用近紅外光譜測定加氫尾油鏈烷烴族組成的方法技術(shù)

用近紅外光譜測定加氫尾油鏈烷烴族組成的方法涉及用近紅外光譜對烯烴裂解裝置、芳烴重整裝置及煉油加氫裝置的加氫尾油建立鏈烷烴、正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴模型，利用所建模型測定加氫尾油族組成中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴的含量。具體而言，是一種應(yīng)用傅立葉變換近紅外光譜分析技術(shù)、結(jié)合化學計量學方法測定加氫尾油族組成中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴的含量。該方法簡捷、快速、準確。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及用近紅外光譜對烯烴裂解裝置、芳烴重整裝置及煉油加氫裝置的加氫尾油建立鏈烷烴、正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴模型，利用所建模型測定加氫尾油鏈烷烴、正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴族組成。
技術(shù)介紹
乙烯生產(chǎn)裝置要實現(xiàn)實時優(yōu)化，就必須首先實現(xiàn)原料族組成的的快速分析，而現(xiàn)在一般使用的色譜法至少需要2-3小時，尤其是對重質(zhì)原料，采用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析法，所需時間更長，遠遠不能滿足生產(chǎn)廠的要求，急需尋找更加方便快捷的分析方法。應(yīng)用近紅外光譜技術(shù)逐步建立加氫尾油族組成分析方法的模型，達到快速分析加氫尾油的族組成，為烯烴相關(guān)裝置的原料和工藝優(yōu)化提供快速而準確的依據(jù)。此方法建成后，可以在10min內(nèi)快速高效的測定加氫尾油的烴類組成，所需時間比氣相色譜-質(zhì)譜連用方法減少了2小時以上。檢測過程快速、高效、環(huán)保；樣品無需預(yù)處理，也不消耗試劑、標準物質(zhì)；具有性能穩(wěn)定，測量精度高，掃描速度快，可靠性高，使用方便，分析成本低的特點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
技術(shù)問題本專利技術(shù)的目的是提供一種，該方法快速、簡便的利用傅里葉變換近紅外光譜儀測定烯烴相關(guān)裝置中加氫尾油中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴，從而得到加氫尾油中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴的含量(質(zhì)量分數(shù)，m％)。技術(shù)方案本專利技術(shù)用近紅外光譜測定加氫尾油鏈烷烴族的組成的方法，是一套加氫尾油族組成中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴模型的快速測定方法，更具體地說，本專利技術(shù)提供了測定加氫尾油中鏈烷烴含量的模型、正構(gòu)烷烴含量的模型、異構(gòu)烷烴含量的模型共三種，該方法包括以下步驟1.)收集建模樣品及近紅外光譜數(shù)據(jù)使用近紅外光譜儀分別測量、采集各建模用的烯烴相關(guān)裝置加氫尾油樣品的近紅外光譜信息；2.)建立與校正模型化學值采用色譜-質(zhì)譜連用分析方法測定的加氫尾油族組成中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴及異構(gòu)烷烴的質(zhì)量分數(shù)數(shù)據(jù)；將具有化學值的加氫尾油樣品分為校正集和驗證集；校正集用于建立模型，驗證集不參與建模，用于檢測模型的準確性；校正集光譜經(jīng)過選擇處理后，采用化學計量學方法中的偏最小二乘法，與對應(yīng)的化學族組成數(shù)據(jù)建立定量模型；將建立的定量模型利用定量分析軟件進行處理，選擇一個預(yù)測殘差平方和、階數(shù)、光譜的波段處于最佳的模型光譜預(yù)處理方法，再通過偏最小二乘法校正模型；3.)校正模型的驗證采用交互驗證法來驗證建立的校正模型，交互驗證是最有用的驗證方法，這種方法試圖使用校正集本身的數(shù)據(jù)去模擬未知樣品集的數(shù)據(jù)，以期評價模型的實際預(yù)能力；4.)