專利名稱：一種對二甲苯氧化過程中對苯二甲酸結(jié)晶粒徑在線分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)反應(yīng)工程領(lǐng)域，涉及采用Invista工藝的對二甲苯(以下簡稱 PX,即p-xylene)液相催化氧化生產(chǎn)精對苯二甲酸(以下簡稱PTA，即Pure Terephthalic Acid)中對苯二甲酸(以下簡稱TA，即1Ter印hthalic Acid)結(jié)晶粒徑在線分析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立的建模技術(shù)。
背景技術(shù)：
PTA是聚酯工業(yè)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)。 目前PTA主要采用PX空氣氧化法生產(chǎn)。PTA的合成歷史可以追溯到上世紀二十年代。二戰(zhàn)以后，開始工業(yè)化研究，到目前為止形成三種PTA成熟生產(chǎn)工藝BP-Amoco生產(chǎn)工藝、hvista生產(chǎn)工藝和festman生產(chǎn)工藝。其中BP-Amoco生產(chǎn)工藝和hvisa生產(chǎn)工藝都包括對PX催化氧化生成TA和TA精制兩個工序，產(chǎn)品純度高；Eastman生產(chǎn)工藝省略了加氫精制工段，用二次氧化的方法除去 4-CBA，其反應(yīng)條件溫和，工藝流程簡單，但產(chǎn)品純度不如前兩種工藝。目前世界上80%以上的PTA生產(chǎn)采用BP-Amoco生產(chǎn)工藝和hvista生產(chǎn)工藝。 這兩種工藝都包括對PX催化氧化生成TA和TA精制兩個工序。其中Invista生產(chǎn)工藝與 BP-Amoco工藝相比，增加了催化劑和TA回收操作單元，能實現(xiàn)低生產(chǎn)成本、低環(huán)境污染。但在實際生產(chǎn)過程中仍存在TA損耗較高等不足，這主要是因為TA結(jié)晶操作后，過濾母液和離心母液中TA顆粒粒徑較小，因此TA晶體粒徑是影響后序過濾和離心操作母液固含量的一個關(guān)鍵因素。為了提高TA回收率，降低生產(chǎn)成本和減少固體殘渣對環(huán)境的污染，建立合理的TA結(jié)晶粒徑分析模型，實現(xiàn)優(yōu)化穩(wěn)定的TA結(jié)晶操作非常必要。這里以hvista生產(chǎn)工藝為技術(shù)背景建立對苯二甲酸結(jié)晶粒徑的在線分析模型。 Invista生產(chǎn)工藝中TA結(jié)晶在三個串聯(lián)結(jié)晶器中實現(xiàn)。其中第一個結(jié)晶器包括PX 二次氧化過程，屬于氧化反應(yīng)結(jié)晶器。因此TA結(jié)晶包含復(fù)雜的化學(xué)和物理變化過程。其中影響結(jié)晶晶體粒度大小的因素很多，比如各個結(jié)晶器進出口物料濃度、物料流速、結(jié)晶器操作壓力、操作溫度、液位和結(jié)晶器攪拌強度、溶劑閃蒸量等。這些因素既存在影響TA產(chǎn)品粒度分布的有效信息，也存在干擾信息，且各因素之間存在交互作用，所以采用機理分析或者傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模方法，難以得到精確的分析和預(yù)測模型。又由于工業(yè)生產(chǎn)中對結(jié)晶器的操作只控制影響結(jié)晶粒徑大小的主要因素結(jié)晶器的操作溫度、操作壓力和結(jié)晶器液位，所以要實現(xiàn)實時檢測TA結(jié)晶粒徑并優(yōu)化調(diào)整結(jié)晶器生產(chǎn)操作參數(shù)需要通過模糊數(shù)學(xué)理論建立在線分析模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模糊數(shù)學(xué)模型，可實現(xiàn)任意精度的函數(shù)數(shù)據(jù)逼近。其中誤差反向傳播(Error Back Propagation) BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由Rumelhart等人于1985年建立，由一個輸入層、一個輸出層和若干隱含層所組成。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是非常成熟的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；它結(jié)構(gòu)簡單、可操作性強和能模擬任意的非線性輸入、輸出關(guān)系等優(yōu)點。目前已廣泛應(yīng)用于模式識別、智能控制、預(yù)測和圖形識別等領(lǐng)域。在模擬、預(yù)測和優(yōu)化復(fù)雜化工過程工藝條件的應(yīng)用中也越來越受到重視。本申請人的CN200410014996. 8精對苯二甲酸生產(chǎn)裝置中PTA粒徑的智能控制方法，首先選取PTA精制單元加氫反應(yīng)器溫度及其出料流量、第一結(jié)晶器的液位及其溫度、第二結(jié)晶器的液位及其溫度作為產(chǎn)品粒徑軟測量系統(tǒng)的輸入變量，建立主要操作參數(shù)對PTA 粒徑的影響關(guān)系。