戴 天, 范洪明, 傅雨佳, 楊慧中

(1.江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院輕工過(guò)程先進(jìn)控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇無(wú)錫 214122;2.南通星辰合成材料有限公司,江蘇南通 226017)

基于軟測(cè)量技術(shù)的AspenPlus用戶模型二次開(kāi)發(fā)

戴 天1, 范洪明2, 傅雨佳1, 楊慧中1

(1.江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院輕工過(guò)程先進(jìn)控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇無(wú)錫 214122;2.南通星辰合成材料有限公司,江蘇南通 226017)

Aspen Plus仿真軟件能夠很好地實(shí)現(xiàn)化工工藝流程的模擬,并能對(duì)化工工藝流程實(shí)現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化、靈敏度分析和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等。但化工工藝流程復(fù)雜,裝置模型眾多,Aspen Plus中現(xiàn)有的模型庫(kù)不可能提供所有的單元模型。基于Aspen與Matlab的數(shù)據(jù)交互功能,開(kāi)發(fā)了Aspen與Matlab接口用戶模型——AEM用戶模型。該用戶模型能夠?qū)崿F(xiàn)在Aspen界面下調(diào)用Matlab程序,建立基于軟測(cè)量技術(shù)的用戶模型,大大擴(kuò)展了Aspen Plus的適用范圍。應(yīng)用本文方法,采用高斯過(guò)程回歸(GPR)軟測(cè)量多模型建模方法,完成了雙酚A生產(chǎn)流程中結(jié)晶塔的用戶模型開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了雙酚A加合物結(jié)晶過(guò)程的模擬,并應(yīng)用于雙酚A生產(chǎn)流程模擬中。

Aspen Plus; Matlab; 用戶模型; 軟測(cè)量; 多模型

Aspen Plus是一款功能強(qiáng)大、集化工設(shè)計(jì)、過(guò)程模擬、參數(shù)優(yōu)化、靈敏度分析以及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)于一體的大型通用化工模擬軟件。Aspen Plus提供了大量的物性數(shù)據(jù)庫(kù)和單元操作模塊,能夠適用于目前大部分化工行業(yè)中從單個(gè)操作單元到整個(gè)工藝流程的模擬[1-3]。

雖然Aspen Plus的模型庫(kù)已經(jīng)包含了大量的單元模型,但仍有許多單元裝置的模擬在Aspen Plus中無(wú)法實(shí)現(xiàn)或者不夠完善和準(zhǔn)確。在缺少對(duì)單元裝置的準(zhǔn)確描述下,整個(gè)工藝流程的模擬就不能完成。但Aspen Plus能夠調(diào)用外部程序,建立用戶模型,通過(guò)Excel或Fortran程序,添加自定義的單元模塊模型[4],這為Aspen Plus的應(yīng)用提供了極大的擴(kuò)展功能。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)Aspen Plus用戶模型的開(kāi)發(fā)進(jìn)行了大量的研究,但大都是基于機(jī)理知識(shí)對(duì)單元裝置的模型開(kāi)發(fā)[5-6]。機(jī)理模型需要在機(jī)理過(guò)程十分清楚的情況下才能進(jìn)行,對(duì)于未知的機(jī)理過(guò)程則不能實(shí)現(xiàn)。軟測(cè)量技術(shù)可以對(duì)某些難以直接用儀器或儀表檢測(cè)的待測(cè)變量,利用一組與該待測(cè)變量有密切聯(lián)系、又容易檢測(cè)的其他變量,通過(guò)機(jī)理建模方法或基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的建模方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)變量的估計(jì)。尤其是對(duì)于未知機(jī)理過(guò)程對(duì)象,基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的軟測(cè)量技術(shù)為Aspen Plus的開(kāi)發(fā)提供了非常有用的工具。