分別使用所建模型預(yù)測樣品族組成中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴及異構(gòu)烷烴含量，預(yù)測結(jié)果與色譜-質(zhì)譜連用分析方法測定的結(jié)果進行比較，若樣品族組成中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴及異構(gòu)烷烴質(zhì)量分數(shù)大于10m％，則預(yù)測結(jié)果與色譜-質(zhì)譜連用分析方法測定結(jié)果的殘差小于2％；若樣品族組成中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴及異構(gòu)烷烴質(zhì)量分數(shù)小于等于10m％，則預(yù)測結(jié)果與色譜-質(zhì)譜連用分析方法測定結(jié)果的殘差應(yīng)小于1％。有益效果(1)本方法是用傅里葉變換近紅外光譜儀快速測定加氫尾油中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴及異構(gòu)烷烴含量。(2)本方法是針對餾分在175℃～500℃的所有加氫尾油樣品。(3)本方法具有簡捷、快速、準確及測試費用低等優(yōu)點。由于傅里葉變換近紅外光譜儀能同時測量、記錄樣品的所有光譜信息，并以更高的效率采集來自光源的輻射能量，從而使它具有比傳統(tǒng)光譜儀高得多的信噪比和分辨率，因而使得樣品測量時間大大減少，樣品測試方法快速；又由于傅里葉變換近紅外光譜儀的光學材料為一般的石英或玻璃，儀器價格較低，操作空間小，樣品大都無需預(yù)處理，不消耗試劑、標準物質(zhì)，且只需取1克左右的樣品，就可以得到所需的數(shù)據(jù)，使樣品測試過程簡捷、環(huán)保、測試費用大大降低；采用偏最小二乘方法及一組已知的同類樣品建立的加氫尾油中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴及異構(gòu)烷烴等含量的模型，可以快速得到殘差小于2m％(質(zhì)量分數(shù)，m％)的測量結(jié)果，且樣品測試時極少受到污染，從而得到精確度很高的定量結(jié)果。附圖說明圖1為建立模型的流程圖。圖2為加氫尾油族組成中鏈烷烴模型的總體指標圖。圖3為加氫尾油族組成中正構(gòu)烷烴模型的總體指標圖。圖4為加氫尾油族組成中異構(gòu)烷烴模型的總體指標圖。具體實施例方式本專利技術(shù)包括測定加氫尾油中鏈烷烴含量的模型、正構(gòu)烷烴含量的模型、異構(gòu)烷烴含量的模型，該方法包括以下步驟1.)收集建模樣品及近紅外光譜數(shù)據(jù)本專利技術(shù)所述各建模樣品為加氫尾油樣品。使用近紅外光譜儀分別測量、采集所述各建模樣品的近紅外光譜信息。2.)建立與校正模型現(xiàn)有技術(shù)近紅外光譜分析法中建立與調(diào)整近紅外定量模型的方法均可用于建立和調(diào)整本專利技術(shù)所述定量模型。本專利技術(shù)所述模型為數(shù)學模型，由于是吸收光譜，本專利技術(shù)使用郎勃特-比耳(Lambert-Beer)定律來關(guān)聯(lián)吸光度及加氫尾油某一族組成。化學值采用中國石油科學研究院研制開發(fā)的色譜-質(zhì)譜連用分析方法測定的加氫尾油族組成中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴及異構(gòu)烷烴的質(zhì)量分數(shù)數(shù)據(jù)；將具有化學值的加氫尾油樣品分為校正集和驗證集；校正集用于建立模型，驗證集不參與建模，用于檢測模型的準確性；校正集光譜經(jīng)過選擇處理后，采用化學計量學方法中的偏最小二乘法，與對應(yīng)的化學族組成數(shù)據(jù)建立定量模型；將建立的定量模型利用德國BRUKER公司的化學計量學軟件-Quant2定量分析軟件進行處理，選擇一個預(yù)測殘差平方和、階數(shù)、光譜的波段處于最佳的模型光譜預(yù)處理方法，再通過偏最小二乘法校正模型； 本專利技術(shù)優(yōu)選基于下述原理建立所有模型由于近紅外光譜中各組分的譜帶重疊嚴重，用單波長數(shù)據(jù)建立的校正曲線必將產(chǎn)生較大的誤差，因此必須利用多波長甚至全譜的光譜數(shù)據(jù)建立校正模型.本專利技術(shù)選用近紅外光譜計量學軟件偏最小二乘法(Partial Least Square，以下簡稱PLS法)建立及校正加氫尾油族組成模型。