專利名稱：對二甲苯氧化反應(yīng)器操作條件的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)反應(yīng)工程與自動化交叉領(lǐng)域，涉及精對苯二甲酸(Pure TerephthalicAcid，PTA)三井工藝工業(yè)生產(chǎn)裝置中，對二甲苯(p-xylene，PX)氧化反應(yīng)器工藝操作條件優(yōu)化的方法。

背景技術(shù)：
PTA是合成聚酯纖維和塑料的重要原料，主要用來合成聚酯的中間體苯二甲酸乙二醇酯(PET)。PTA生產(chǎn)工藝主要包括美國BP-AMOCO工藝、英國ICI工藝和日本三井工藝，本發(fā)明是針對三井工藝PX氧化反應(yīng)器的。三井工藝PX氧化反應(yīng)器在三井工藝PTA生產(chǎn)中處于核心地位，其操作條件是否合適，直接關(guān)系到氧化單元產(chǎn)品粗對苯二甲酸(TA)的質(zhì)量，即TA中對羧基苯甲醛(4-CBA)含量；以及氧化反應(yīng)器中醋酸和PX燃燒損失，可以由尾氣中一氧化碳與二氧化碳(COx)總含量來表征。
三井工藝PX氧化反應(yīng)過程如圖1所示，即PX在氧化反應(yīng)器中氧化生成TA，接著反應(yīng)器的出料進(jìn)入結(jié)晶器。PX氧化反應(yīng)是高溫高壓下的氣液固三相共存的液相催化氧化反應(yīng)，反應(yīng)過程涉及到氣液的傳熱、傳質(zhì)、固體結(jié)晶及淤漿懸浮等；在PX氧化生成TA過程中，還伴隨著大量副反應(yīng)，其中醋酸和PX燃燒是主要副反應(yīng)，副反應(yīng)的主要產(chǎn)物是碳氧化合物，其中一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)是最占優(yōu)勢的燃燒產(chǎn)物，其在反應(yīng)器尾氣中的總含量直接表征燃燒副反應(yīng)程度；影響PX氧化生成TA的最主要操作條件有反應(yīng)器的反應(yīng)溫度，料液在反應(yīng)器中的停留時間，反應(yīng)器進(jìn)料的鈷離子濃度、錳離子濃度、溴離子濃度、溶劑比(以下將這些操作條件分別簡稱為反應(yīng)溫度、停留時間、鈷催化劑濃度、錳催化劑濃度、溴促進(jìn)劑濃度、及溶劑比)，這些工藝操作條件不但影響PX氧化反應(yīng)深度，而且也影響氧化反應(yīng)器中醋酸和PX燃燒損失程度。
料液在反應(yīng)器中停留時間越長則氧化反應(yīng)越完全，產(chǎn)物中4-CBA含量低，但燃燒副反應(yīng)加??；反之亦然。催化劑濃度增加，氧化反應(yīng)和燃燒副反應(yīng)的速度均加快。催化劑濃度越低，催化劑的變化對氧化反應(yīng)和燃燒副反應(yīng)速率影響越大。同時，溴促進(jìn)劑的引入大幅度提高對二甲苯氧化反應(yīng)速度，同時也加劇了燃燒副反應(yīng)。升高反應(yīng)溫度將使對二甲苯氧化反應(yīng)速率常數(shù)呈指數(shù)增加，使反應(yīng)加快，同時燃燒副反應(yīng)的速度也大大加快，使反應(yīng)的選擇性降低。溶劑比越高，則氧化反應(yīng)越快，燃燒副反應(yīng)上升；有利于傳熱，反應(yīng)器操作更穩(wěn)定；醋酸用量過多，生產(chǎn)能力下降。
由以上分析可見，各工藝操作條件對PX氧化反應(yīng)過程影響相當(dāng)復(fù)雜，呈高度非線性特征；且目前對PX氧化反應(yīng)與副反應(yīng)機(jī)理認(rèn)識有限，缺少各操作條件對氧化反應(yīng)深度與燃燒副反應(yīng)的定量知識；原料來源與生產(chǎn)負(fù)荷經(jīng)常變動，僅憑生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)對氧化反應(yīng)器操作條件進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)常造成產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)符合生產(chǎn)要求，但燃燒損失過大，或產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)根本無法符合生產(chǎn)要求。工業(yè)裝置的氧化反應(yīng)器通常運(yùn)行在偏離最優(yōu)操作條件的某個領(lǐng)域內(nèi)，物耗高、產(chǎn)品質(zhì)量波動大。同時，三井工藝的PX氧化反應(yīng)器是大型現(xiàn)代石油化工生產(chǎn)裝置，對其進(jìn)行氧化反應(yīng)器操作條件優(yōu)化，即使只有1％的效益，其絕對經(jīng)濟(jì)效益也是相當(dāng)?shù)目捎^。因此，根據(jù)當(dāng)前的生產(chǎn)狀況，對氧化反應(yīng)器操作條件進(jìn)行優(yōu)化，可以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，降低反應(yīng)器的燃燒損失，提高企業(yè)的生產(chǎn)競爭力，且可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種三井工藝PX氧化反應(yīng)器操作條件優(yōu)化的方法。選取反應(yīng)溫度、停留時間、鈷催化劑濃度、錳催化劑濃度、溴促進(jìn)劑濃度、及溶劑比作為模型輸入變量，選取反映反應(yīng)器反應(yīng)結(jié)果的產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量、反映反應(yīng)器燃燒損失的尾氣中一氧化碳與二氧化碳總含量作為模型的因變量，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立輸入變量與因變量的關(guān)聯(lián)模型；然后，據(jù)此進(jìn)行PX氧化反應(yīng)器操作條件優(yōu)化，保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，并降低尾氣中一氧化碳與二氧化碳總含量，即降低物耗，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
