偏最小二乘算法在过程监控中的应用研究(7)
上述反应均是放热反应，且反应是不可逆的。反应的速率是与温度相关的一个函数。生产G产品时，对温度是非常灵敏的。相对于反应物浓度而言，这个反应可以近似被看作一阶反应。[12]
3.2 TE流程
整个过程主要有五个操作单元组成：反应器、产品冷凝器、气液分离器、循环压缩机和汽提塔。气态的反应物进入到反应器中，生成液态产品气相的反应是在一种不挥发的气相催化剂的作用下进行的。反应器内置有冷凝包用来移除反应产生的热量。产品以气态的形式出来，并夹杂有一些未反应物。催化剂仍然滞在反应器中。工艺流程图如下：
图3.1 TE工艺流程
从反应器出来的产品流量，首先经过一个冷凝器，冷凝之后从里面出来到气液分离器中。在气液分离器中，没有被压缩的组分通过一个离心式的压缩机被回收到反应器中的物料中；被压缩的组分到了产品的提馏段进行提馏，从而移除剩余的反应物。产品G和H从提馏段中出来，在下面的精馏段中被分离，这不包括在这个模型范畴以内。那些惰性气体和气态的副产品主要通过放空手段进行了移除。根据产品G和H的不同的三种比率，共有吹冰种生产状态。见下表3.1：
表3.1 TE过程生产模式
模 式 G/H比 率 产 品 生 产 率
1 50/50 7038kgh-1G 和7038kgh-1H
2 10/90 1048 kgh-1G 和12669 kgh-1H
3 90/10 10000 kgh-1G 和1111 kgh-1H
4 50/50 最大生产率
5 10/90 最大生产率
6 90/10 最大生产率
3.3 TE控制目标
TE过程主要有十二个操纵变量和四十一个测量变量，表为十二个操纵变量，1-3为22个过程连续变量测量值，1-4为19个色谱测量组分值。研究这个过程的首要前提就是要有一套控制方案来操作这个装置。这个过程的控制目标对于化学反应来说是非常典型的：
（1）要保证过程变量值在期望范围内。
（2）在设备的限制条件下，要保证过程操作的条件。
（3）在有扰动的情况下，使得产品收率和产品质量的变化尽可能的小。
（4）要尽量减小影响其它过程的阀门开度。
（5）当产品的收率和混合产品的组成发生变化时，能迅速、平稳的从扰动中恢复过来。
主成分分析的中心目的是将数据降文，以排除众多化学信息共存中相互重叠的信息。他是将原变量进行转换，即把原变量的线性组合成几个新变量。同时这些新变量要尽可能多的表征原变量的数据结构特征而不丢失信息。新变量是一组正交的，即互不相关的变量。这种新变量又称为主成分。
如何寻找主成分，在数学上讲，求数据矩阵的主成分就是求解该矩阵的特征值和特征矢量问题。下面以多组分混合物的量测光谱来加以说明。假设有n个样本包含p个组分，在m个波长下测定其光谱数据，根据比尔定律和加和定理有：
An×m=Cn×pBp×m （3-5）
如果混合物只有一种组分，则该光谱矢量与纯光谱矢量应该是方向一致，而大小不同。换句话说，光谱A表示在由p个波长构成的p文变量空间的一组点（n个），而这一组点一定在一条通过坐标原点的直线上。这条直线其实就是纯光谱b。因此由m个波长描述的原始数据可以用一条直线，即一个新坐标或新变量来表示。如果一个混合物由2个组分组成，各组分的纯光谱用b1，b2表示，则有：