近紅外光譜在煉油和化工領(lǐng)域的研究與應(yīng)用實踐

第1章概述 001
1.1近紅外光譜的發(fā)展歷程001
1.2近紅外光譜產(chǎn)生機理003
1.3近紅外光譜吸收譜帶的解析007
1.3.1C—H的吸收譜帶008
1.3.2O—H的吸收譜帶014
1.3.3N—H的吸收譜帶018
1.3.4C=O、P—H和S—H的吸收譜帶019
1.3.5復(fù)雜物質(zhì)的吸收譜帶021
1.4近紅外光譜定量分析原理023
1.5近紅外光譜分析技術(shù)的特點025
1.6近紅外光譜在石油煉制和化工領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀026
1.6.1引言026
1.6.2油氣分析029
1.6.3化工品分析040
1.7近紅外光譜標(biāo)準(zhǔn)方法043
參考文獻(xiàn)045
第2章近紅外光譜儀器 052
2.1儀器的基本構(gòu)成052
2.2分光類型053
2.2.1濾光片型053
2.2.2發(fā)光二極管型054
2.2.3光柵色散型054
2.2.4傅里葉變換型054
2.2.5聲光可調(diào)濾光器型055
2.2.6陣列檢測器型056
2.2.7其他類型056
2.3測樣附件057
2.3.1透射和透反射附件058
2.3.2漫反射測樣附件058
2.3.3漫透射和漫透反射附件060
2.4儀器的性能指標(biāo)061
2.4.1波長范圍061
2.4.2分辨率061
2.4.3波長準(zhǔn)確性062
2.4.4波長重復(fù)性062
2.4.5吸光度準(zhǔn)確性062
2.4.6吸光度重復(fù)性062
2.4.7噪聲063
2.4.8雜散光063
2.5儀器的應(yīng)用類型063
2.5.1實驗室型儀器063
2.5.2便攜式儀器063
2.5.3在線型儀器064
2.6微小型近紅外光譜儀器應(yīng)用進(jìn)展065
2.6.1農(nóng)業(yè)與林業(yè)065
2.6.2食品與藥品067
2.6.3煉油與化工069
2.6.4刑偵安全070
2.6.5其他070
2.6.6展望071
參考文獻(xiàn)072
第3章化學(xué)計量學(xué)方法與軟件 080
3.1引言080
3.2常用的化學(xué)計量學(xué)方法081
3.2.1光譜預(yù)處理方法081
3.2.2波長篩選方法082
3.2.3異常樣本的識別方法084
3.2.4樣本的選擇方法086
3.2.5定量建模方法087
3.2.6定量模型評價方法090
3.2.7模型傳遞方法094
3.3定量模型建立與驗證流程094
3.3.1樣本的收集095
3.3.2代表性樣本的挑選095
3.3.3光譜測定096
3.3.4基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的測定097
3.3.5定量校正模型的建立097
3.3.6定量校正模型的驗證097
3.3.7校正模型適用性判據(jù)的建立098
3.3.8常規(guī)分析與模型的更新098
3.4RIPP化學(xué)計量學(xué)軟件100
3.5化學(xué)計量學(xué)方法新進(jìn)展104
3.5.1光譜預(yù)處理方法104
3.5.2變量選擇和數(shù)據(jù)降維方法106
3.5.3多元定量和定性校正方法108
3.5.4模型傳遞與模型維護(hù)方法111
3.5.5多光譜融合方法112
3.6化學(xué)計量學(xué)方法在石油分析中的應(yīng)用進(jìn)展114
3.6.1色譜115
3.6.2質(zhì)譜116
3.6.3核磁共振譜117
3.6.4其他分析技術(shù)117
3.6.5小結(jié)118
參考文獻(xiàn)118
第4章近紅外光譜在線分析技術(shù) 132
4.1概述132
4.2在線分析系統(tǒng)的構(gòu)成134
4.2.1硬件134
4.2.2軟件及模型139
4.3在線分析系統(tǒng)的性能評價141
4.4在線分析項目的實施143
4.5在線分析項目的管理與維護(hù)145
4.5.1管理145
4.5.2驗證和維護(hù)146
參考文獻(xiàn)147
第5章近紅外光譜在重整裝置中的研究與應(yīng)用 149
