[发明专利]对模拟移动床单元或通过模拟移动床和结晶分离的混合单元的在线测量的改善方法及其应用

说明书

本发明涉及测量在以模拟移动床(SMB)模式操作的分离单元或采用模拟移动床(SMB)分离步骤和结晶步骤的混合分离单元的至少一个点处存在的物质的浓度的方法，所述方法包括以下步骤：a)通过在线采集在代表性工业单元的条件下的不同混合物的拉曼光谱，并通过参考技术取样分析，使得针对每种成分作为其含量的函数构建一个或多个数学模型来进行校准；b)通过在线信号处理进行分析：通过化学计量数学方法在每个测量点处处理获得的拉曼光谱，所述化学计量数学方法使用在校准步骤期间针对每种成分构建的所述模型，考虑在所考虑的测量点处的温度(T_sp1)以及所述测量点处存在的物质的浓度范围C_j，以获得存在的每种物质的浓度C_i。

技术领域

本发明涉及使用模拟移动床(缩写为SMB)的分离二甲苯的单元或包括模拟移动床分离步骤和结晶步骤的混合二甲苯分离单元的在线测量方法和控制和调节所述单元的装置的领域。

更准确地说，本发明涉及在所述单元的各种分离区域中移动的烃物流的组成的在线测量。该浓度的测量由通过所考虑的物流的拉曼(Raman)光谱法获得的光谱通过用于处理所述光谱的特定方法获得。

根据本发明的方法的一个特别令人关注的应用是分离各种的二甲苯—由包含作为所考虑的分离单元中的测量点的函数的可变浓度的C8芳烃的异构体、即间二甲苯、邻二甲苯、对二甲苯和乙苯的混合物构成的在该单元中移动的物流。

本发明还涉及作为C8芳烃浓度的一个或多个测量值与一个或多个设定值之间的差值的函数的单元的控制和调节。

背景技术

专利US 5 684 580描述了一种方法，该方法包括产生由样品获得的拉曼光谱并使用复杂的数学方法对其进行处理，以确定各种物质的浓度，所述测量随后用于控制和调节该方法。所采用的数学方法是使用神经网络并结合PLS(“偏最小二乘”)类型和/或主成分(PCA)类型分析的多变量统计分析的回归模型。

实验光谱由包含主成分的向量和考虑了不能通过已知因素解释的变化的误差向量表示。作为各种化合物的浓度的函数，包含主成分的向量被认为是恒定的。

在该专利中没有提到被分析的流体的温度的影响，该温度是必然可变的，特别是在停止阶段或开始阶段期间。

专利FR 2 942 879描述了用于模拟移动床二甲苯分离单元或用于蒸馏分离单元的在线测量方法以及将该方法应用至所述单元的控制和调节，特别是通过说明如何通过考虑样品的温度来改善分析的精确度以及如何通过使用一个或多个在785nm发射的激光源来消除某些以痕量存在的化合物的荧光。

然而，现有技术文献都没有解决外推至工业单元值的问题。如已经提及的，虽然总体上令人满意，但事实上仅针对具有不足以覆盖工业单元中使用的值的极小浓度的很窄的范围获得所述性能。可以引用的一个实例是间二甲苯的情况，其在专利US 5 684 580的实施例1中仅可从1.5%v/v定量。还可以提及邻二甲苯的情况，其中模型的性能不能令人满意地监测该单元。在所述情况下，相对误差可以高达测量值的50%(对于0.25%v/v的最小浓度而言，平均绝对误差=0.1256%v/v)。最后，考虑了所使用的光谱区减少，PLS(偏最小二乘)因子的数量相对较高，这导致关于所使用的模型的稳健性(robustness)的问题。

此外，使用模拟移动床技术分离C8芳烃的异构体的方法已经进化。现在可以用较少数量的床，并使用单个吸附器而不是2个(US 9 452 370)实施高纯度对二甲苯的分离。具体而言，所使用的吸附剂的改善意味着，对于相同体积的吸附剂而言，现在可以在最终产物的纯度、工艺收率或能耗方面获得更好的性能。优化以模拟移动床(SMB)模式运行的分离单元或者包括SMB步骤以及结晶步骤的混合分离单元的操作条件和调节需要在低浓度(小于5体积%)下的“原位”测量。