1.PX氧化反應(yīng)過程模型 建模是優(yōu)化的基礎(chǔ)，只有建立了準(zhǔn)確可靠的模型，下一步的優(yōu)化工作才有意義。鑒于PX氧化反應(yīng)過程影響因素眾多且呈高度非線性特征、對其反應(yīng)機(jī)理認(rèn)識有限，且工業(yè)生產(chǎn)過程積累大量具有代表性的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)隱含著工業(yè)反應(yīng)過程的特征信息，為此，本發(fā)明選用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法，以建立PX氧化反應(yīng)過程模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模方法不需考慮反應(yīng)機(jī)理，直接采用工業(yè)裝置的代表性運(yùn)行數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，就可以得到PX氧化反應(yīng)過程模型，建立的模型具有較高的建模精度、同時又有很好的預(yù)報能力。
PX氧化反應(yīng)過程模型的自變量，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入變量 (1)反應(yīng)溫度(x1，℃) (2)停留時間(x2，min) (3)鉆催化劑濃度(x3，wt％) (4)錳催化劑濃度(x4，wt％) (5)溴促進(jìn)劑濃度(x5，wt％) (6)溶劑比(x6，Kg.HAc/Kg.PX) PX氧化反應(yīng)過程模型的因變量，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出變量 (1)TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量(y4-CBA，％) (2)尾氣中二氧化碳和一氧化碳總含量(yCOx，％) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型采用活化函數(shù)為Sigmoid函數(shù)，三層前傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來建立PX氧化反應(yīng)過程模型，并采用誤差反傳算法(BP，Back Propagation)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示，輸入層6個節(jié)點(diǎn)、隱含層1～30個節(jié)點(diǎn)、輸出層2個節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)模型的輸入變量利用式(1)進(jìn)行歸一化處理 (1)式中，xi是第i個操作條件(即，自變量)的實(shí)際測量值，sxi表示第i個操作條件歸一化后作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入的值，[ximin，ximax」表示采集到第i個操作條件的變化范圍，歸一化后輸入自變量的變化范圍為[a，b]。
網(wǎng)絡(luò)模型的輸出變量利用式(2)進(jìn)行歸一化處理 (2)式中，yj是第j個輸出變量(即，因變量)的實(shí)際測量值，syj表示第j個因變量歸一化后作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的目標(biāo)值，[yjmin，yjmax]表示采集到第j個因變量的變化范圍，歸一化后神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的變化范圍為[a，b]。
采集到n組代表性的工業(yè)裝置數(shù)據(jù)， 其中每組數(shù)據(jù)包含[χ1，x2，x3，x4，x5，x6，y4-CBA，yCOx]，經(jīng)歸一化后為[sx1，sx2，sx3，sx4，sx5，sx6，sy4-CBA，syCOx]，形成訓(xùn)練樣本。對PX氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以[sx1，sx2，sx3，sx4，sx5，sx6]作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，對應(yīng)的sy4-CBA，syCOx作為目標(biāo)值，訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)達(dá)到一定精度要求時，停止訓(xùn)練，獲得PX氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，則根據(jù)求得的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的權(quán)值與閾值，就可以得到TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量(y4-CBA，％)、尾氣中二氧化碳和一氧化碳總含量(yCOx，％)與反應(yīng)溫度(x1，℃)、停留時間(x2，min)、鈷催化劑濃度(x3，wt％)、錳催化劑濃度(x4，wt％)、溴促進(jìn)劑濃度(x5，wt％)、溶劑比(x6，Kg.HAc/Kg.PX)之間關(guān)系的具體表達(dá)式，即模型方程。
2.PX氧化反應(yīng)過程操作優(yōu)化 PX氧化反應(yīng)過程操作優(yōu)化是基于PX氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以操作條件的工藝上下限、以及TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量為約束條件，采用現(xiàn)代智能優(yōu)化算法(如遺傳算法、差分進(jìn)化算法等)對操作條件的約束空間進(jìn)行搜索，求得最優(yōu)操作條件，降低反應(yīng)器的燃燒損失，即降低尾氣中一氧化碳與二氧化碳總含量，從而降低物耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。PX氧化反應(yīng)過程操作優(yōu)化系統(tǒng)如圖3所示。