5.1應(yīng)用基礎(chǔ)研究149
5.1.1重整生成油詳細(xì)烴組成的預(yù)測分析149
5.1.2石腦油單體烴的預(yù)測分析研究153
5.1.3基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性對預(yù)測結(jié)果影響的研究155
5.1.4遺傳算法用于波長篩選的研究159
5.1.5樣品溫度穩(wěn)健校正模型的建立162
5.1.6小波變換提取定量建模信息的研究170
5.1.7小波變換結(jié)合多維校正方法的研究176
5.1.8普魯克分析用于不同儀器光譜傳遞的研究180
5.1.9基于目標(biāo)因子分析的模型傳遞方法研究185
5.1.10消除在線多通道光譜間差異的研究189
5.2一種新型在線近紅外光譜分析儀的研制197
5.2.1引言197
5.2.2分析儀構(gòu)造設(shè)計與光學(xué)原理197
5.2.3主要技術(shù)指標(biāo)與特征199
5.2.4幾個關(guān)鍵實驗結(jié)果200
5.2.5工業(yè)應(yīng)用203
5.2.6小結(jié)204
5.3在重整中型裝置上的應(yīng)用204
5.3.1儀器系統(tǒng)及其安裝204
5.3.2分析模型的建立207
5.3.3準(zhǔn)確性和重復(fù)性209
5.3.4在線應(yīng)用210
5.3.5小結(jié)211
5.4在重整工業(yè)裝置上的應(yīng)用211
5.4.1在線近紅外光譜分析系統(tǒng)211
5.4.2分析模型的建立與評價213
5.4.3在線分析運行效果216
5.4.4小結(jié)216
參考文獻(xiàn)217
第6章近紅外光譜在MTBE裝置中的研究與應(yīng)用 220
6.1支持向量回歸建立醇烯比預(yù)測模型的研究220
6.1.1樣本與方法220
6.1.2PLS方法結(jié)果221
6.1.3SVR方法結(jié)果223
6.1.4與ANN方法比較223
6.1.5小結(jié)224
6.2在MTBE工業(yè)裝置上的應(yīng)用224
6.2.1樣本與方法224
6.2.2在線分析系統(tǒng)的設(shè)計與集成225
6.2.3在線分析系統(tǒng)的實驗室考核226
6.2.4在線應(yīng)用研究228
6.2.5工業(yè)應(yīng)用230
6.2.6小結(jié)230
參考文獻(xiàn)231
第7章近紅外光譜在S Zorb裝置中的應(yīng)用 232
7.1在線分析系統(tǒng)配置232
7.1.1系統(tǒng)概述232
7.1.2在線光譜儀與預(yù)處理系統(tǒng)233
7.2在線分析模型的建立234
7.2.1樣本與方法234
7.2.2模型的建立235
7.3在線分析運行效果237
7.4小結(jié)240
參考文獻(xiàn)240
第8章近紅外光譜在汽油調(diào)和裝置中的研究與應(yīng)用 241
8.1汽油近紅外光譜數(shù)據(jù)庫的建立241
8.1.1建庫的實驗條件241
8.1.2催化裂化汽油數(shù)據(jù)庫242
8.1.3成品汽油數(shù)據(jù)庫246
8.1.4小結(jié)250
8.2自動檢索算法在建立汽油預(yù)測模型中的應(yīng)用250
8.2.1樣本與方法251
8.2.2校正模型的建立251
8.2.3預(yù)測分析255
8.2.4小結(jié)256
8.3PLSRR-ELM建立辛烷值模型的研究256
8.3.1理論與算法257
8.3.2樣本與方法259
8.3.3光譜區(qū)間選擇260
8.3.4模型參數(shù)優(yōu)化261
8.3.5方法比較263
8.3.6小結(jié)265
8.4在汽油調(diào)和裝置中的應(yīng)用265
8.4.1在線分析系統(tǒng)開發(fā)267
8.4.2在線模型的建立與驗證270
8.4.3推廣應(yīng)用272
8.4.4小結(jié)274
參考文獻(xiàn)275
第9章近紅外光譜在柴油分析中的研究與應(yīng)用 277
9.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測柴油閃點的研究277
9.1.1原理與策略277
9.1.2樣本與方法278