然后通過對過程數(shù)據(jù)的實時、連續(xù)采集，得到PTA粒徑的軟測量值。但上述方法并不具有普適性，而且hvista生產(chǎn)工藝中PX氧化工序的TA結(jié)晶粒徑的影響因素也未在上述方案中公開。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述的在線分析方法是提出hvista生產(chǎn)工藝中PX氧化工序的TA結(jié)晶粒徑在線分析方法。尤其是選擇生產(chǎn)操作中影響TA結(jié)晶粒徑的工藝操作參數(shù)，并將其歸一化；然后利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計算，計算值經(jīng)過反歸一化，得到TA結(jié)晶中值粒徑的預(yù)測值和軟測量值；根據(jù)軟測量值對TA串聯(lián)結(jié)晶器進行實時推斷控制。本發(fā)明技術(shù)方案對二甲苯氧化過程中對苯二甲酸結(jié)晶粒徑在線分析方法，在對苯二甲酸生產(chǎn)Invista工藝的對二甲苯氧化工序中，對苯二甲酸結(jié)晶粒徑在線進行控制， 選擇對苯二甲酸串聯(lián)結(jié)晶器的影響對苯二甲酸結(jié)晶粒徑的工藝操作參數(shù)，并將其歸一化， 然后利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行模擬計算，模型輸出值經(jīng)過反歸一化后，利用對苯二甲酸結(jié)晶中值粒徑的人工分析值對反歸一化后的模型輸出進行在線校正，從而得到對苯二甲酸結(jié)晶中值粒徑的軟測量值；最后根據(jù)對苯二甲酸結(jié)晶中值粒徑的軟測量值對對苯二甲酸串聯(lián)結(jié)晶器進行實時推斷控制，即根據(jù)軟測量值過濾操作后采出的對苯二甲酸結(jié)晶粒徑調(diào)節(jié)結(jié)晶器操作參數(shù)，實現(xiàn)對苯二甲酸晶體粒徑的推斷控制。本發(fā)明是在對苯二甲酸生產(chǎn)的Invista工藝控制的DCS中獲取影響TA結(jié)晶粒徑的工藝參數(shù)所述工藝參數(shù)是串聯(lián)的三個結(jié)晶器的操作溫度、壓力、液位第一結(jié)晶器的操作溫度Tl (Xl)，操作壓力Pl (X2)，液位Ll (X3)；第二結(jié)晶器的操作溫度T2 (X4)，操作壓力 P2 (X5)，液位L2 (X6)；第三結(jié)晶器的操作溫度T3 (X7)，操作壓力P3 (X8)，液位L3 (X9)，把上述九個工藝參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入變量；選取對應(yīng)時刻TA結(jié)晶中值粒徑的人工分析值做為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出變量；將選取的工藝參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入和輸出變量的工藝參數(shù)并進行歸一化處理。在線分析模型是由經(jīng)過改進的標準BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立。根據(jù)當(dāng)前粒徑軟測量值與設(shè)定值(標準值)間的偏差，采用控制程序?qū)Φ谝唤Y(jié)晶器至第三結(jié)晶器的操作溫度、液位、壓力進行實時推斷控制，即根據(jù)軟測量值過濾操作后采出的對苯二甲酸結(jié)晶粒徑調(diào)節(jié)結(jié)晶器操作參數(shù)，實現(xiàn)對苯二甲酸晶體粒徑的推斷控制。以得到符合要求的TA產(chǎn)品粒徑。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明建立了對苯二甲酸結(jié)晶粒徑神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建模方法。選擇生產(chǎn)操作中影響TA結(jié)晶粒徑的工藝操作參數(shù)，并將其歸一化；然后利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計算，計算值經(jīng)過反歸一化，得到TA結(jié)晶中值粒徑的預(yù)測值；再通過定期的人工分析值對預(yù)測值進行在線校正后，得到TA晶體中值粒徑軟測量值；最后根據(jù)軟測量值對TA串聯(lián)結(jié)晶器進行實時推斷控制。即通過過濾機過濾后得到的TA結(jié)晶粒徑調(diào)節(jié)TA串聯(lián)結(jié)晶器操作參數(shù)，實現(xiàn)TA晶體粒徑的推斷控制。本發(fā)明利用精對苯二甲酸生產(chǎn)過程中對二甲苯氧化段三級串聯(lián)結(jié)晶器的溫度、壓力、液位，通過對苯二甲酸結(jié)晶粒徑神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，得到工業(yè)化生產(chǎn)中對苯二甲酸結(jié)晶粒徑的軟測量模型。使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能通過生產(chǎn)操作參數(shù)在線分析對苯二甲酸結(jié)晶粒徑，為實時改善操作參數(shù)，增大結(jié)晶粒徑，降低母液固含量，增加催化劑及對苯二甲酸回收率提供了一種方法。
