于其起始時間或持續(xù)時間或在預(yù)定時間范圍內(nèi)的發(fā)生次數(shù)的糾正性行動。舉例來說，考慮反應(yīng)器床溫度與控制器設(shè)定點偏差0.5°C的化學(xué)過程本身不是非所需條件。但是，人們可能猜測可以存在使得如果相同偏差在穩(wěn)態(tài)條件期間持續(xù)大于1小時，那么生產(chǎn)等外產(chǎn)品的概率高得多的化學(xué)方法。
[0015]由框3說明的可能的未來過程狀態(tài)預(yù)計單元基于當(dāng)前過程狀態(tài)預(yù)計或預(yù)測可能的未來過程狀態(tài)。可能的未來過程狀態(tài)預(yù)計可以為診斷和鑒別不合需要的過程狀態(tài)的根因提供基礎(chǔ)。預(yù)計通過與情況和實時數(shù)據(jù)相關(guān)的規(guī)則實現(xiàn)。舉例來說，預(yù)計可以通過使用一個或多個動態(tài)模型和/或使用試探法實現(xiàn)。動態(tài)模型的復(fù)雜度和用途可在使用單一、相對簡單的數(shù)學(xué)模型，如計算的變量變化率到多模型集合，如用于天氣預(yù)報中的多模型集合范圍內(nèi)變化。
[0016]圖1中的虛線框4中示出的決策輔助組分基于過程狀態(tài)評估和可能的未來過程狀態(tài)預(yù)計3將工廠操作人員與切合的操作程序連結(jié)。決策輔助組分將過程狀態(tài)評估和可能的未來過程狀態(tài)預(yù)計連接到數(shù)據(jù)庫中的適當(dāng)信息庫4a且鑒別用于旨在有利地影響未來過程狀態(tài)的行動以及適用于由過程操作人員審核的背景參考材料4b的適當(dāng)建議。此類連接可以通過多種已知方法或系統(tǒng)中的任一者，包括例如試探性方法和卡諾圖(Karnaugh map)來實現(xiàn)。在一些實施例中，連接可以通過在線存取與特定化學(xué)過程相關(guān)的文件進(jìn)行。
[0017]—旦決策輔助組分鑒別適當(dāng)行動，可以執(zhí)行由圖1中的虛線框5顯示的行動以沿所希望的方向移動過程。這些行動可以通過自動化系統(tǒng)5a或通過過程操作人員的手動行動5b執(zhí)行。對于手動行動，可以監(jiān)測過程狀態(tài)檢測與解析過程狀態(tài)之間的時間。如果過程狀態(tài)的解析需要長于預(yù)定時間，那么可以提醒操作人員采取行動。時間測量為系統(tǒng)和操作人員業(yè)績提供反饋工具且可用于鑒別就改善來說的機會。
[0018]對于旨在有利地影響未來