圖1是三井工藝PX氧化反應(yīng)過程的流程框圖； 圖2是PX氧化反應(yīng)過程的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型； 圖3是PX氧化反應(yīng)過程的操作優(yōu)化系統(tǒng)。

具體實(shí)施例方式 通過以下實(shí)施例的說明將有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。
以下結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明 圖1為三井工藝PX氧化反應(yīng)過程流程框圖。進(jìn)料的液相混合物流送入氧化反應(yīng)器，其中液相混合物流是以醋酸為溶劑，溶解有作為催化劑的醋酸鉆和醋酸錳、作為促進(jìn)劑的溴化氫、生產(chǎn)原料PX、及含有部分水和消泡劑。氧化反應(yīng)器在恒定溫度下操作，原料PX與進(jìn)入反應(yīng)器的空氣中的氧氣反應(yīng)生成TA；同時，原料PX、中間產(chǎn)物、最終產(chǎn)物TA、以及溶劑醋酸與空氣中的氧氣也發(fā)生副反應(yīng)。從反應(yīng)器出來的物料進(jìn)入結(jié)晶器。
圖2為PX氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型框圖，圖中選取反應(yīng)溫度(x1，℃)、停留時間(x2，min)、鈷催化劑濃度(x3，wt％)、錳催化劑濃度(x4，wt％)、溴促進(jìn)劑濃度(x5，wt％)、溶劑比(x6，Kg.HAc/Kg.PX)作為模型的自變量，各個自變量經(jīng)過歸一化后形成網(wǎng)絡(luò)的輸入自變量[sx1，sx2，sx3，sx4，sx5，sx6]，歸一化后變量的范圍為[a，b]；網(wǎng)絡(luò)輸出為TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量(y4-CBA，％)和尾氣中二氧化碳和一氧化碳總含量(yCOx，％)的歸一化后的預(yù)測值，即