9.1.3ANN模型的建立與評價278
9.1.4小結(jié)281
9.2柴油近紅外光譜數(shù)據(jù)庫的建立281
9.2.1建庫的實驗條件281
9.2.2分析模型的建立282
9.2.3預(yù)測分析284
9.2.4小結(jié)284
9.3LTAG加氫單元原料和產(chǎn)品組成的快速分析及應(yīng)用285
9.3.1樣本與方法285
9.3.2數(shù)據(jù)處理及建模286
9.3.3準(zhǔn)確性和重復(fù)性分析287
9.3.4在煉廠中的應(yīng)用288
9.3.5小結(jié)289
9.4虛擬光譜方法預(yù)測LTAG原料與產(chǎn)物烴組成的研究290
9.4.1樣本與方法290
9.4.2PLS方法結(jié)果291
9.4.3虛擬光譜識別方法結(jié)果291
9.4.4小結(jié)294
9.5預(yù)測生物柴油主要組成的研究294
9.5.1樣本與方法294
9.5.2生物柴油的光譜解析295
9.5.3文冠果油單原料油模型與驗證296
9.5.4多種原料油模型與驗證297
9.5.5方法的適用性和重復(fù)性研究297
9.5.6小結(jié)299
參考文獻(xiàn)299
第10章近紅外光譜在潤滑油基礎(chǔ)油生產(chǎn)裝置中的研究與應(yīng)用 301
10.1預(yù)測基礎(chǔ)油黏度及黏度指數(shù)301
10.1.1樣本與方法302
10.1.2黏度分析模型的建立302
10.1.3黏度指數(shù)分析模型的建立308
10.1.4小結(jié)309
10.2潤滑油加氫異構(gòu)裝置上的應(yīng)用309
10.2.1在線分析系統(tǒng)配置310
10.2.2在線分析模型建立311
10.2.3在線運行效果313
10.2.4小結(jié)318
參考文獻(xiàn)319
第11章原油快評技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用 320
11.1原油近紅外光譜數(shù)據(jù)庫的建立321
11.1.1樣本與方法321
11.1.2原油主要性質(zhì)的預(yù)測分析322
11.1.3小結(jié)325
11.2原油種類快速識別的研究325
11.2.1算法原理326
11.2.2識別參數(shù)的選擇326
11.2.3未知原油的識別328
11.2.4混兌原油的識別329
11.2.5小結(jié)331
11.3預(yù)測原油混兌比例的研究331
11.3.1算法原理331
11.3.2樣本與方法333
11.3.3混兌油的光譜分析334
11.3.4混兌比例校正模型的建立334
11.3.5預(yù)測驗證分析335
11.3.6小結(jié)336
11.4庫光譜擬合方法用于原油評價的研究336
11.4.1方法原理337
11.4.2原油光譜的擬合結(jié)果339
11.4.3性質(zhì)預(yù)測分析340
11.4.4小結(jié)342
11.5原油快評技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用342
11.6Web版原油快評技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用344
11.7配方原油技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用346
11.7.1配方原油技術(shù)的實施流程348
11.7.2類阿曼原油的配方設(shè)計348
11.7.3工業(yè)應(yīng)用試驗352
11.7.4小結(jié)353
參考文獻(xiàn)353
第12章近紅外光譜在蒸汽裂解裝置中的應(yīng)用 355
12.1在線近紅外分析系統(tǒng)的設(shè)計與安裝356
12.1.1系統(tǒng)概述356
12.1.2技術(shù)規(guī)格及功能356
12.1.3現(xiàn)場安裝358
12.2在線分析模型的開發(fā)358
12.2.1石腦油在線分析模型的建立358
12.2.2加氫裂化尾油在線分析模型的建立360
12.3在線分析系統(tǒng)的運行361
12.4小結(jié)363
參考文獻(xiàn)363
第13章近紅外光譜在聚丙烯裝置中的研制與應(yīng)用 365
