基于工业色谱仪的精馏脱炔烃塔软测量建模

　　1　引　言

　　石油化工、钢铁、电力等流程工业的过程控制中,对过程参数,特别是过程样品中混合组分的含量进行实时检测提出了越来越高的要求。尽管目前国内外已经出现诸如在线拉曼光谱仪、近红外光谱仪等可实现多组分、实时快速分析检测的方法与仪器。

　　但由于应用范围、检测精度、价格等因素,普及应用于流程工业尚待时日[1]。工业色谱仪由于技术成熟,应用范围宽、检测精度高,仍将在较长时间内成为主要的工业在线仪器。但因工业色谱仪在实时性方面存在先天性的不足,使其无法实现直接质量目标控制。本文以工业色谱仪滞后工业装置的分析数据和历史数据为依据,结合DCS采集的大量辅助参数的实时检测数据,如精馏塔装置中容易检测到的温度、压力、流量等常规变量参数,采用LM-BP神经网络软测量模型实现碳五馏分分离过程中精馏脱炔烃塔重要成分含量参数的预估,更好地解决精馏脱炔烃塔产品质量实时检测的问题,将有助于提高质量产品的收益,减少能源损耗和污染物的排放。对提升绿色生产和生活有着明确积极的意义。*

　　2　工业色谱仪简介

　　2.1　色谱分析原理

　　工业色谱仪基本分析原理是色谱法。该方法是一种物理分离方法,待测气体在载气的带动下进入色谱柱,由于各组分在柱中被吸附的能力不同,因此在柱中流动的速度不同,从而使单个组分分别流出色谱柱,达到分离、检测。由色谱理论可知:工业在线色谱仪有两种载气:氢气和氮气。对于一些组分,选用不同的色谱柱和载气,都可以达到分离的目的。

　　气相色谱仪根据试样中各组分在色谱柱中的气相和固定相间的分配系数不同,当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时,组分就在其中的两相间进行反复多次(103~106)的分配(吸附-脱附-放出),由于固定相对各种组分的吸附能力不同(即保存作用不同),因此各组分在色谱柱中的运行速度就不同,经过一定的柱长后,便彼此分离;分离后的组分按保留时间的先后顺序进入检测器,检测器根据组分的物理化学性质将组分按顺序检测出来并自动记录检测信号,产生的信号经放大后,在记录器上描绘出各组分的色谱峰;最终依据试样中各组分保留时间(出峰位置)进行定性分析或依据响应值(峰高或峰面积)对试样中各组分进行定量分析[2]。工业色谱仪将碳五馏分经色谱柱分离开来,各组分按一定的时间先后顺序出峰。为简便起见,定量分析直接采用面积归一法定量。通过面积归一法,将各组分的峰面积转化为建立软测量模型时所需要的组分含量信息。

　　2.2　基于工业色谱仪的软测量结构