,

,

,

通過反歸一化求得預(yù)測值

,

,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，輸入層的節(jié)點(diǎn)數(shù)皆為6，隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為1~30，輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)皆為2。
圖3為PX氧化反應(yīng)過程操作優(yōu)化系統(tǒng)框圖，優(yōu)化系統(tǒng)基于PX氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以操作條件的工藝上下限、以及TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量為約束條件，采用現(xiàn)代智能優(yōu)化算法(如遺傳算法、差分進(jìn)化算法等)對操作條件的約束空間進(jìn)行搜索，求得最優(yōu)操作條件(即最優(yōu)的反應(yīng)溫度、停留時間、鈷催化劑濃度、錳催化劑濃度、溴促進(jìn)劑濃度、溶劑比)，降低反應(yīng)器尾氣中二氧化碳和一氧化碳總含量。
1.PX氧化反應(yīng)過程模型 采集500組生產(chǎn)過程中反應(yīng)器在不同的反應(yīng)溫度(x1，℃)、停留時間(x2，min)、鈷催化劑濃度(x3，wt％)、錳催化劑濃度(x4，wt％)、溴促進(jìn)劑濃度(x5，wt％)、溶劑比(x6，Kg.HAc/Kg.PX)下，對應(yīng)TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量(y4-CBA，％)和尾氣中二氧化碳和一氧化碳總含量(yCOx，％)形成樣本數(shù)據(jù)。
利用(1)式，對上述各自變量進(jìn)行歸一化處理x1的變化范圍[183.7，188.9]，x2的變化范圍[68.9，99.7]，x3的變化范圍
，x4的變化范圍
，x5的變化范圍
，x6的變化范圍
，取a＝0.2，b＝0.8，進(jìn)行歸一化計算 利用(2)式，對上述各因變量進(jìn)行歸一化處理y4-CBA的變化范圍
，yCOx的變化范圍[1.758，2.888]，取a＝0.2，b＝0.8，進(jìn)行歸一化計算 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)為6，隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為4，輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)為2。以歸一化后的500組樣本數(shù)據(jù)為訓(xùn)練樣本，采用BP算法對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；網(wǎng)絡(luò)收斂時，得到下列一組權(quán)值和閾值 其中wij(1)為輸入層第i個節(jié)點(diǎn)到隱含層第j個節(jié)點(diǎn)的權(quán)值；wij(2)為隱含層第i個節(jié)點(diǎn)到輸出層第j個節(jié)點(diǎn)的權(quán)值；bi(1)為隱含層第i個節(jié)點(diǎn)閾值；bi(2)為輸出層第i個節(jié)點(diǎn)閾值。
則，PX氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型為 其中，

,

是PX氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測值，該預(yù)測值通過反歸一化處理就可以求得TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量(y4-CBA，％)和尾氣中二氧化碳和一氧化碳總含量(yCOx，％)的預(yù)測值

