流向變換催化燃燒處理丙烯腈尾氣的中試研究及多變量辨識技術(shù)的研究.pdf

1、環(huán)境問題是當(dāng)前全世界面臨的一個重大問題，環(huán)境惡化威脅著人類的生存和社會的可持續(xù)發(fā)展。易揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是大氣污染的重要來源之一，它一般含有致癌的化合物、導(dǎo)致溫室效應(yīng)的甲烷和有毒氣體，因此，它的排放已經(jīng)受到世界各國的廣泛關(guān)注。中國石油大慶石化分公司化工二廠年產(chǎn)5萬噸的丙烯腈(ACN)，其生產(chǎn)過程中吸收塔排放的尾氣，含有丙烯、丙烷、一氧化碳和少量的ACN。ACN作為VOCs中的一種，能導(dǎo)致環(huán)境污染。丙烯、丙烷和甲烷一樣可以產(chǎn)生溫室效

2、應(yīng)。
　　 流向變換催化燃燒技術(shù)在處理VOCs方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。它將催化燃燒和反應(yīng)熱回收過程高度集成，能大大節(jié)約成本。自熱操作的反應(yīng)物在流向變換催化反應(yīng)中最低濃度比傳統(tǒng)的催化燃燒反應(yīng)可降低大約一個數(shù)量級。正是由于流向變換催化燃燒技術(shù)顯示出來的優(yōu)勢，中國石油大慶石化公司迫切需要開展丙烯腈尾氣流向變換催化燃燒中試研究。
　　 根據(jù)中國石油大慶石化分公司的要求，對實(shí)驗室已有流向變換催化燃燒小試裝置進(jìn)行改進(jìn)，完成了中試裝置及其

3、監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)，并對實(shí)驗室小試裝置的數(shù)據(jù)采集、控制方式和報警操作進(jìn)行了改造。同時，為了將來實(shí)行先進(jìn)控制和優(yōu)化操作，用最小二乘支持向量機(jī)對原有的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的反應(yīng)器擬定態(tài)溫度分布模型進(jìn)行了改進(jìn)。
　　 在實(shí)施過程中，監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)由工控機(jī)、相關(guān)的板卡和MCGS(Monitor and Control Generated System)組態(tài)軟件組成，下位系統(tǒng)由相應(yīng)的測量傳感器組成（如：熱電偶，流量計）。實(shí)際運(yùn)行中，該監(jiān)控

4、系統(tǒng)具有可靠性高、實(shí)時性能好以及智能化程度高的特點(diǎn)；用最小二乘支持向量機(jī)方法對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的反應(yīng)器擬定態(tài)溫度分布的模型進(jìn)行改進(jìn)，克服了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)局部最小和過擬合的問題，同時最小二乘支持向量機(jī)在訓(xùn)練過程中所需的訓(xùn)練樣本比神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大大的減少，使得試驗成本大大減少，有利于加快工業(yè)化進(jìn)程。
　　 除此之外，本論文還對多變量建模技術(shù)進(jìn)行了一些基礎(chǔ)性的研究，主要介紹和研究了多變量系統(tǒng)辨識中的重要方法：子空間辨識方法。
　　 首先，深入

5、學(xué)習(xí)了多變量系統(tǒng)辨識的理論和方法，在研究經(jīng)典子空間辨識理論與算法的基礎(chǔ)上，深入研究了基于主元分析和正交投影的子空間辨識算法。通過matlab仿真實(shí)驗驗證了該方法的有效性和準(zhǔn)確性。
　　 其次，在研究基于主元分析(PCA)的子空間辨識中，經(jīng)典子空間系統(tǒng)辨識方法確定系統(tǒng)的階次的方法（由可觀測矩陣的非零奇異值來決定）不再適用，主元分析子空間辨識中根本找不到合適的可觀矩陣，特別是對閉環(huán)系統(tǒng)。這樣就會導(dǎo)致系統(tǒng)階次不可辨識，從而導(dǎo)致系統(tǒng)不可