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的建模方法主要有高斯過(guò)程回歸(Gaussian Process Regression,GPR)、支持向量機(jī)(Support Vector Machine,SVM)和相關(guān)向量機(jī)(Relevance Vector Machine,RVM)等[7]。其中高斯過(guò)程回歸是近年發(fā)展起來(lái)的一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法[8],能較好地解決小樣本、非線性、高維數(shù)等復(fù)雜過(guò)程對(duì)象的建模問(wèn)題,因此GPR技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用[9-10]。但是,在實(shí)際應(yīng)用中,采集到的工況數(shù)據(jù)往往是在較大時(shí)間范圍內(nèi)工況過(guò)程發(fā)生過(guò)較大變化的,單一的GPR模型難以對(duì)這種對(duì)象進(jìn)行很好的估計(jì)和描述。因此在實(shí)際應(yīng)用中,采用多模型的建模方法為解決復(fù)雜工業(yè)對(duì)象的大工況、強(qiáng)非線性等建模問(wèn)題提供了一個(gè)可行的思路。

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模型建模方法分為集成學(xué)習(xí)和聚類分析兩類[11],其中聚類分析是將采集到的數(shù)據(jù)按照某種準(zhǔn)則分成多個(gè)子樣本,然后分別對(duì)子樣本建立模型。聚類分析算法主要有K均值聚類、模糊C均值聚類算法等[12-14]。對(duì)于不同的過(guò)程特性,利用來(lái)自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)裝置的樣本數(shù)據(jù),聚類分析能將不同的工況樣本分開(kāi),分別建立子模型進(jìn)行描述,為建立精確的軟測(cè)量估計(jì)模型奠定基礎(chǔ)。

Matlab是當(dāng)前最專業(yè)、最活躍的科學(xué)仿真計(jì)算軟件,其強(qiáng)大的矩陣計(jì)算及仿真能力能夠?qū)崿F(xiàn)各種建模方法所需的復(fù)雜計(jì)算。但是Aspen Plus自身并不支持與Matlab的接口,目前國(guó)內(nèi)外對(duì)Matlab與Aspen Plus接口技術(shù)的研究非常有限,鮮有關(guān)于Aspen Plus平臺(tái)與軟測(cè)量模型相結(jié)合完成工藝流程模擬仿真的實(shí)例報(bào)道。耿大釗等[15]利用COM實(shí)現(xiàn)Matlab與Aspen Plus的連接,但僅限于用Matlab程序讀取Aspen Plus,并不能在Aspen Plus界面調(diào)用Matlab建立單元模型。Fontalvo等[16]通過(guò)Excel用戶模型,利用Matlab建立機(jī)理模型與Aspen Plus交互,但該方法仍需要在對(duì)機(jī)理過(guò)程十分熟悉的情況下才能實(shí)現(xiàn),對(duì)于未知機(jī)理過(guò)程則難以實(shí)現(xiàn)。

本文基于Aspen Plus與Matlab的數(shù)據(jù)交互功能,研究了在Aspen Plus 界面下,利用Matlab強(qiáng)大的運(yùn)算功能開(kāi)發(fā)Aspen Plus用戶模型,并基于軟測(cè)量技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)雙酚A(Bisphenol A,BPA)加合物結(jié)晶過(guò)程仿真,并應(yīng)用于BPA生產(chǎn)流程的仿真中。

1 AEM用戶模型開(kāi)發(fā)

1.1概述

在Aspen Plus操作界面下,調(diào)用Matlab計(jì)算平臺(tái),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的過(guò)程描述如圖1所示。

圖1 Aspen Plus與Matlab數(shù)據(jù)交互方式Fig.1 Information shared between Aspen Plus and Matlab

Aspen Plus通過(guò)Excel用戶模型接口,將給定的M股流股信息和其他相關(guān)的參數(shù),或流程中上一單元傳過(guò)來(lái)的流股信息傳輸?shù)紼xcel中,Excel再將得到的流股信息和其他相關(guān)的參數(shù)傳輸?shù)組atlab環(huán)境中;Matlab利用流股信息和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算完成后,Matlab再將N股流股信息或其他相關(guān)計(jì)算結(jié)果傳回Excel,并由Excel將數(shù)據(jù)傳回Aspen Plus中。Aspen Plus得到數(shù)據(jù)后直接將流程模擬結(jié)果輸出,或繼續(xù)將流股信息代入下一單元模塊進(jìn)行計(jì)算。搭建好Aspen-Excel-Matlab(AEM)用戶模型以后,全流程操作只需要在Aspen Plus平臺(tái)中運(yùn)行,不需要對(duì)Excel、Matlab進(jìn)行操作,極大地?cái)U(kuò)展了Aspen Plus的適用范圍。