,

在訓(xùn)練樣本因變量歸一化時，y4-CBA的變化范圍
，yCOx的變化范圍[1.758，2.888]，a＝0.2，b＝0.8，則 設(shè)，反應(yīng)器操作數(shù)據(jù)為反應(yīng)溫度(x1＝187.4℃)、停留時間(x2＝69.93min)、鈷催化劑濃度(x3＝0.043974wt％)、錳催化劑濃度(x4＝0.021904wt％)、溴促進(jìn)劑濃度(x5＝0.084105wt％)、溶劑比(x6＝0.20252Kg.HAc/Kg.PX)，則通過(1)式進(jìn)行歸一化后，將歸一化后變量代入(3)～(16)式，計算得,計算值與人工分析值之間相對誤差為±5％之內(nèi)。
上述描述了，如何基于工業(yè)反應(yīng)器生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)建立PX氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。
2.PX氧化反應(yīng)過程操作優(yōu)化 設(shè)目前生產(chǎn)工況為 (1)反應(yīng)溫度x1＝183.7℃ (2)停留時間x2＝93.39min (3)鈷催化劑濃度x3＝0.043265wt％ (4)錳催化劑濃度x4＝0.023106wt％ (5)溴促進(jìn)劑濃度x5＝0.074717wt％ (6)溶劑比x6＝0.15368Kg.HAc/Kg.PX (7)TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量y4-CBA＝0.2885％ (8)尾氣中二氧化碳和一氧化碳總含量yCOx＝2.2597％ 優(yōu)化操作條件選取反應(yīng)溫度、停留時間、鈷催化劑濃度、錳催化劑濃度、溴促進(jìn)劑濃度、及溶劑比；根據(jù)工藝條件和工業(yè)裝置狀況，設(shè)定其優(yōu)化上下限如表1 表1優(yōu)化操作條件上下限 設(shè)定TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量上下限為0.288％～0.289％。
優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)是尾氣中二氧化碳和一氧化碳總含量達(dá)到最小。
采用遺傳算法(或差分進(jìn)化等智能優(yōu)化算法)對PX氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行尋優(yōu)，求得最優(yōu)操作條件為 (1)反應(yīng)溫度x1＝188.29℃ (2)停留時間x2＝76.67min (3)鈷催化劑濃度x3＝0.038366wt％ (4)錳催化劑濃度x4＝0.018692wt％ (5)溴促進(jìn)劑濃度x5＝0.094217wt％ (6)溶劑比x6＝0.22062Kg.HAc/Kg.PX 此時， (1)TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量y4-CBA＝0.2889％，滿足TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量上下限約束，且與當(dāng)前氧化深度相近。
(2)尾氣中二氧化碳和一氧化碳總含量yCOx＝2.0533％，比優(yōu)化前2.2597％，降低10％(即 實(shí)際應(yīng)用時，優(yōu)化變量(即優(yōu)化操作變量)的選取可根據(jù)市場情況、產(chǎn)品供求情況、生產(chǎn)裝置的情況選擇不同的優(yōu)化變量，即可以是以上6個變量的任意組合。
如，在目前生產(chǎn)工況下，鈷催化劑濃度、錳催化劑濃度均不可調(diào)節(jié)，即它們的值固定不變，則優(yōu)化的變量為反應(yīng)溫度、停留時間、溴促進(jìn)劑濃度、及溶劑比。優(yōu)化操作條件的上下限約束也如表1所示，TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量上下限也為0.288％～0.289％。基于模型尋優(yōu)，求得最優(yōu)操作條件為 (1)反應(yīng)溫度x1＝189℃ (2)停留時間x2＝75min (3)溴促進(jìn)劑濃度x5＝0.092wt％ (4)溶劑比x6＝0.22Kg.HAc/Kg.PX 此時， (1)TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量y4-CBA＝0.2885％，滿足TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量上下限約束，且與當(dāng)前氧化深度相近。
(2)尾氣中二氧化碳和一氧化碳總含量yCOx＝2.056％，比優(yōu)化前2.2597％，降低9％(即 優(yōu)化操作變量的上下限約束應(yīng)以工藝約束和工業(yè)生產(chǎn)裝置的具體情況確定。TA產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量上下限約束應(yīng)根據(jù)精制加氫的生產(chǎn)能力與精制加氫催化劑的活性來確定。如在目前生產(chǎn)負(fù)荷下，精制加氫去除進(jìn)料TA產(chǎn)品中4-CBA含量不能超過0.29％，否則最終PTA產(chǎn)品中4-CBA含量將超過產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)要求。因此，在保持目前生產(chǎn)負(fù)荷不變(即生產(chǎn)能力不變)的情況下，TA產(chǎn)品中4-CBA含量的約束上限為0.29％。TA產(chǎn)品中4-CBA含量的約束下限則是越接近上限越好。
上述描述了，基于PX氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過智能優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的操作優(yōu)化，降低尾氣中二氧化碳和一氧化碳總含量，降低物耗。
權(quán)利要求
1.一種對二甲苯氧化反應(yīng)器操作條件的優(yōu)化技術(shù)，其特征在于，
(1)選取反應(yīng)器的反應(yīng)條件作為對二甲苯氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入變量；
(2)選取反映反應(yīng)器反應(yīng)結(jié)果的產(chǎn)品雜質(zhì)含量、反映反應(yīng)器燃燒損失的尾氣中一氧化碳與二氧化碳總含量作為模型的因變量；