四

圖1為TA結(jié)晶中值粒徑神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟測量模型結(jié)構(gòu)圖，該軟測量模型采用改進的標準BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖2為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框3為TA晶體中值粒徑軟測量模型程序框圖
五具體實施例方式下面結(jié)合實施實例和附圖對本發(fā)明做進一步說明TA結(jié)晶粒徑BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP模型)是目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域研究最多應(yīng)用最多的網(wǎng)絡(luò)模型。其非線性逼近能力是它博得青睞的主要原因。但是BP算法也有一些缺陷，主要是由于它訓(xùn)練過程的不確定。具體表現(xiàn)為對于一些復(fù)雜的問題，由于學(xué)習(xí)速率太小，BP算法可能要經(jīng)過幾小時甚至更長時間的訓(xùn)練。這可采用變化的學(xué)習(xí)速率或自適應(yīng)的學(xué)習(xí)速率來改進；由于BP算法采取梯度下降法，對于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，其誤差函數(shù)是多維空間的曲面，在訓(xùn)練過程中，可能陷入某一小谷區(qū)，而這小谷區(qū)是局部極小點，由此點向各方向變化均使誤差增加，以至使訓(xùn)練無法逃出這一局部極小點，使BP算法網(wǎng)絡(luò)權(quán)值收斂到一個局部最小解，而不能保證是誤差超平面的全局最小解。這可以使用附加動量法來改進附加動量法使網(wǎng)絡(luò)在修正其權(quán)值時，不僅考慮誤差在梯度上的作用，而且考慮在誤差曲面上變化趨勢的影響，其作用如同一個低通濾波器。本發(fā)明采用了自適應(yīng)學(xué)習(xí)率法和附加動量法結(jié)合后成改進的標準BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)， 建立復(fù)雜化工過程的在線分析模型。具體算法規(guī)則如下自適應(yīng)學(xué)習(xí)速率1.如果均方誤差(在整個訓(xùn)練集上)權(quán)值在更新后增加了，且超過了某個設(shè)置的百分數(shù)I則權(quán)值更新取消，學(xué)習(xí)速率乘以一個因子P (0 π ρ π )，并且動量系數(shù)Y設(shè)置為0 ;2.如果平方誤差在權(quán)值更新后減少，則權(quán)值更新被接受，而且學(xué)習(xí)速度被乘以一個因子η Φ 。如果Y被設(shè)置為0，則恢復(fù)到以前值；3.如果平方誤差的增長小于S，則權(quán)值更新被接受，但學(xué)習(xí)速度保持不變。如果Y被設(shè)置為0，則恢復(fù)到以前值。附加動量法Αω m (k) = γΑω m(k-\)-(\-y)dsm (α —1 )τ^bm (k) = yl^b m(k-\)-(\-y)dsm式中ω，b是權(quán)值和閥值，Y是動量項。使用動量項Y有兩方面改善，可以在維持算法穩(wěn)定前提下使用更高的學(xué)習(xí)速度；另一個是當(dāng)軌跡進入某個一致的方向后，可以加速收斂，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如附圖1所示。在DCS中獲取影響TA串聯(lián)結(jié)晶器晶體粒徑的工藝參數(shù)，包括三個結(jié)晶器的溫
6度=Tl (Xl)，T2 (X4)，T3 (X7)；三個結(jié)晶器壓力:P1 (X2)，P2 (X5)，P3 (X8)；三個結(jié)晶器液位 L1(X3), L2(X6), L3(X9)。這里的軟測量模型考慮了上述9個參數(shù)對TA晶體粒徑的影響。 所以模型選擇上述9個參數(shù)做為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入神經(jīng)元，TA晶體中值粒徑做為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出神經(jīng)元單位為μπι。將Tl (Xl)，Τ2 (Χ4)，Τ3 (Χ7)，Pl (Χ2)，Ρ2 (Χ5)，Ρ3 (Χ8)，Ll (Χ3)，L2 (Χ6)，L3 (Χ9)以及當(dāng)前時刻TA晶體中值粒徑人工分析值數(shù)據(jù)進行歸一化處理，歸一化范圍可以選取為