1.2AspenPlus與Excel數(shù)據(jù)交互

Aspen Plus平臺(tái)與Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí),需要用到User models中的USER2模塊,如圖2所示。

圖2 用戶模型Fig.2 User model

USER2模塊有M股輸入流股信息和一些其他相關(guān)參數(shù),這M組流股信息包含M(n+9)個(gè)數(shù)據(jù),其中M表示輸入用戶模型的流股數(shù),n表示該股流股信息中所含混合物的組分?jǐn)?shù)。表1列出了每一股流股信息中包含的數(shù)據(jù)和單位,利用用戶模型進(jìn)行建模時(shí),這M(n+9)個(gè)數(shù)據(jù)的單位是固定的,所以必須注意單位的換算。用戶模型計(jì)算完成后,USER2模塊有N股輸出流股信息和其他參數(shù)。

表1 Aspen Plus中傳輸?shù)牧鞴尚畔able 1 Stream information in Aspen Plus

USER2模塊的輸入輸出數(shù)據(jù)除了流股信息以外,Aspen Plus平臺(tái)還向USER2模塊提供設(shè)定好的其他相關(guān)參數(shù),包括設(shè)備參數(shù)和操作參數(shù)等。參數(shù)類型主要分為兩種,一種是實(shí)數(shù),一種是整數(shù)。實(shí)數(shù)參數(shù)如塔的高度、寬度、表面積等,整數(shù)參數(shù)如精餾塔塔板數(shù)、換熱器數(shù)等可數(shù)的元素。這些參數(shù)可以是經(jīng)過(guò)Aspen Plus輸出的,也可以是經(jīng)過(guò)用戶模型計(jì)算后輸入到Aspen Plus的數(shù)據(jù)。

在Aspen Plus平臺(tái)中設(shè)定好相關(guān)參數(shù)后,就可以在Excel下進(jìn)行用戶模型的編輯。其中,Aspen Plus與Excel數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)程序在Aspen Plus安裝目錄下可以找到,將該程序存放到指定文件位置,利用此程序作為模版,可以實(shí)現(xiàn)Aspen Plus與Excel之間的數(shù)據(jù)交互。

最后,將編寫(xiě)好的Excel用戶模型程序存放地址輸入到Mixer|Subroutines|Excel file name中,就可以在Aspen平臺(tái)運(yùn)行,完成Excel與Aspen的數(shù)據(jù)交互。進(jìn)一步地將Excel與Matlab鏈接,實(shí)現(xiàn)Aspen Plus 與Matlab的數(shù)據(jù)互通。

1.3Excel與Matlab的數(shù)據(jù)交互

在Matlab中建立子程序,用來(lái)接收從Excel傳來(lái)的數(shù)據(jù),并在子程序中利用已知參數(shù)編寫(xiě)程序,模版程序如下:

function[RealOutIntOutStreamOut]=

AEM(RealInIntInStreamIn)

%相關(guān)程序

end

其中:RealIn、IntIn、StreamIn分別表示從Excel中傳入的實(shí)數(shù)參數(shù)、整數(shù)參數(shù)和流股信息;RealOut、IntOut、StreamOut分別表示經(jīng)過(guò)Matlab計(jì)算后,輸出到Excel的實(shí)數(shù)參數(shù)、整數(shù)參數(shù)和流股信息。

在Excel界面加載好宏的功能后,Excel與Matlab就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。在Excel界面下,在工具|加載宏|瀏覽窗口中輸入Matlab與Excel鏈接的宏文件,宏文件地址一般在Matlab安裝文件目錄下。加載好宏之后,就可以在Excel界面中編寫(xiě)一些命令,實(shí)現(xiàn)與Matlab的數(shù)據(jù)傳輸,并可以在Excel下調(diào)用Matlab程序。主要命令如表2所示。