(3)利用工業(yè)反應(yīng)器實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，建立對二甲苯氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并進(jìn)而對反應(yīng)器操作條件進(jìn)行優(yōu)化計算，尋得反應(yīng)器的最佳操作條件，使得反應(yīng)所得產(chǎn)品的雜質(zhì)含量滿足約束，尾氣中一氧化碳與二氧化碳的總含量降到最低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化技術(shù)，其特征在于，所述反應(yīng)條件是反應(yīng)溫度、料液在反應(yīng)器中的停留時間、反應(yīng)器進(jìn)料的鈷離子濃度、錳離子濃度、溴離子濃度、溶劑比的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化技術(shù)，其特征在于，所述產(chǎn)品的雜質(zhì)含量是對羧基苯甲醛的含量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的優(yōu)化技術(shù)，其特征在于，建立所述對二甲苯氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以料液在反應(yīng)器中的停留時間，反應(yīng)器進(jìn)料的鈷離子濃度、錳離子濃度、溴離子濃度、溶劑比為所述反應(yīng)條件，將該反應(yīng)條件作為自變量；以反映反應(yīng)器反應(yīng)結(jié)果的產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量、反映反應(yīng)器燃燒損失的尾氣中一氧化碳與二氧化碳總含量為因變量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化技術(shù)，其特征在于，所述對二甲苯氧化反應(yīng)過程的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，輸入層的節(jié)點(diǎn)數(shù)皆為6，隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為1～30，輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)皆為2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化技術(shù)，其特征在于，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸入變量反應(yīng)溫度、停留時間、鈷催化劑濃度、錳催化劑濃度、溴促進(jìn)劑濃度、及溶劑比，經(jīng)歸一化處理
xi是第i個操作條件(即，自變量)的實(shí)際測量值，sxi表示第i個操作條件歸一化后作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入的值，xmini，xmaxi表示采集到第i個操作條件的變化范圍，歸一化后輸入自變量的變化范圍為[a，b]，其中b＞a≥0；
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出變量產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量、尾氣中一氧化碳與二氧化碳總含量，經(jīng)歸一化處理
yj是第j個輸出變量(即，因變量)的實(shí)際測量值，syj表示第j個因變量歸一化后作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的目標(biāo)值，[yminj，ymaxj]表示采集到第j個因變量的變化范圍，歸一化后神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的變化范圍為[a，b]，其中b＞a≥0。采集到n組代表性的工業(yè)裝置數(shù)據(jù)，其中每組數(shù)據(jù)包含[x1，x2，x3，x4，x5，x6，y4-CBA，yCOx]，歸一化后為[sx1，sx2，sx3，sx4，sx5，sx6，sy4-CBA，syCOx]，形成訓(xùn)練樣本。對PX氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以[sx1，sx2，sx3，sx4，sx5，sx6]作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，對應(yīng)的sy4-CBA，syCOx作為目標(biāo)值，訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化技術(shù)，其特征在于，優(yōu)化目標(biāo)是降低尾氣中一氧化碳與二氧化碳的總含量，并使反應(yīng)產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量滿足給定的上下限約束，且優(yōu)化操作條件滿足工藝與工業(yè)裝置約束。
全文摘要
本發(fā)明公開了采用三井工藝的對二甲苯氧化反應(yīng)器操作條件優(yōu)化技術(shù)即選取反應(yīng)器的反應(yīng)溫度，料液在反應(yīng)器中的停留時間，反應(yīng)器進(jìn)料的鈷離子濃度、錳離子濃度、溴離子濃度、溶劑比作為對二甲苯氧化反應(yīng)過程模型的輸入變量；選取反映反應(yīng)器反應(yīng)結(jié)果的產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量、反映反應(yīng)器燃燒損失的尾氣中一氧化碳與二氧化碳總含量作為模型的因變量；利用工業(yè)反應(yīng)器實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，建立對二甲苯氧化反應(yīng)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并進(jìn)而對反應(yīng)器操作條件進(jìn)行優(yōu)化計算，尋得反應(yīng)器的最佳操作條件，使得反應(yīng)產(chǎn)品中對羧基苯甲醛含量滿足要求，尾氣中一氧化碳與二氧化碳的總含量降到最低。
文檔編號G05B13/02GK101145029SQ20071004638
公開日2008年3月19日 申請日期2007年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日
發(fā)明者顏學(xué)峰 申請人:華東理工大學(xué)