，[-1,1], [-0.5,0. 5]等，這里將其歸一化到
之間。歸一化方法為x(0= X(0"min(X) x 0.8+ 0.1
max(X) - min(X)其中x為歸一化處理后數(shù)據(jù)集；X為歸一化以前數(shù)據(jù)集；max (X)和min(X)為數(shù)據(jù)集X的最大值和最小值。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，輸入層的節(jié)點數(shù)為i (i = 9)，中間層層數(shù)為L (L = 2 100)， 隱層節(jié)點數(shù)為j (j = 1 100)，輸出層節(jié)點數(shù)為k(k = 1)，層之間傳遞函數(shù)有極限函數(shù)、線性函數(shù)、S形函數(shù)和競爭函數(shù)等。在本發(fā)明實施時輸入層的節(jié)點數(shù)為i (i = 9)，隱含層層數(shù)為L (L= 1)，隱層節(jié)點數(shù)為j(j = 17)，輸出層節(jié)點數(shù)為k(k= 1)，輸入層與隱含層之間傳遞函數(shù)為雙曲正切S形函數(shù)、隱含層和輸出層傳遞函數(shù)為對數(shù)-S形函數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場采集到若干組實時數(shù)據(jù)，做為TA結(jié)晶粒徑在線分析軟測量模型的訓(xùn)練樣本。選擇改進后的標準BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對TA結(jié)晶粒徑進行分析預(yù)測，輸入神經(jīng)元分別對應(yīng)為歸一化處理后的串聯(lián)三個結(jié)晶器的操作溫度、操作壓力和液位X1，X2，X3，X4，X5， x6, x7, x8, x9 ；輸出神經(jīng)元對應(yīng)為歸一化處理后的TA晶體中值粒徑人工分析值，TA結(jié)晶中值粒徑神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟測量模型結(jié)構(gòu)如圖2所示。在上述訓(xùn)練樣本中選擇部分數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)樣本，另外的數(shù)據(jù)作為測試樣本檢測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和泛化能力，最后取學(xué)習(xí)樣本和測試樣本的預(yù)測值與人工分析值相對誤差都較小的一組權(quán)值和閥值作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參數(shù)。在上述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參數(shù)確定后，就可以把現(xiàn)場實時不斷采集的數(shù)據(jù)(模型輸入變量所需數(shù)據(jù))歸一化處理后帶入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行計算，然后將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出值經(jīng)反歸一化處理，就得到TA晶體中值粒徑的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測值，單位為μ m。在DCS的應(yīng)用模塊或先進過程管理模塊上按圖3所示的程序流程實現(xiàn)控制語言的編程。通過數(shù)據(jù)的實時、連續(xù)采集，就能得到TA結(jié)晶中值粒徑的實時神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測值，或者采用其他在線計算機進行實時神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測值計算。模型校正由于實際生產(chǎn)過程中存在多種干擾因素，上述TA晶體粒徑的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測值和工業(yè)裝置的人工分析值不可避免會產(chǎn)生一定的偏差。因此，必須每隔一段時間，用人工分析值(通常每天分析一次)對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測值進行在線校正，使該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過程的變化性和連續(xù)性，最終得到TA晶體中值粒徑的軟測量值。模型校正方法如果神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測值與人工分析值之間相對誤差超出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型允許誤差范圍，則通過定系數(shù)對預(yù)測值進行校正。