13.1聚丙烯專用分析儀的研制365
13.1.1專用分析儀的設(shè)計365
13.1.2專用分析儀的主要技術(shù)參數(shù)367
13.1.3專用分析儀的應(yīng)用368
13.1.4小結(jié)369
13.2聚丙烯在線分析系統(tǒng)的研制與應(yīng)用369
13.2.1硬件系統(tǒng)的方案設(shè)計370
13.2.2現(xiàn)場安裝測試與應(yīng)用371
13.2.3小結(jié)373
參考文獻(xiàn)374
第14章近紅外光譜在PAO分析中的應(yīng)用研究 375
14.1樣本與方法375
14.1.1樣本來源375
14.1.2光譜采集376
14.1.3校正集與驗證集376
14.2單光譜模型376
14.2.1NIR光譜模型376
14.2.2FT-IR光譜模型377
14.2.3Raman光譜模型378
14.2.43種光譜模型的比較379
14.3光譜融合模型382
14.3.1低層融合模型382
14.3.2中層融合模型383
14.3.3高層融合模型385
14.3.4SO-PLS融合模型386
14.3.5N-PLS融合模型388
14.4小結(jié)389
參考文獻(xiàn)390
第15章近紅外光譜在雙氧水生產(chǎn)裝置中的應(yīng)用 392
15.1偏最小二乘建模393
15.1.1建模樣品及數(shù)據(jù)集393
15.1.2光譜采集393
15.1.3模型建立與評價394
15.2隨機森林建模395
15.2.1建模樣品及數(shù)據(jù)集396
15.2.2RF校正模型的建立397
15.2.3氫效和氧效RF混合模型效果397
15.2.4萃余RF分析模型效果398
15.3在線工業(yè)應(yīng)用試驗399
15.3.1在線近紅外分析系統(tǒng)399
15.3.2在線分析結(jié)果準(zhǔn)確性評價401
15.3.3在線分析模型重復(fù)性評價403
15.4小結(jié)403
參考文獻(xiàn)404
第16章近紅外光譜在成品油管道輸送中的應(yīng)用 405
16.1實驗室模擬混油界面檢測405
16.1.1硬件系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)405
16.1.2混油界面檢測系統(tǒng)模擬裝置搭建407
16.1.3同種油品模擬407
16.1.4汽油-柴油過渡408
16.1.5柴油-汽油過渡408
16.2工業(yè)管道混油界面檢測試驗410
16.2.1硬件配置410
16.2.2試驗方法410
16.2.3混油界面檢測410
16.3小結(jié)411
參考文獻(xiàn)412
第17章中紅外光譜在原油及油品分析中的應(yīng)用 413
17.1二維紅外相關(guān)光譜在原油快速識別中的研究413
17.1.1二維相關(guān)光譜算法414
17.1.2樣本與方法415
17.1.3識別參數(shù)的選擇417
17.1.4混合原油的識別417
17.1.5小結(jié)418
17.2中紅外光譜預(yù)測原油酸值的研究419
17.2.1樣本與方法419
17.2.2模型建立與驗證420
17.2.3方法的重復(fù)性421
17.2.4小結(jié)422
17.3中紅外光譜預(yù)測汽油二烯值的研究422
17.3.1樣本與方法422
17.3.2譜圖解析423
17.3.3模型建立與驗證424
17.3.4小結(jié)426
17.4中紅外光譜預(yù)測潤滑油新油堿值和酸值的研究426
17.4.1樣本與方法426
17.4.2校正模型的建立427
17.4.3模型的驗證429
17.4.4小結(jié)430
17.5中紅外光譜預(yù)測渣油組成和多種物化性質(zhì)的研究431
17.5.1樣本與方法431
17.5.2分類與判別研究432
17.5.3渣油四組分的校正與驗證435
17.5.4渣油其他物化性質(zhì)的校正與驗證436
17.5.5小結(jié)437
參考文獻(xiàn)438
第18章近紅外光譜分析技術(shù)展望 439
18.1硬件439
18.2化學(xué)計量學(xué)方法與軟件440
18.3應(yīng)用的拓展與深入441
參考文獻(xiàn)443
索引 445