一种基于代理模型的湿法磷酸生产工艺全流程模拟与优化方法技术

本发明专利技术提供一种基于代理模型的湿法磷酸生产工艺全流程模拟与优化方法，所述方法包括：(1)采用Aspen plus完成湿法磷酸生产工艺流程的工艺机理模型的构建；(2)选定过程关键影响变量，通过随机模拟方法生成建模样本数据集；(3)采用机器学习算法训练建模样本数据集，构建湿法磷酸生产过程代理模型；(4)基于代理模型开展磷酸生产全过程操作参数集成优化计算；(5)采用工艺的Aspen plus机理模型进行优化方案的可行性验证。本发明专利技术提供的方法实现了湿法磷酸生产全流程的模拟和关键参数指标的快速、准确预测，并为生产的实时优化操作与设计改造提供精准方案和数据支持，节省了实验和时间成本，具有较强的工程实用性。具有较强的工程实用性。具有较强的工程实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于代理模型的湿法磷酸生产工艺全流程模拟与优化方法


[0001]本专利技术属于流程工业生产过程模拟与优化
，涉及一种湿法磷酸生产工艺全流程模拟与优化方法，具体涉及一种基于代理模型的湿法磷酸生产工艺全流程模拟与优化方法。

技术介绍

[0002]湿法磷酸是磷化工的产业基础，湿法磷酸的高效、清洁生产是保证磷矿这一重要不可再生国家战略性资源有效利用的关键。在磷矿资源日益贫乏、低碳环保要求呼声日渐高涨的当下，半水
‑
二水磷酸工艺凭其能耗低、磷石膏质量好、污染排放少等诸多优点，成为整个行业生产技术转型升级方向。然而，该工艺流程长，化学反应机理复杂、操作变量多且耦合性强、控制条件苛刻，同时由于当前缺乏对系统整体性的定量认识与分析手段，大部分关键参数指标无法在线监测，导致现有的生产操作随机性大、效率低、消耗大、质量不稳定、综合竞争力差等问题，己成为制约我国磷酸工业发展的瓶颈。为了克服上述难题，有必要对该工艺进行全流程建模仿真，以期通过对关键参数指标的准确预测、生产操作参数的优化调整和工艺流程的优化改造，达到节能降耗、稳定产品质量、提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于代理模型的湿法磷酸生产工艺全流程模拟与优化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)采用Aspen plus完成所述湿法磷酸生产工艺流程的工艺机理模型的构建；(2)选定过程关键影响变量，通过随机模拟方法生成建模样本数据集；(3)采用机器学习算法对步骤(2)所得建模样本数据集进行训练，构建湿法磷酸生产过程代理模型；(4)基于代理模型开展磷酸生产全过程操作参数集成优化计算；(5)采用工艺的Aspen plus机理模型进行优化方案的可行性验证。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述构建包括如下步骤：(1.1)构建磷矿酸解动力学模型和硫酸钙结晶动力学模型，并采用动力学实验数据对磷矿酸解动力学模型和硫酸钙结晶动力学模型的参数进行拟合；(1.2)采用Fortran分别编写磷矿酸解动力学子程序和硫酸钙结晶动力学子程序，并将子程序分别嵌入到步骤(1.1)所述磷矿酸解动力学模型和硫酸钙结晶动力学模型中，完成半水反应工段中磷矿酸解反应和结晶过程的模拟；(1.3)在Aspen Plus平台中完成半水
‑
二水湿法磷酸生产工艺模型的搭建；(1.4)设置Aspen Plus模拟环境全局参数，输入起始的物料数据和单元操作模块参数信息，启动全流程模拟仿真计算；(1.5)采集获取工业现场数据包括工艺运行数据和化验数据，对全流程机理模型可靠性验证和关键参数校正，得到校正后的机理模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1.1)所述磷矿酸解动力学模型选用的反应模块为RCSTR反应模块，反应动力学模型为固膜表面扩散控制的缩核模型；优选地，步骤(1.1)所述硫酸钙结晶动力学模型选用的反应模块为Crystallizer结晶模块，反应动力学模型为基于粒数衡算的动力学方程式。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1.3)所述半水
‑
二水湿法磷酸生产工艺模型包括半水反应过程模型、半水过滤过程模型、二次转化过程模型和二水过滤过程模型；优选地，所述半水反应过程模型采用RCSTR模块模拟磷矿酸解过程，采用Flash2模块模拟真空闪冷和气液分离过程，采用Crystalizer模块模拟半水硫酸钙结晶过程，流股的合并和分离分别采用Mixer模块和Fsplit模块；优选地，所述半水过滤过程模型采用Filter模块模拟多段固液分离过程，采用Swash模块模拟多段洗涤过程，采用Fsplit模块模拟过滤槽中滤液与成品磷酸的分离，采用Mixer模块模拟返酸槽中液体的混合；所述二次转化过程模型采用RStoic模块模拟二水转化反应过程，采用Flash2模块模拟真空闪冷和气液分离过程，采用Crystalize模块模拟二水硫酸钙结晶过程，混合器采用Mixer模块，分流器采用Fsplit模块；所述二水过滤过程模型采用Filter模块和Swash模块来分别模拟多段固液分离过程和洗涤过程，采用Fsplit模块和Mixer模块分别模拟二水过滤槽中液体的分流和混合。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1.4)所述环境全局参数包括组分选择、物性方法以及流股类型的设置；
优选地，所述组分选择中的组分包括磷矿、硫酸、磷酸、磷石膏、气相组分以及电解质溶液；优选地，所述物性方法包括全局热力学物性方法和过滤工段物性方法；优选地，所述全局热力学物性方法为ElECNRTL方法；优选地，所述过滤工段物性方法为SOLIDS物性计算方法；优选地，所述流股类型包括M...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖炘，曾玉娇，杨刚，王云山，张意博，安学斌，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：