TA晶體粒徑在線分析模型的建立根據(jù)TA晶體中值粒徑的軟測量值，經(jīng)人工分析值分析在線校正后，據(jù)此對串聯(lián)的三個結(jié)晶器操作溫度、壓力、液位進行實時推斷控制；通過上述九個操作參數(shù)的實時調(diào)節(jié)， 實現(xiàn)對TA結(jié)晶中值粒徑的調(diào)節(jié)，即實現(xiàn)TA結(jié)晶粒徑的推斷控制。通過使用本次發(fā)明所述方法對PTA生產(chǎn)中hvista工藝PX氧化工序的TA結(jié)晶器操作工藝參數(shù)實施智能控制，能夠增大TA結(jié)晶粒徑，降低后續(xù)過濾操作后母液固含量，增加TA和催化劑的回收率。在DCS中獲取PTA生產(chǎn)中PX氧化工序的影響TA結(jié)晶粒徑的主要工藝操作參數(shù) 三個串聯(lián)結(jié)晶器當(dāng)前時刻的操作溫度、操作壓力和液位T1 (Xl)、T2 (X4)、T3 (X7)，Pl (X2)、 P2 (X5)、P3 (X8)、Ll (X3)、L2 (X6)、L3 (X7)，和當(dāng)前時刻TA結(jié)晶中值粒徑(μ m)人工分析值。 然后將這些數(shù)據(jù)歸一化到
的范圍，歸一化方法如下
權(quán)利要求
1.對二甲苯氧化過程中對苯二甲酸結(jié)晶粒徑在線分析方法，其特征是對苯二甲酸生產(chǎn)的Irwista工藝對二甲苯氧化工序中，對對苯二甲酸結(jié)晶粒徑在線進行控制，選擇對苯二甲酸串聯(lián)結(jié)晶器的影響對苯二甲酸結(jié)晶粒徑的工藝操作參數(shù)，并將其歸一化，然后利用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行模擬計算，模型輸出值經(jīng)過反歸一化后，利用對苯二甲酸結(jié)晶中值粒徑的人工分析值對反歸一化后的模型輸出進行在線校正，從而得到對苯二甲酸結(jié)晶中值粒徑的軟測量值；最后根據(jù)對苯二甲酸結(jié)晶中值粒徑的軟測量值對對苯二甲酸串聯(lián)結(jié)晶器進行實時推斷控制，即根據(jù)軟測量值過濾操作后采出的對苯二甲酸結(jié)晶粒徑調(diào)節(jié)結(jié)晶器操作參數(shù)，實現(xiàn)對苯二甲酸晶體粒徑的推斷控制。
2.由權(quán)利要求1所述的對二甲苯氧化過程中對苯二甲酸結(jié)晶粒徑在線分析方法，其特征是在對苯二甲酸生產(chǎn)的hvista工藝控制的DCS中獲取影響TA結(jié)晶粒徑的工藝參數(shù)所述工藝參數(shù)是串聯(lián)的三個結(jié)晶器的操作溫度、壓力、液位第一結(jié)晶器的操作溫度Tl (XI)， 操作壓力Pl (X2)，液位Ll (X3)；第二結(jié)晶器的操作溫度T2(X4)，操作壓力Ρ2 (Χ5)，液位 L2 (Χ6)；第三結(jié)晶器的操作溫度Τ3 (Χ7)，操作壓力Ρ3 (Χ8)，液位L3 (Χ9)，把上述九個工藝參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入變量；選取對應(yīng)時刻TA結(jié)晶中值粒徑的人工分析值做為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出變量；將選取的工藝參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入和輸出變量并進行歸一化處理。
3.由權(quán)利要求1所述的對二甲苯氧化過程中對苯二甲酸結(jié)晶粒徑在線分析方法，其特征是由權(quán)利要求1所述的預(yù)測模型，其特征是該在線分析模型是由經(jīng)過改進的標準BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立。根據(jù)當(dāng)前粒徑軟測量值與設(shè)定值間的偏差，采用程序控制策略對三個結(jié)晶器的溫度、液位和壓力進行實時自動控制，以得到符合要求的TA產(chǎn)品粒徑。
4.由權(quán)利要求1或2所述的對二甲苯氧化過程中對苯二甲酸結(jié)晶粒徑在線分析方法， 其特征是由權(quán)利要求3所述的經(jīng)過改進的標準BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的TA結(jié)晶粒徑在線分析模型的建模技術(shù)，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中采用的輸入節(jié)點數(shù)為9，隱含層節(jié)點數(shù)為17，輸出層節(jié)點數(shù)為1，輸入層與隱含層之間傳遞函數(shù)為雙曲正切S形函數(shù)、隱含層和輸出層傳遞函數(shù)為對數(shù)-S形函數(shù)。
5.由權(quán)利要求1或2所述的對二甲苯氧化過程中對苯二甲酸結(jié)晶粒徑在線分析方法， 其特征是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測值進行在線校正，當(dāng)預(yù)測值與人工分析值之間相對誤差大于0. 05 時，通過對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測值乘以一個實時計算得到的系數(shù)進行在線校正；在線校正方法為