表2 Excel命令Table 2 Excel commands

2 運(yùn)用AEM用戶模型對(duì)BPA工藝流程中第一結(jié)晶塔的模擬

2.1概述

在BPA生產(chǎn)流程中,結(jié)晶單元是提純BPA產(chǎn)品的重要環(huán)節(jié)。BPA結(jié)晶單元通過(guò)多級(jí)結(jié)晶塔結(jié)晶和分離,得到純度更高的BPA和苯酚產(chǎn)物,分離出其他雜質(zhì)(如2-4BPA異構(gòu)體)等。其中結(jié)晶塔接收脫水單元過(guò)來(lái)的母液,在塔中形成BPA和苯酚的高純度結(jié)晶加合物。但Aspen Plus中的結(jié)晶模塊單一,無(wú)法模擬加合物結(jié)晶過(guò)程,所以必須建立AEM用戶模型,對(duì)第一結(jié)晶塔的過(guò)程特性進(jìn)行描述。

由于缺少對(duì)結(jié)晶塔加合物結(jié)晶過(guò)程的機(jī)理分析,我們只能利用采集到的大量生產(chǎn)裝置現(xiàn)場(chǎng)操作數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù),基于軟測(cè)量技術(shù),建立在線估計(jì)加合物中苯酚含量和BPA含量的黑箱模型。在Matlab環(huán)境下建立軟測(cè)量模型,并代入Aspen Plus的流程模擬中。

2.2AspenPlus平臺(tái)的結(jié)晶塔相關(guān)參數(shù)設(shè)定

在Aspen Plus平臺(tái)中,利用User models中的USER 2模塊,連接輸入輸出流股,構(gòu)建如圖3所示的第一結(jié)晶塔模塊。

圖3 結(jié)晶塔模塊Fig.3 Crystallizer user model

在結(jié)晶塔用戶模型模塊的FEED端,將第一結(jié)晶塔的設(shè)計(jì)值(表3)作為輸入流股信息。

表3 流股信息Table 3 Stream information

在輸入流股信息時(shí),輸入變量(表3)經(jīng)Aspen Plus傳輸?shù)組atlab之前,Aspen Plus會(huì)將相關(guān)的單位轉(zhuǎn)換成表1中的單位。

預(yù)設(shè)好第一結(jié)晶塔的所有參數(shù)后,Aspen Plus將所有參數(shù)經(jīng)AEM用戶模型傳輸給Matlab,在Matlab環(huán)境下進(jìn)行建模和估計(jì)。

2.3Matlab環(huán)境下建立軟測(cè)量模型

在第一結(jié)晶塔中,我們主要關(guān)注的是混合物中BPA和雜質(zhì)2-4BPA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。經(jīng)過(guò)分析,主要有結(jié)晶塔進(jìn)料流量、結(jié)晶塔進(jìn)料組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和塔內(nèi)溫度等因素影響結(jié)晶塔出料組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

為了建立結(jié)晶塔出料加合物中BPA和2-4BPA質(zhì)量分?jǐn)?shù)軟測(cè)量模型,將第一結(jié)晶塔進(jìn)料流量、BPA、2-4BPA進(jìn)料組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、塔內(nèi)溫度作為軟測(cè)量模型的輸入變量,第一結(jié)晶器出料的BPA和2-4BPA質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為輸出變量。

BPA生產(chǎn)裝置的DCS系統(tǒng)將來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)傳感器的液位、流量、壓力、溫度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)每分鐘采樣一次并保存在DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。一些組分含量的人工分析值由化驗(yàn)室提供,經(jīng)過(guò)整理后,得到了146組樣本數(shù)據(jù)。這些樣本數(shù)據(jù)反映了多個(gè)工況條件下的運(yùn)行結(jié)果,采用K均值聚類分析方法,將樣本集聚類成3類。

選取其中的117組作為訓(xùn)練組,其余29組作為測(cè)試組,考慮到各變量由于量綱和單位不同會(huì)對(duì)建模精度產(chǎn)生影響,需要對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,然后運(yùn)用K均值聚類算法,將訓(xùn)練樣本集根據(jù)樣本的4個(gè)輸入變量進(jìn)行聚類,聚類算法最大迭代次數(shù)設(shè)為100次,聚類完成后每類樣本個(gè)數(shù)分別為17、74和26,訓(xùn)練樣本聚類結(jié)果如圖4所示。

