[发明专利]等离子体裂解煤制乙炔反应过程的结焦厚度软测量方法

说明书

本发明公开了一种等离子体裂解煤制乙炔反应过程的结焦厚度软测量方法，包括如下步骤：(1)采集等离子体裂解煤制乙炔反应过程中的软测量建模辅助变量数据及对应的结焦厚度离线测量数据，进行预处理，构建建模数据集；(2)基于流体动力学原理，结合所述建模数据集，构建结焦厚度软测量的机理模型，采用SVR回归模型对所述机理模型的预测偏差进行校正；(3)在等离子体裂解煤制乙炔反应过程中，实时采集所述软测量建模辅助变量数据，代入所述的机理模型得到结焦厚度的预测值，代入所述的SVR回归模型得到结焦厚度的偏差校正值，将结焦厚度的预测值与相加，即得等离子体裂解煤制乙炔反应过程中实时的结焦厚度。该方法可实现对结焦厚度的实时在线软测量。

技术领域

本发明涉及化工生产过程软测量建模和应用领域，尤其涉及一种等离子体裂解煤制乙炔反应过程的结焦厚度软测量方法。

背景技术

乙炔是一种重要的基础化工原料。目前工业大量制取乙炔的方法主要是水解电石法。但是这种方法工艺流程长，对生成设备要求高，制取过程能耗大，需要投入大量的电能和优质兰炭，成本较高，并排放废水、毒气、电石渣等污染物。

等离子体是大量带电粒子组成的非凝聚系统，是物质的第四态，其基本组成为：带负电粒子(如电子)、带正电粒子(如离子)和中性粒子。热等离子体可以起到高温热源和化学活性粒子源的双重作用，因为等离子态的各种物质微粒具有极强的化学活性，所以可以在无催化剂存在的条件下加速反应进程，并提供吸热过程所需的能量，因此可以高效率、低能耗地实现烃类的裂解。

等离子体裂解煤制乙炔可以高效地将煤转化为乙炔，这种转化方法具有广阔的工业应用前景。然而由于过程机理复杂、现场环境等因素干扰，导致反应装置稳定运行存在一定问题。

为了保证现场稳定运行，对关键工艺参数进行可实时监测是很有必要的。这些关键因素就包括结焦层的厚度。

煤热解过程产生的结焦物粘着于反应器内壁是困扰该工艺工业化生产的重要原因，结焦物的累积使得反应器通道变小，焦层过厚甚至会导致反应器内部阻塞，气体流通不通畅，在高温高压条件下容易发生化工事故，影响反应安全稳定运行，必须及时对结焦进行清理。

对结焦厚度进行实时预测一方面可以评估反应过程的整体运行状况是否良好，可对相关工艺操作优化提供重要参考，使反应过程处于最优状态；另外还可以指导清焦周期，为反应器的长周期运行提供保障。因此，急需一种等离子体裂解煤制乙炔反应过程结焦厚度的测量方法，来实时监测反应器中的结焦厚度。

煤制乙炔结焦机理复杂，与反应装置化学属性、反应气氛等因素都存在关联，目前还没有一种可靠的结焦厚度软测量方法。

发明内容

本发明提供了一种等离子体裂解煤制乙炔反应过程的结焦厚度软测量方法，实现对结焦厚度的实时在线软测量。

具体技术方案如下：

一种等离子体裂解煤制乙炔反应过程的结焦厚度软测量方法，包括如下步骤：

(1)采集等离子体裂解煤制乙炔反应过程中的软测量建模辅助变量数据及对应的结焦厚度离线测量数据，进行预处理，构建建模数据集；

(2)基于流体动力学原理，结合所述建模数据集，构建结焦厚度软测量的机理模型，采用SVR回归模型对所述机理模型的预测偏差进行校正；

(3)在等离子体裂解煤制乙炔反应过程中，实时采集所述软测量建模辅助变量数据，代入所述的机理模型得到结焦厚度的预测值，代入所述的SVR回归模型得到结焦厚度的偏差校正值，将结焦厚度的预测值与相加，即得等离子体裂解煤制乙炔反应过程中实时的结焦厚度。

所述的软测量建模辅助变量数据包括等离子反应器的结构数据以及等离子反应器内的气体密度、气体流量、氮气流量和氢气压力。