基于主元分析与模糊C均值聚类的丙烯睛反应器优化

基于主元分析与模糊C均值聚类的丙烯睛反应器优化
Optimizing Acrylonitrile Reactor Basedo nP rincipalC omponentA nalysis
and Fuzzy C-Means Cluster
李 永耐 搏 爱 平
(华 东 理 工 大 学 自 动化 研 究 所 ， 上 海 200 23 7)
摘要鉴于主元分析法的降维特性和模糊C均值聚类算法良好的分类性能，本文在丙烯睛反应器操作参数的优化中，结合这两种
方法，将主元分析处理后的数据作为新的样本输入，利用模糊C均值聚类算法进行优化操作。在保留原有信息的基础上，去除了冗余
数据，加快了聚类速度。实验表明，混合算法的聚类结果比单纯的基于聚类优化的方法能较好地对操作参数的优化起指导作用。
关键词聚类主元分析丙烯睛优化操作
Absh2ct Becauseth ep rincipalco mponentan alysis( PCA)ca nd orpd imensionsfu zzyC -meansc luster( FCM)o fersg oodc lassifyingc apability,th e
author combines these two methods for the operation optimization of the acrylonitrile reactor. The data processed切PCA become the new inputs of FCM,
then optimized场using FCM. On the basis of reserving the original data, the method not only removed the redundant data, but also made the speed of
clustering faster. The result of this combined algorithm is better than that of pure cluster, and guiding optimization of operational parameters

丙烯睛生产工艺上海 石 油 化工股份有限公司的年产5万吨丙烯睛装置，采用美国标准石油公司Sohio的生产工艺，用丙烯、氨、空气为原料，在A,B反应器中一次直接氧化制取丙烯睛。丙 烯睛 反 应器优化的目的是提高反应器出口丙烯睛的收率(%)，即生成的丙烯睛摩尔数与进人反应器的丙烯摩尔数之比，它的高低直接影响整个装置的经济效益。在催 化 剂 确定之后，根据对丙烯睛工艺的分析，我们将反应压力(MP)、段温度(℃)、纯丙烯量(Nm3/h),空比(MOO,氨比(tool)、反应线速(tn/s)、触媒量(t)选作优化变量。在优 化 操 作过程中充分考虑这些变量的特性及其相互之间的关系，进行适当的数据处理，以便于简化优化过程。
2 主元分析与模糊C均值聚类
2.1 主元分析
主元 分 析 [6]是一种典型的统计模式识别方法。该方法的基本原理是从观测变量内部的相互关系来整理信息，将测量变量加以适当的正交变换依次找出相互关联性高的变量组，实现观测数据向低维的压缩，使数据的构造容易解释，只要用少数几个新变量(主成分)就可以大致反映出所研究的对象。