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1绪论1

1.1膜分离技术的发展和理想膜分离过程目标1

1.1.1膜分离技术的发展及应用瓶颈1

1.1.2膜分离过程控制的复杂性4

1.1.3膜分离过程控制技术的现状及存在的问题5

1.1.4理想膜分离过程的概念6

1.2过程控制技术的研究现状6

1.2.1控制理论与过程控制的发展6

1.2.2过程控制系统的发展7

1.2.3面向过程的集成优化控制技术9

1.3本书的意义10

2气体膜分离过程两段流程的控制11

2.1气体膜分离机理分析12

2.1.1气体膜分离原理12

2.1.2气体膜分离过程的数学模型13

2.1.3气体膜分离过程的影响因素15

2.2炼厂气氢回收装置的控制17

2.2.1两段工艺流程18

2.2.2基本控制回路19

2.3 PID参数整定21

2.3.1 PID参数整定原则21

2.3.2 PID参数整定方法22

2.3.3原料气入膜温度的模糊自整定PID控制22

2.4现场应用结果24

2.4.1控制系统稳定性25

2.4.2基于机理模型模拟的操作优化26

2.5本章小结27

3气体膜分离过程中性能指标的软测量技术研究28

3.1神经网络软测量技术28

3.1.1软测量技术29

3.1.2神经网络软测量技术29

3.2 RBF神经网络建模30

3.2.1主导变量和辅助变量的选择30

3.2.2数据采集和处理30

3.2.3 RBF神经网络的建模31

3.3仿真实验32

3.3.1炼厂气氢回收装置的工艺流程32

3.3.2样本的选择33

3.3.3 RBF神经网络模型的训练与校验33

3.4结果与讨论36

3.5软测量模型的在线校正36

3.6本章小结37

4气体膜分离过程单级流程性能参数预测研究38

4.1引言38

4.2炼厂气氢回收膜分离过程单级流程38

4.3过程建模变量确定39

4.4数据采集处理和主元分析39

4.5 RBFNN智能建模与过程性能参数预测41

4.5.1 RBFNN智能建模41

4.5.2过程性能参数预测43

4.6 LSSVM智能建模与过程性能参数预测45

4.6.1 LSSVM智能建模45

4.6.2过程性能参数预测48

4.7本章小结49

5气体膜分离过程两级流程性能参数预测研究51

5.1引言51

5.2基于PCA-LSSVM的气体膜分离过程性能参数预测51

5.2.1炼厂气氢回收过程两级流程51

5.2.2过程建模变量确定52

5.2.3数据采集处理与主元分析52

5.2.4 LSSVM智能建模53

5.2.5过程性能参数预测54

5.3基于PSO-BPNN的气体膜分离过程性能参数预测56

5.3.1天然气脱CO2过程两级流程56

5.3.2过程变量确定与数据采集处理57

5.3.3 BPNN智能建模与过程性能参数预测58

5.3.4 PSO-BPNN建模与过程性能参数预测58

5.4本章小结62

6气体膜分离过程多级流程性能参数在线预测研究63

6.1引言63

6.2基于LSSVM的炼厂气氢回收过程性能参数在线预测63

6.2.1炼厂气氢回收过程三级流程63

6.2.2过程变量选择和数据采集处理64

6.2.3在线模型的建立与校验64

6.2.4过程性能参数预测65

6.3基于LSSVM的天然气脱CO2过程性能参数在线预测68

6.3.1在线模型的建立与校验68

6.3.2过程性能参数在线预测69

6.4本章小结71

7气体膜分离物料平衡过程的控制与优化73

7.1气体膜分离过程的关键控制参数74

7.2物料平衡控制点的比较76

7.3物料平衡的控制78

7.3.1原料气流量的自动控制78

7.3.2渗透气流量的自动控制78

7.3.3物料平衡的控制方向78

7.3.4物料平衡的双重控制79

7.4物料平衡过程优化控制80

7.4.1过程优化与遗传算法81

7.4.2物料平衡过程优化控制算法82

7.5现场应用结果84

7.6本章小结86

8液体膜分离浓缩过程的控制87

8.1影响反渗透和纳滤膜性能的因素87

8.2浓缩过程的工艺流程88

8.2.1定时清洗间歇排料浓缩工艺流程及循环程序89

8.2.2随机清洗连续排料浓缩工艺流程及控制时序90

8.3大豆低聚糖随机清洗连续排料浓缩工艺流程的控制92

8.3.1排料量的SCC二级控制92

8.3.2原料罐液位的选择性控制及PFC预测函数控制93

8.3.3大豆低聚糖浓缩过程先进控制系统97

8.4现场应用结果100

8.4.1现场数据100

8.4.2控制效果100

8.5本章小结101

9膜分离过程全集成优化控制系统设计103

9.1膜分离过程优化控制的意义103

9.2膜分离过程全集成优化控制的基本思想103

9.3膜分离过程全集成优化控制系统的设计原则105

9.4膜分离过程全集成优化控制系统的功能设计105

9.4.1膜分离过程全集成优化控制的目标105

9.4.2膜分离过程全集成优化控制系统的总体结构106

9.4.3炼厂气氢回收过程全集成优化控制系统107

9.5现场应用结果111

9.5.1现场数据111

9.5.2技术经济分析112

9.6本章小结112

结论113

参考文献115

附录 膜分离性能预测120

名词索引122