6.由權(quán)利要求1或2所述的對二甲苯氧化過程中對苯二甲酸結(jié)晶粒徑在線分析方法， 其特征是自適應(yīng)學(xué)習(xí)率法結(jié)合后改進的標準BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立在線分析模型自適應(yīng)學(xué)習(xí)速率1).如果在整個訓(xùn)練集上均方誤差權(quán)值在更新后增加了，且超過了某個設(shè)置的百分數(shù)I則權(quán)值更新取消，學(xué)習(xí)速率乘以一個因子P (0π ρ π 1)，并且動量系數(shù)Y設(shè)置為0;2).如果平方誤差在權(quán)值更新后減少，則權(quán)值更新被接受，而且學(xué)習(xí)速度被乘以一個因子ηΦΙ;如果Y被設(shè)置為0，則恢復(fù)到以前值；3).如果平方誤差的增長小于、則權(quán)值更新被接受，但學(xué)習(xí)速度保持不變；如果Y被設(shè)置為0，則恢復(fù)到以前值。在DCS中獲取影響TA串聯(lián)結(jié)晶器晶體粒徑的工藝參數(shù)，包括三個結(jié)晶器的溫度 Tl (XI)，T2 (X4), T3 (X7)；三個結(jié)晶器壓力:P1 (X2), P2 (X5), P3 (X8)；三個結(jié)晶器液位 L1(X3), L2(X6), L3(X9)。這里的軟測量模型考慮了上述9個參數(shù)對TA晶體粒徑的影響。 所以模型選擇上述9個參數(shù)做為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入神經(jīng)元，TA晶體中值粒徑做為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出神經(jīng)元,單位為μπι。將 Tl (Xl)，Τ2 (Χ4)，Τ3 (Χ7)，Pl (Χ2)，Ρ2 (Χ5)，Ρ3 (Χ8)，Ll (Χ3)，L2 (Χ6)，L3 (Χ9)以及當(dāng)前時刻TA晶體中值粒徑人工分析值數(shù)據(jù)進行歸一化處理，歸一化范圍可以選取為W，l]， [-1,1], [-0.5,0. 5]等，這里將其歸一化到
之間。歸一化方法為x(0 = X(/)"min(X) χ 0.8+ 0.1 max(X) - min(X)其中x為歸一化處理后數(shù)據(jù)集；X為歸一化以前數(shù)據(jù)集；max (X)和min(X)為數(shù)據(jù)集X 的最大值和最小值。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，輸入層的節(jié)點數(shù)為i (i = 9)，中間層層數(shù)為L (L = 2 100)，隱層節(jié)點數(shù)為j(j = 1 100)，輸出層節(jié)點數(shù)為k(k= 1)，層之間傳遞函數(shù)有極限函數(shù)、線性函數(shù)、S形函數(shù)和競爭函數(shù)等。在本發(fā)明實施時輸入層的節(jié)點數(shù)為i (i = 9)，隱含層層數(shù)為 L(L=I),隱層節(jié)點數(shù)為j (j = 17)，輸出層節(jié)點數(shù)為k(k = 1)，輸入層與隱含層之間傳遞函數(shù)為雙曲正切S形函數(shù)、隱含層和輸出層傳遞函數(shù)為對數(shù)-S形函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對二甲苯氧化過程中對苯二甲酸結(jié)晶粒徑在線分析方法，對苯二甲酸生產(chǎn)的Invista工藝對二甲苯氧化工序中，對對苯二甲酸結(jié)晶粒徑在線進行控制，選擇對苯二甲酸串聯(lián)結(jié)晶器的影響對苯二甲酸結(jié)晶粒徑的工藝操作參數(shù)，并將其歸一化，然后利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行模擬計算，模型輸出值經(jīng)過反歸一化后，利用對苯二甲酸結(jié)晶中值粒徑的人工分析值對反歸一化后的模型輸出進行在線校正，從而得到對苯二甲酸結(jié)晶中值粒徑的軟測量值；最后根據(jù)對苯二甲酸結(jié)晶中值粒徑的軟測量值對對苯二甲酸串聯(lián)結(jié)晶器進行實時推斷控制，即根據(jù)軟測量值過濾操作后采出的對苯二甲酸結(jié)晶粒徑調(diào)節(jié)結(jié)晶器操作參數(shù)，實現(xiàn)對苯二甲酸晶體粒徑的推斷控制。
文檔編號G05B13/04GK102486632SQ20101056814
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者丁家海, 萬輝, 喬一新, 張存吉, 李維新, 沈品德, 管國峰 申請人:中國石化揚子石油化工有限公司, 中國石油化工股份有限公司