1 引言
??? 在化工生產過程中，有許多工藝參數對于生產操作和控制十分重要，卻無法利用儀表或直接計算獲得。利用本文介紹的計算機動態區域搜索方法，可解決許多這類參數的在線計算問題。以催化裂化生產中催化劑再生過程的動態參數——氧含量O2%、殘碳CR、氫碳比HC為例，該方法的主要思路是：首先根據過程機理建立煙氣分析計算模型，對于O2％、CR、HC在其變化區域上的一組估值，通過上述計算模型可推導出O2％、CR、HC的一組新值。可以假定，當估值與實際值十分接近時，應在一定意義下與上述導出值十分接近，從而建立了O2％、CR、HC動態區域搜索的判定準則，實現了這些參數的在線測算。
2 過程機理與計算公式
??? 再生燒焦反應過程包括：焦炭中碳與氧生成CO２：和ＣＯ的平行反應過程；在催化劑上形成的ＣＯ，在擴散過程中氧化成ＣＯ２的順序反應；焦炭中的氫與氧反應生成水。

??? 計算上述反應過程中CO、CO2、H2O的生成速率，有以下公式：

??? 包括一次反應、二次反應的CO生成速度為：r1—r4；包括一次反應，二次反應，二次反應的CO２生成速度為r2+r4。
??? 式中：［C］為催化劑上的碳含量；［H］為催化劑上的氫含量；［Pn］和［PＣＯ］分別為氧分壓和CO分壓；P為再生壓力；W為再生器藏量；Ft是再生器密相床溫度因數；factor是裝置因數；k１、k２、k3、k4分別為反應速度常數：

其中：T為反應溫度，Ei為活化能指數，千卡公斤分子kci為常數，I=l，2，3，4。
??? 再生器中的氧氣是由主風帶入的。由于在標準狀態下1公斤任何氣體約等于22．4NM３即
??? 1KgMol氣體=22．4NM３⑦
因此，由O２、H2O、CO2、N２在空氣中的比例，我們可以得出主風帶入再生器的Ｏ２、H2O、CO２、N２分子的公斤摩爾數。
??? 假定已有O2％、CR、HＣ的一組估值和最新采集到的主風量V(NM３)、再生器壓力P(MPa)、密相床溫度T、催化劑藏量W等實時檢測數據。依據上述過程機理，很容易建立起一套煙氣分析算法。計算步驟如下：
??????? (1)用⑦計算新風帶入的O2、H2O、CO2、N2等主要成分的量(公斤摩爾數)；?
??????? (2)由再生器壓力P和Ｏ２％估值，計算氧分壓；
??????? (3)用燒焦公式⑤計算含碳量；?
??????? (4)由HＣ估值和含碳量，計算含氫量；?
??????? (5)由含碳量和氧分壓，分別用公式①、②、③計算一次燒焦過程CO、CO2、H2O剩余氧氣量O2；
??????? (６)計算一次燒焦后CO分壓，用公式④計算二次燒焦過程二氧化碳CO2生成量；
??????? (7)分別計算二次燒焦后，CO、CO2、H2O及剩余氧氣量Ｏ２；?
??????? (8)計算煙氣總量：?



3 動態區域搜索方法
??? 在O2%、CR、HC的化驗分析值(O2％，CR，HC)的鄰域內隨機取點，進行煙氣分析計算。大量計算結果表明：在化驗值附近EE值都相對很??；反之亦然(概率接近1)。據此，我們提出了如下的搜索方法：首先找到這樣一個小區域，在它里面隨機地取一定數目的估值能使偏差EE之和最?。蝗缓笤谶@個小區域內取一個使EE最小的估值作為最終估值。
??? 可使用下列兩種方法之一進行參數的在線搜索。其中第一種方法計算量一般很大。在機時緊張等情況下，可使用第二種方法。
??????? (1)網絡法：將搜索區域各維坐標分別按參數O2％、CR、HＣ的精度要求的1／2—1／3的長度平分，得到若干估值點；進行煙氣分析計算；選取一定數目的使EE值較小的估值點(個數為估值點總數的5％左右)，并以每個點為中心作一適當小的鄰域，統計上述各小鄰域內估值的偏差(以計算)和ΣEE，在使和ΣEE最小的小鄰域內取一個使EE最小的估值作為最終估值。
??????? (2)正交法：將搜索區域各維坐標分別按參數O2%、CR、HＣ的精度要求的3～6倍的長度平分(適當確定平分份數以優化選擇正交表)，得到若干較小的搜索區域；選擇正交表；在正交表指定的每個較小的搜索區域均勻地取若干個估值點(個數視精度要求確定)，進行煙氣分析計算并統計偏差和ΣEE；分析得出最優搜索區域并驗證(這個最優搜索區域可能還沒計算過)；在上述最優搜索區域選取一個使EE最小的估值作為最終估值。
4 結束語
??????? (1)在勝利煉油廠、玉門煉油廠等幾套催化裂化裝置的優化控制系統中，使用這種動態區域搜索方法對再生過程工藝參數氧含量、殘碳、氫碳比進行在線測算。標定數據表明，測算結果與化驗值比較趨勢準確率達98％以上，平均偏差均在化驗操作誤差范圍之內，效果令人十分滿意。
??????? (2)本文所述方法實際上是一種軟測量方法，其特點是：由一些易于獲得的測量信息，借助于動態區域搜索的方法，實現某些難以檢測工藝參數的在線估計。
??????? (3)如果事先確定參數的搜索區域，一般必須很大。但實際過程通常上是平穩進行的，因而可將前一次的測算結果為中心的一個較小的區域作為本次測算的搜索區域。
??????? (4)在上述利用正交分析方法確定“最優搜索區域”時，應注意到三個估值因素EE值的交互作用，因此必須對它作交互效應的分析。

參考文獻：

［１］陳長貴，等，化工原理［Ｍ］．天津科學技術出版社，1993．
［２］裴小軍．一種實用的生產調優系統［Ｊ］．黑龍江大學學報，1994年1期．