一种石油树脂生产过程分离方法及系统与流程

本技术涉及石油树脂生产分离，具体涉及一种石油树脂生产过程分离方法及系统。

背景技术：

1、石油树脂是一类合成树脂，通常由石油加工过程中的残渣或馏分提炼合成而来，具有广泛的用途。本发明针对石油树脂中用途最广泛的c5石油树脂进行分析处理，c5石油树脂主要由石油炼制过程中的c5馏分中提取合成而来，被广泛用于橡胶工业、沥青改进和胶粘剂等方面。石油的c5馏分中包含合成c5石油树脂的主要原料间戊二烯，同时还含有其他的成分如环戊二烯、双环戊二烯以及c4、c6馏分含量。

2、其中，环戊二烯和双环戊二烯对c5石油树脂的粘黏性、热稳定性和色相参数影响较大。由于双环戊二烯在石油树脂的聚合过程中易形成凝胶，从而粘连催化剂及助色离子团，使树脂反应不充分出现乳化的现象。环戊二烯则影响石油树脂的色相，如果环戊二烯含量较高聚合生成的石油树脂色相较深，影响产品质量，因此重点需要降低环戊二烯和双环戊二烯的含量，提纯间戊二烯的含量，从而得到高品质的c5石油树脂。

3、在特定的温度和压强下，环戊二烯能够转换为双环戊二烯，再利用双环戊二烯沸点较高的特点采用蒸馏方式实现将两种杂质从c5原料中分离。通常热聚反应釜中采用120~125℃、0.65~0.70mpa的高温高压环境下实现环戊二烯热聚为双环戊二烯，并且利用双环戊二烯沸点较高的特点实现原料提纯。

4、但是，环戊二烯转化为双环戊二烯是一个可逆反应，但是在热聚反应釜中随着原料冷却液回流造成温度不均，因此在反应釜中可能出现不充分不均匀的热聚反应，导致蒸馏分离时蒸馏气包含一定含量的杂质成分。此外，由于原料是混合状态，因此采集到原料的高光谱数据会出现光谱混叠的现象，为原料的成分检测造成困难。

5、综上所述，本发明提出一种石油树脂生产过程分离方法及系统，主要针对反应釜中光谱混叠的光谱数据进行分析，根据反应釜中原料热聚反应的情况获得原料分离效果情况，从而实现对蒸馏冷凝器冷凝液阀门的控制，使其能够根据原料成分含量的情况，调整合适的阀门开合角度，使装置达到较好的分离提纯效果。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种石油树脂生产过程分离方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、第一方面，本发明实施例提供了一种石油树脂生产过程分离方法，该方法包括以下步骤：

3、获取石油树脂生产原料在各采样时刻的高光谱数据；

4、对于高光谱数据各像元，根据像元及邻域内各邻域像元的像元向量之间的差异得到像元邻域内各邻域像元的邻域偏移向量；将像元所有邻域像元的邻域偏移向量的模长组成像元的邻域偏移序列，采用异常检测算法得到像元的邻域偏移序列中的异常值，将像元的邻域偏移序列中的异常值剔除后得到像元的更新邻域偏移序列；根据像元的像元向量及像元的更新邻域偏移序列中邻域像元的邻域偏移向量得到像元的校正像元向量；

5、对于高光谱数据中任意两个像元，根据任意两个像元的校正像元向量之间的关系以及信息熵得到任意两个像元的均衡化互相关系数，将所有的任意两个像元的均衡化互相关系数组成像元均衡化互相关矩阵；

6、对于各采样时刻，根据采样时刻及上一采样时刻的像元均衡化互相关矩阵、高光谱数据中各像元的校正像元向量的分布特征得到采样时刻任意两个像元的相邻分离偏移系数；将采样时刻所有任意两个像元的相邻分离偏移系数组成相邻分离偏移系数矩阵；根据各采样时刻的相邻分离偏移系数矩阵及高光谱数据中各像元的校正像元向量得到原料成分含量系数序列；获取标准石油树脂的高光谱数据；根据各采样时刻时间窗口的原料成分含量系数序列、高光谱数据及标准石油树脂的高光谱数据之间的数据关系得到各采样时刻的原料提纯效果指数；

7、基于各采样时刻的原料提纯效果指数通过神经网络实现对蒸馏冷凝器控制阀的控制，完成石油树脂生产过程的分离操作。

8、优选的，所述根据像元及邻域内各邻域像元的像元向量之间的差异得到像元邻域内各邻域像元的邻域偏移向量，包括：

9、对于像元邻域内各邻域像元，将邻域像元与像元的像元向量差值作为邻域像元的邻域偏移向量。

10、优选的，所述根据像元的像元向量及像元的更新邻域偏移序列中邻域像元的邻域偏移向量得到像元的校正像元向量，包括：

11、计算像元的更新邻域偏移序列的均值；计算像元的更新邻域偏移序列中所有邻域像元的邻域偏移向量的向量之和作为合成向量；将所述均值与合成向量的模长的乘积更新合成向量的模长；

