氧化铝生产碳酸化分解过程操作参数优化设定及控制策略研究

摘要

在烧结法生产氧化铝过程中，铝酸钠溶液碳酸化分解(简称碳分)是生产过程中的关键生产工序之一，经过上游脱硅工序后的铝酸钠溶液与输入的二氧化碳进行化学反应，生产出满足质量指标的氢氧化铝。碳分过程是气、液、固三相化学反应过程，具有多变量、非线性、强耦合、大惯性和大滞后的特点。
　　 碳分过程生产设备每组由六个反应槽组成，各槽的分解率逐渐增大，形成分解率梯度。它是重要的工艺指标，必须对操作参数进行优化设定，保证达到要求的分解率梯度。在深入分析碳分过程机理的基础上，基于现场检测数据，综合考虑影响分解率的因素，应用主成分分析法(PCA)对影响因素进行降维处理，采用神经网络建立了分解率梯度模型，提高了模型的精度和泛化能力。通过调整影响分解率的操作参数，使中间槽分解率满足约束范围，末槽分解率达到最大值。采用遗传算法获取操作参数的优化设定值。
　　 针对碳分过程具有非线性、强耦合、大滞后、反应机理复杂的特点，采用专家控制系统，根据上游脱硅工序的铝酸钠溶液成分，调整操作参数的优化设定值，既保证氢氧化铝产品的质量，又提高了产量。建立了各槽的控制回路专家规则库，实现了对分解率的优化控制。