[发明专利]对二甲苯氧化反应工业装置模型的建模方法

摘要

本发明公开了一种对二甲苯(PX)氧化反应工业装置模型的建模方法。通过多元线性回归技术，建立各反应因素与各步连串反应的速率常数关联模型，并直接基于工业装置生产数据，寻优求得速率常数关联模型的回归系数，建立能良好描述工业装置特性的模型。本发明避免了对反应机理以及工业装置的特性认识不足，通过高次项，可以描述各反应因素对PX氧化反应过程的复杂影响，直接基于工业装置生产数据来建立工业装置模型，避免了通过耗时、花费巨大的实验装置测试建立PX氧化反应模型。实验结果表明，所建立的工业装置模型具有良好的预测精度，完全能满足工业装置应用需求，具有很高的工业应用价值。

主权项

1. 一种对二甲苯氧化反应工业装置模型的建模方法，其特征在于，该建模方法包含如下步骤：(1)采用从对二甲苯、对甲基苯甲醛、对甲基苯甲酸、对羧基苯甲醛、到最终产品对苯二甲酸的连串型反应网络，建立如下对二甲苯氧化反应工业装置模型框架：r1=dC1dt=-k1C1n1CO2m1r2=dC2dt=k1C1n1CO2m1-k2C2n2CO2m2r3=dC3dt=k2C2n2CO2m2-k3C3n3CO2m3r4=dC4dt=k3C3n3CO2m3-k4C4n4CO2m4r5=dC5dt=k4C4n4CO2m4]]>其中，r₁、r₂、r₃、r₄、r₅分别为对二甲苯、对甲基苯甲醛、对甲基苯甲酸、对羧基苯甲醛、对苯二甲酸的反应速率；t为反应停留时间(min)：n₁、n₂、n₃、n₄为对二甲苯、对甲基苯甲醛、对甲基苯甲酸、对羧基苯甲醛的反应级数；m₁、m₂、m₃、m₄是氧的各步连串反应级数；k₁、k₂、k₃、k₄为连串反应各步所对应的速率常数；C₁、C₂、C₃、C₄、C₅，为对二甲苯、对甲基苯甲醛、对甲基苯甲酸、对羧基苯甲醛、对苯二甲酸、氧相对单位重量溶剂醋酸的浓度(mol/Kg)；(2)通过多元线性回归技术建立各主要反应因素，即反应温度(x₁，℃)、溶剂比(x₂，mol/Kg)、钴离子浓度(x₃，ppmw)、锰离子浓度(x₄，ppmw)、溴离子浓度(x₅，ppmw)以及反应因素的高次项(x₁²，x₂²，…，x₅²、x₁³，x₂³，…，x₅³、……、x₁^m，x₂^m，…，x₅^m)与各步连串反应速率常数的关联模型，即ki=β(i)xTβ(i)=[β0(i)β1(i)β2(i)...β5(i)β6(i)β7(i)...β10(i)...β5m-4(i)β5m-3(i)...β5m(i)]x=[1x1x2...x5x12x22...x52...x1mx2m...x5m]]]>其中，β⁽ⁱ⁾是k_i的回归系数矢量；x是由1、上述反应因素、以及上述反应因素的高次项所组成的矢量；(3)直接基于工业装置生产数据，通过智能优化算法寻优求得上述β⁽ⁱ⁾，继而通过上述步骤(2)求得上述k_i，最终建立描述工业装置特性的对二甲苯氧化反应工业装置模型，实时监测反应过程中中间产物和最终产物的含量。