12、将像元的像元向量与合成向量的向量之和作为像元的校正像元向量。

13、优选的，所述根据任意两个像元的校正像元向量之间的关系以及信息熵得到任意两个像元的均衡化互相关系数，包括：

14、计算任意两个像元的校正像元向量的夹角余弦值；

15、计算任意两个像元的信息熵的差值绝对值，将所述差值绝对值作为以自然常数为底数的指数函数的指数；

16、将所述夹角余弦值与所述指数函数的比值作为任意两个像元的相似度量系数；获取任意两个像元的欧式距离；将所述相似度量系数与所述欧式距离的比值作为任意两个像元的均衡化互相关系数。

17、优选的，所述根据采样时刻及上一采样时刻的像元均衡化互相关矩阵、高光谱数据中各像元的校正像元向量的分布特征得到采样时刻任意两个像元的相邻分离偏移系数，包括：

18、计算任意两个像元分别在采样时刻及上一采样时刻对应位置的校正像元向量的余弦值；将任意两个像元的所述余弦值之间的差值绝对值作为采样时刻任意两个像元的偏移系数；

19、计算任意两个像元在采样时刻及上一采样时刻的均衡化互相关系数的差值，将所述差值与所述偏移系数的乘积作为采样时刻任意两个像元的相邻分离偏移系数。

20、优选的，所述根据各采样时刻的相邻分离偏移系数矩阵及高光谱数据中各像元的校正像元向量得到原料成分含量系数序列，包括：

21、对于各采样时刻，将高光谱数据中各像元的校正像元向量在所有波段的反射强度信息的对应位置求和得到第一矩阵；计算所述第一矩阵的f范数与波段数量的比值；

22、将所述比值与相邻分离偏移系数矩阵的f范数的比值作为原料成分含量系数；将所有采样时刻的原料成分含量系数组成原料成分含量系数序列。

23、优选的，所述根据各采样时刻时间窗口的原料成分含量系数序列、高光谱数据及标准石油树脂的高光谱数据之间的数据关系得到各采样时刻的原料提纯效果指数，包括：

24、对于各采样时刻，基于采样时刻时间窗口的原料成分含量系数序列分布得到采样时刻的波动离散性系数；

25、将标准石油树脂的高光谱数据各像元的校正像元向量在所有波段的反射强度信息对应位置求和后得到的矩阵的f范数与波段数量的比值作为树脂标准成分含量系数；

26、获取采样时刻时间窗口的原料成分含量系数序列的均值；计算所述均值与所述树脂标准成分含量系数的差值绝对值，将所述波动离散型系数与所述差值绝对值的比值作为采样时刻的原料提纯效果指数。

27、优选的，所述基于采样时刻时间窗口的原料成分含量系数序列分布得到采样时刻的波动离散性系数，包括：

28、获取采样时刻时间窗口的原料成分含量系数序列中的最小值与最小值的采样时刻值；

29、对于采样时刻时间窗口的原料成分含量系数序列各元素，计算元素的原料成分含量系数与所述最小值的差值，计算元素的采样时刻值与最小值的采样时刻值的差值绝对值，其中，元素不取最小值；

30、将采样时刻时间窗口的原料成分含量系数序列中所有元素的所述差值与所述差值绝对值的比值的均值作为采样时刻的波动离散性系数。

31、优选的，所述基于各采样时刻的原料提纯效果指数通过神经网络实现对蒸馏冷凝器控制阀的控制，包括：

32、将各采样时刻的原料提纯效果指数、各采样时刻的原料成分含量对应的冷凝温度作为lstm神经网络的输入，采用均方差损失函数以及模型优化器adam，输出各采样时刻的阀门开合角度，实现对蒸馏冷凝器控制阀的控制。

33、第二方面，本发明实施例还提供了一种石油树脂生产过程分离系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。

34、本发明至少具有如下有益效果：

35、本发明通过光谱分析仪获取热聚反应釜中的高光谱信息，在高光谱数据中采用划分邻域的方式对光谱信息进行校正，剔除了环境噪声对像元造成的影响；基于校正后的像元向量与任意像元之间的相关性情况构建均衡化互相关系数，从而得到各采样时刻的像元均衡互相关矩阵，用于表征反应釜中的反应充分、均匀的状态，有利于从整体的角度分析反应釜中的反应状态；将每个相邻的采样时刻下反应釜中的差异计算得到反应状态变化，进一步得到了各采样时刻下的相邻分离偏移系数矩阵，从更全面的角度准确表征反应釜反应的充分和均匀情况；

36、通过将各采样时刻的相邻分离偏移系数矩阵与校正后的高光谱数据结合起来，用于表征各采样时刻的原料成分含量系数，即用于表征此刻下反应釜反应中的原料成分含量系数，将所有采样时刻的原料成分含量系数构建原料成分含量系数矩阵，能够根据序列的波动变化情况表征反应釜反应过程中的各个反应阶段，即各采样时刻的状态信息，用于监测原料反应程度；

37、结合标准树脂的额高光谱数据，将反应釜中反应的时间窗口内的原料成分含量系数变化较小、且与树脂标准成分含量系数的差距较小时的作为此刻原料的提纯效果，即得到各采样时刻的原料提纯效果指数，能够精准反应各采样时刻下反应釜中的反应状态，将其输入到神经网络，有利于实时监测、控制石油树脂分离过程中蒸馏冷凝器控制阀，避免因温度差异过大造成的原料凝胶，从而达到高质量高纯度的石油树脂原料。