本專利技術(shù)所述的PLS法是目前在近紅外光譜中應(yīng)用最多的多元校正方法.PLS法可以用全譜或部分譜數(shù)據(jù)，在光譜數(shù)據(jù)降維的同時考慮了被測組分性質(zhì)陣的作用，即將數(shù)據(jù)矩陣分解和回歸交互結(jié)合為一步，得到的特征值向量直接與被測組分或性質(zhì)相關(guān)，而不是與數(shù)據(jù)矩陣中變化最大的變量相關(guān)。如果選擇的校正集具有代表性，PLS模型更穩(wěn)健，且可以使用于復雜的分析體系。3.)校正模型的驗證本專利技術(shù)對建立的校正模型必須通過驗證集樣本的測量來判定模型的質(zhì)量，模型質(zhì)量的好壞常用下述的幾個統(tǒng)計數(shù)字來評定①殘差(e)這是最簡單的指標，即殘差＝化學值-測定值式中，化學值——標準樣品所測定的數(shù)據(jù)測定值——建立的校正模型所測定的數(shù)據(jù)最理想的結(jié)果是對于一組樣品，它們的殘差一部分為正值，一部分為負值，殘差分布在零點上下。②相關(guān)系數(shù)(R)R=Σ(yb-y)2Σ(yb‾-y)2]]>式中y——通過光譜測量及數(shù)學模型預(yù)測的結(jié)果；yb——用標準方法測定的結(jié)果 的平均值。③校正集樣本的標準偏差SEC=Σ(yb-y)2n-m-1]]> 其中n——建模用的樣本數(shù)；m——獨立變量數(shù)(在此為1)。④預(yù)測集樣本的標準偏差SEP=Σ(yb-y)2n-1]]>⑤階數(shù)(Rank)的確定階數(shù)，即主成分數(shù)。在計算的多個階數(shù)中，第一階數(shù)最重要，隨階數(shù)增加，重要程度依此降低，以至到后來的許多主成分反映的是噪音信息，所以存在一個最優(yōu)階數(shù)。若階數(shù)過低，樣品和化學本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用近紅外光譜測定加氫尾油鏈烷烴族組成的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：１．）收集建模樣品及近紅外光譜數(shù)據(jù)：使用近紅外光譜儀分別測量、采集各建模用的烯烴相關(guān)裝置加氫尾油樣品的近紅外光譜信息；２．）建立與校正模型：化學值 采用色譜－質(zhì)譜連用分析方法測定的加氫尾油族組成中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴及異構(gòu)烷烴的質(zhì)量分數(shù)數(shù)據(jù)；將具有化學值的加氫尾油樣品分為校正集和驗證集；校正集用于建立模型，驗證集不參與建模，用于檢測模型的準確性；校正集光譜經(jīng)過選擇處理后，采用化學計量學方法中的偏最小二乘法，與對應(yīng)的化學族組成數(shù)據(jù)建立定量模型；將建立的定量模型利用定量分析軟件進行處理，選擇一個預(yù)測殘差平方和、階數(shù)、光譜的波段處于最佳的模型光譜預(yù)處理方法，再通過偏最小二乘法校正模型；３．）校正模型的驗證：采用交互驗證法來 驗證建立的校正模型，交互驗證是最有用的驗證方法，這種方法試圖使用校正集本身的數(shù)據(jù)去模擬未知樣品集的數(shù)據(jù)，以期評價模型的實際預(yù)能力；４．）分別使用所建模型預(yù)測樣品族組成中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴及異構(gòu)烷烴含量，預(yù)測結(jié)果與色譜－質(zhì)譜連用分析方法 測定的結(jié)果進行比較，若樣品族組成中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴及異構(gòu)烷烴質(zhì)量分數(shù)大于１０ｍ％，則預(yù)測結(jié)果與色譜－質(zhì)譜連用分析方法測定結(jié)果的殘差小于２％；若樣品族組成中鏈烷烴、正構(gòu)烷烴及異構(gòu)烷烴質(zhì)量分數(shù)小于等于１０ｍ％，則預(yù)測結(jié)果與色譜－質(zhì)譜連用分析方法測定結(jié)果的殘差應(yīng)小于１％。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊素，黃賢平，楊蘇平，
申請(專利權(quán))人：揚子石油化工股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：84[中國|南京]