圖4 K-means聚類方法的訓(xùn)練數(shù)據(jù)分類圖Fig.4 Classification of training data based on K-means method

訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類后,對(duì)各子類分別建立基于高斯過(guò)程回歸(GPR)的子模型,最終將各個(gè)子模型用“切換開(kāi)關(guān)”的方式連接[17]。測(cè)試數(shù)據(jù)經(jīng)判定所屬子類類別后,代入相應(yīng)子模型進(jìn)行估計(jì)。

為驗(yàn)證本文方法的有效性,將本文方法建模的仿真結(jié)果與單一RVM、單一SVM、單一GPR的仿真結(jié)果進(jìn)行比較,獲得第一結(jié)晶塔的BPA質(zhì)量分?jǐn)?shù)輸出預(yù)測(cè)結(jié)果如圖5所示,2-4BPA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的輸出預(yù)測(cè)結(jié)果如圖6所示。

圖5 BPA軟測(cè)量模型的測(cè)試曲線Fig.5 Test curves of BPA soft measurement model

圖6 2-4BPA軟測(cè)量模型的測(cè)試曲線Fig.6 Test curves of 2-4BPA soft measurement model

為了評(píng)價(jià)軟測(cè)量模型的性能,使用平均相對(duì)誤差(MRE)、最大相對(duì)誤差(MAXE)、均方根誤差(RMSE)來(lái)反映這兩個(gè)模型的性能指標(biāo),比較結(jié)果見(jiàn)表4和表5。

通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),GPR多模型的綜合精度和泛化能力優(yōu)于RVM單模型、SVM單模型和GPR單模型,所以可以將GPR多模型的計(jì)算結(jié)果作為AEM用戶模型的計(jì)算結(jié)果返回Aspen Plus平臺(tái)中,用于BPA加合物結(jié)晶過(guò)程的流程模擬并運(yùn)用到BPA生產(chǎn)流程模擬中。

表4 BPA測(cè)試誤差Table 4 Test error of BPA

表5 2-4BPA測(cè)試誤差Table 5 Test error of 2-4BPA

2.4加合物結(jié)晶過(guò)程流程模擬運(yùn)行結(jié)果

利用建立的兩個(gè)軟測(cè)量模型,在Aspen Plus中進(jìn)行流程模擬仿真,得到穩(wěn)態(tài)輸出結(jié)果如表6所示。這樣實(shí)現(xiàn)了在Aspen Plus界面下調(diào)用多模型軟測(cè)量模型對(duì)BPA第一結(jié)晶塔進(jìn)行模擬,AEM用戶模型流程如圖7所示。

表6 結(jié)晶塔模擬結(jié)果Table 6 Results of crystallizer simulation

圖7 AEM用戶模型流程Fig.7 AEM user model process

3 AEM在BPA生產(chǎn)流程模擬中的應(yīng)用

利用AEM可以將第一結(jié)晶塔軟測(cè)量模型運(yùn)用到BPA生產(chǎn)過(guò)程的模擬。按照BPA生產(chǎn)流程的反應(yīng)單元、脫水單元、結(jié)晶單元建立如圖8所示流程模擬。

反應(yīng)器使用規(guī)定反應(yīng)程度和轉(zhuǎn)化率的RStoic模塊,主反應(yīng)由丙酮和苯酚生成BPA和水,并有部分丙酮和苯酚反應(yīng)生成2-4BPA和水,反應(yīng)器穩(wěn)態(tài)參數(shù)如表7所示,反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為82%。精餾塔使用嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac模塊,精餾塔的內(nèi)部參數(shù)如表8所示。

圖8 流程模擬Fig.8 Process simulation表7 反應(yīng)器進(jìn)料Table 7 Feed of reactor

項(xiàng)目輸入值反應(yīng)器進(jìn)料溫度55℃總流量35000kg/h水質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.12%丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%苯酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)86.58%BPA質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%2-4BPA質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.8%

