PTA工艺流程中氧化工段生产运行状态空间监测方法技术

本发明专利技术公开了PTA工艺流程中氧化工段生产运行状态空间监测方法，以工艺流程中的全局变量作为输入变量，建立工作状态监测模型，以识别当前时刻工业过程的工作状态；所述全局变量是对生产过程中的副产物4‑CBA含量的状态空间检测以反映当前工艺流程的工作状态；所述建立工作状态监测模型是构建深度神经网络状态监测模型以提取数据中的高阶抽象特征信息；利用深度自编码器SAE以提取数据中的高阶数值特征信息和变量间的高阶相互关系特征，利用深度置信网络DBN以提取数据中的高阶分布特征信息；将多个尺度的特征进行融合以丰富对数据多些方面表达。将数据的各方面特征进行整合，利用Softmax分类器进行状态监测与识别。

【技术实现步骤摘要】
PTA工艺流程中氧化工段生产运行状态空间监测方法
本专利技术属于石油化工反应工程与过程控制交叉领域，涉及精对苯二甲酸(以下简称PTA，即PurifiedTerephthalicAcid)工艺过程中氧化工段生产运行状态空间监测方法。
技术介绍
精对苯二甲酸(PTA)是重要的大宗有机原料之一，主要用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯以及聚对苯二甲酸丁二醇酯，也用作染料中间体，是制造聚酯纤维、薄膜、绝缘漆的重要材料。广泛用于与化学纤维、轻工、电子、建筑等国民经济的各个方面，与人民生活水平、居住环境、社会可持续发展密切相关。PTA生产工艺过程共有两个组成部分：一是二甲苯(PX)氧化工艺；另一则是粗对苯二甲酸(crudeterephthalic，CTA)精制工艺。PX氧化工艺流程为：以对PX为原料，醋酸为溶剂，在醋酸钴，醋酸锰催化剂的作用下，以四溴乙烷为促进剂与空气中的氧气反应，生成CTA。反应中放出的大量反应热通过溶剂的蒸发带走，并通过副产蒸汽回收这部分热量。氧化反应液经串联的结晶器降温降压，再经过滤，干燥，得到中间产品CTA。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.PTA工艺流程中氧化工段生产运行状态空间监测方法，其特征在于，以工艺流程中的全局变量作为输入变量，建立工作状态监测模型，以识别当前时刻工业过程的工作状态；/n所述全局变量是对生产过程中的副产物4-CBA含量的状态空间检测以反映当前工艺流程的工作状态；/n所述建立工作状态监测模型是构建深度神经网络状态监测模型以提取数据中的高阶抽象特征信息；/n利用深度自编码器SAE以提取数据中的高阶数值特征信息和变量间的高阶相互关系特征，利用深度置信网络DBN以提取数据中的高阶分布特征信息；/n将多个尺度的特征进行融合以丰富对数据多些方面表达。将数据的各方面特征进行整合，利用Softmax分类器进行状态监测...

【技术特征摘要】
1.PTA工艺流程中氧化工段生产运行状态空间监测方法，其特征在于，以工艺流程中的全局变量作为输入变量，建立工作状态监测模型，以识别当前时刻工业过程的工作状态；
所述全局变量是对生产过程中的副产物4-CBA含量的状态空间检测以反映当前工艺流程的工作状态；
所述建立工作状态监测模型是构建深度神经网络状态监测模型以提取数据中的高阶抽象特征信息；
利用深度自编码器SAE以提取数据中的高阶数值特征信息和变量间的高阶相互关系特征，利用深度置信网络DBN以提取数据中的高阶分布特征信息；
将多个尺度的特征进行融合以丰富对数据多些方面表达。将数据的各方面特征进行整合，利用Softmax分类器进行状态监测与识别。


2.根据权利要求1所述的PTA工艺流程中氧化工段生产运行状态空间监测方法，其特征在于，所述建立工作状态监测模型包括如下步骤：
建模样本的预处理
1.1异常值检测
在收集到的PTA工艺流程历史数据中，由于记录和保存数据的过程中存在误差，所以在所应用的历史训练数据中会存在一些“坏”样本和“坏”变量；为了提高建模所应用数据的准确性，首先我们对数据进行异常值检测以排除数据中的不完整样本和不准确变量：(1)若一个样本中存在变量没有被记录，那么该样本被删除不被用做训练数据；(2)若变量在所有的记录样本中全部为0，那么该样本对于挖掘数据信息，分析样本模态没有实质性的作用，那么该变量被删除不被用为训练样本中的变量；
1.2标准化处理
为了消除变量之间各自量纲对识别结果的影响，对训练样本进行标准化预处理：使得处理后的各维数据具有均值为0，方差为1的特性；对于一个经过异常值处理后的数据X∈Rn×m，其中n为样本数量，m为一个样本中的变量数量，那么预处理可以表示为：



其中，xi∈Rn×1是训练样本X的第i个采样变量，是其均值，是其方差，是标准化后的样本的第i个变量。


3.根据权利要求1所述的PTA工艺流程中氧化工段生产运行状态空间监测方法，其特征在于，所述建立工作状态监测模型包括如下步骤：
模态划分
基于4-CBA含量对PTA工艺流程氧化工段生产状态进行模态划分：在反应过程中，当4-CBA含量过大，那么意味着工艺流程处于欠氧化状态；当4-CBA含量过小，意味着工艺流程处于过氧化状态。基于此，PTA工艺流程氧化工段运行状态被分为三个状态，如：



其中4-CBA含量单位是PPM，2903PPM、3001PPM是可以调整的控制限值。


4.根据权利要求1所述的PTA工艺流程中氧化工段生产运行状态空间监测方法，其特征在于，所述建立工作状态监测模型包括如下步骤：
深度模型构建
3.1栈式自编码器模型构建
栈式自编码器SAE分为三个部分：输入层，隐藏层，softmax输出层；给定训练数据和一个具有n个隐藏层的SAE模型，首先构建SAE模型以获取SAE的深层特征：



其中[W1,W2,…,Wn]是第一隐藏层到第n隐藏层的权重，[b1,b2,…,bn]是第一隐藏层到第n隐藏层的阈值，[σ1,σ2,…,σn]是第一隐藏层到第...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜学峰，于健博，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31