利用AEM用戶模型進(jìn)行第一結(jié)晶單元的模擬,按照上述參數(shù)運(yùn)行Aspen Plus,最后輸出流股的質(zhì)量分?jǐn)?shù)模擬值與實(shí)測(cè)值對(duì)比見(jiàn)表9(部分組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不作化驗(yàn)分析,所以實(shí)測(cè)值空缺)。

表8 精餾塔參數(shù)Table 8 Parameters of rectifying column

表9 物流組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)模擬值與實(shí)測(cè)值比較Table 9 Results of simulation and actual operation

分析工藝流程可知,苯酚,丙酮在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng),生成了BPA、水和2-4BPA異構(gòu)體,經(jīng)過(guò)精餾塔,脫去了水和丙酮,母液流入結(jié)晶單元,在第一結(jié)晶塔結(jié)晶后的加合物流向下一單元。在Aspen Plus中缺少的加合物結(jié)晶過(guò)程模型可以利用AEM用戶模型代替,所得到的數(shù)據(jù)可以繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)工藝的模擬仿真,或進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化、靈敏度分析和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等。由表9可知,利用軟測(cè)量技術(shù)建立的AEM用戶模型代替Aspen Plus中的加合物結(jié)晶過(guò)程模型,并由Aspen Plus對(duì)BPA生產(chǎn)過(guò)程的流程模擬結(jié)果與工藝運(yùn)行的實(shí)測(cè)值非常接近,說(shuō)明了本文方法的有效性。

4 結(jié) 論

利用專業(yè)仿真軟件Aspen Plus能對(duì)化工流程中的大部分操作單元進(jìn)行模擬,但仍有許多特殊的單元模型在Aspen Plus不能實(shí)現(xiàn)。本文利用Aspen Plus與Matlab接口技術(shù),將Aspen Plus與Matlab結(jié)合起來(lái),搭建了AEM用戶模型,實(shí)現(xiàn)了在Aspen Plus界面下,調(diào)用基于Matlab的軟測(cè)量模型,并針對(duì)在較大范圍內(nèi)采集的數(shù)據(jù)所存在的不同時(shí)間段不同特性問(wèn)題,利用多模型軟測(cè)量技術(shù),得到了較高的預(yù)測(cè)精度。本文方法拓展了Aspen Plus的適用范圍,實(shí)現(xiàn)了全流程模型,為今后Aspen Plus在化工工藝流程中的應(yīng)用提供了新思路。

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SecondaryDevelopmentofAspenPlusUserModelBasedonSoft-Sensor

DAITian1,FANHong-ming2,FUYu-jia1,YANGHui-zhong1

(KeyLaboratoryofAdvancedProcessControlforLightIndustryofMinistryofEducation,SchoolofInternetofThingsEngineering,JiangnanUniversity,Wuxi214122,Jiangsu,China;2.NantongXingchenSyntheticMaterialCo.Ltd,Nantong226017,Jiangsu,China)

Aspen Plus can effectively simulate chemical processes and achieve the optimization of functions,sensitivity analysis,and cost estimation.However,the shortcoming of Aspen Plus is that it doesn′t provide all the unit models for complex chemical processes.In this work,we develop a user interface model of AEM between Aspen Plus and Matlab by means of the data exchange function between Aspen Plus and Matlab,which can directly use Matlab program in Aspen Plus user interface to build a unit model based on soft-sensor.Finally,by using the proposed user model and GPR multi-model soft-sensor,the user model of the crystal tower in a production process of bisphenol A is developed and the simulation of the adduct crystallization process is realized.Moreover,the user model is also used in the production process simulation of bispheonl A.

Aspen Plus; Matlab; user model; soft sensor; multi model

1006-3080(2017)04-0533-07

10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.04.012

2016-10-30

國(guó)家自然科學(xué)基金(61273070); 江蘇省2015年度普通高校研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃(KYLX15_1168)

戴 天(1990-),男,江蘇無(wú)錫人,碩士生,主要從事復(fù)雜工業(yè)過(guò)程建模的研究。E-mail:393289863@qq.com

楊慧中,E-mail:yhz_jn@163.com

TP18

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