CN102105782B - 用于烷基化过程分析的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于酸催化剂中的至少一种组分的浓度测定的方法和装置，酸催化剂用于烃转化，含有未知浓度的酸、酸溶性油(ASO)和水。配置成测量酸催化剂的性质的仪器对酸、ASO和水中之一的浓度具有响应度，基本上独立于酸催化剂、ASO和水中其余的浓度。温度检测器配置成产生酸催化剂的温度数据。处理器配置成获取由温度检测器和仪器产生的数据，并用数据与模型结合以测定酸、ASO和水中之一的温度补偿的浓度。可选择地，还可以使用配置成测量液体混合物的其他性质的一个或多个其他的仪器。

Description

用于烷基化过程分析的系统和方法
相关申请 
本申请要求于2008年7月28日提交的且标题为“Multi-Property Measurement”(“多性质测量”)的美国临时申请序列号6I/084,142的权益，该美国临时申请的内容为所有目的以其整体通过引用并入本文。 
技术领域
本发明涉及化学分析，且更具体地涉及烷基化过程分析和控制。 
背景技术
背景信息 
精炼烷基化市场介绍 
全世界四分之一到三分之一的精炼厂运行烷基化单元，烷基化单元把原油精炼工艺中相对低价值的副产物转化成用于生产汽油的高辛烷值组分的烷基化油。决定烷基化经济性的众多控制变量之一是酸催化剂的组成。目前，全球使用氢氟酸(HF)的烷基化单元的数量约为125，而使用硫酸(H2SO4或SA)的约为90。世界上略多于半数的烷基化单元位于北美，在北美，作为轿车的发动机燃料，汽油比柴油受欢迎，从而烷基化油相应地是一种有价值的调和组分。 
烷基化技术的另一个重要的应用是生产LAB(线性烷基苯)，LAB是洗衣清洁剂中使用的重要的原料。然而，在运行的生产LAB(也以吨位生产的)的烷基化单元的总数量与精炼工业相比是相当少的。 
背景：烷基化过程控制 
在精炼工业中烷基化油是最重要的汽油调和组分之一。因为它有非常高的辛烷值，几乎不含硫，并且可用来自流化的催化裂化(FCC)单元的烯属副产物生产，所以烷基化油已被称为精炼厂的黄金。考虑到反应物很少是纯的，以及丙烯有时候混合有烯烃原料，烷基化油实际上包含化合物的混合物而不是如下面理想化的方程式所描述的纯的异辛烷： 
    异丁烷+异丁烯→3，3，5-三甲基戊烷(异辛烷) 
在连续流动过程中产生的异丁烷和异丁烯的化学添加通常通过涉及诸如氟化氢(HF)和硫酸(H2SO4或SA)的强酸的液相催化而实现，尽管固相催化目前正在开发中。 
监测和控制液体酸催化剂的组成，即酸强度和稀释酸的杂质的水平，是与烷基化过程的可盈利的运行相关联的最重要的挑战之一。一种重要的杂质是水，它随着原料流进入过程。虽然以ppm(百万分之)的水平存在，但由于进料速率范围从几千桶/日(bpd)到数以万计bpd，水在酸催化剂中以百分比的水平积累。相比之下，酸溶性油(ASO，如下文所定义)在酸催化剂中积累，ASO是涉及含有硫、氧或共轭双键的原料杂质的反应的副产物。 
HF烷基化 
就HF烷基化(HFA)来说，水一般控制在低于2％的水平以使对单元中设备的腐蚀性最小。另外，在催化剂中溶解的总烃通常维持在约11％-16％的水平以生产需要的品质的烷基化油并最大化过程经济学。在HFA中，通过烷基化单元内的酸再生来控制HF强度，这实质上是一个把HF从较高沸点杂质即水和ASO(酸溶性油，如下文所定义)中分离出来的蒸馏过程。 
如果HF强度减少到低于约80％，副反应会加速并引起被称为酸失控(acid runaway)的状态，这消耗HF并产生大量的ASO。这样的失控很少发生，因为单元操作员通常有时间监测初期的失控并“拉动装料”(“pull charge”)(停止烯烃进料)以在失控状态真正发生前终止过程。然而，这种行动也终止了烷基化油的生产而催化剂被再生。而且酸再生自身具有相关费用，包括运行单元需要的能量、烃副产物的中和与处理以及新的、纯的HF的添加。因此，实时监测和控制催化剂组成的能力允许精炼者避免失控，这降低了运行成本同时还趋于最大化产品品质(辛烷)、产能和维 修或更换腐蚀部件的维护停产(maintenance shutdown)之间的时间。 
SA烷基化 
SA烷基化(SAA)不同于HFA，因为催化剂通常不在精炼厂现场再生，除了极其个别的情况外。HF具有相对低的沸点并可被蒸馏。相比之下，SA基本上是不挥发的，因而不能通过蒸馏来纯化。相反，废酸一般必须通过轨道车运输进行远途处理。因此，与厂区外再生相关的高成本部分抵消了所认为的SA高于HF的安全优势，即SA的低挥发性。 
已知烷基化反应仅当酸强度足够高以致能催化异丁烷与烯烃的反应时发生，当SA的强度由于ASO和水的积累降到低于一定水平时(通常约88％-90％)SA的效力降低。因此，SA烷基化的经济学取决于确切地知道SA变得太弱且必须取出不用的点。例如，如果酸强度≥88.5％时可经济性地生产高品质的烷基化油，则当SA的强度为89％时，将SA取出不用可能代价会非常高。 
酸催化剂的传统分析 
酸催化剂的组成通常通过每天、每周或一周几次手工获得样品在当地精炼厂实验室进行分析来测定。与在精炼厂实验室中常规分析的烃样品相比，由于酸催化剂样品的处理、制备和分析的特殊要求，它的全面分析往往不是简单的。另外，HF由于其挥发性和毒性而存在安全隐患。对于HF和SA两者，组成的综合测定是困难的，至少有两个原因。第一，水分的测量一般依赖于特地修改以中和强酸的卡尔·费歇尔滴定法。第二，ASO不是单一的化合物，而是包括一系列具有相当宽的分子量和沸点的化学相关的化合物，这些化学相关的化合物中的一些(如“轻ASO”)在室温下能快速蒸发。 
分析频率 
鉴于上述困难，精炼者可尽可能少的测试酸以最小化实验室工作量。一些精炼者设法每周分析一次，而在洛杉矶县，CA运行的精炼厂可能根据法规要求而每隔8小时测试HF催化剂一次。虽然较少分析在稳定运行状态下可能是足以允许过程控制的，但对于确定由导致ASO的产生的原料杂质的偶然性涌入所导致的快速变化是不够的。 
分析的再现性和完整性 
结合分析频率的问题，当考虑到安全性把样品量减少到最低时(如在HF催化剂的情况下可能进行的)，则由于获取代表性样品的困难性，实验室测试结果可能不总是可靠的。这进一步增加执行测试方法本身的再现性的困难。并且如果进行测试的技术员没有常规地执行卡尔·费歇尔水分测定，通过滴定测量的酸强度可能是关于催化剂组成已知的仅有的参数，严重限制了操作者优化过程的能力。 
安全性 
如所提及的，HF具有挥发性和毒性。因而，取样、样品处理和测试要按照仔细设计以确保操作者和技术员的安全的检查程序来执行。就HF来说，可有意抑制测试频率以使暴露风险最小化。 
所有这些强调用于常规分析的手工方法的不理想性。已经做出一些尝试用在线测量技术取代手工取样和测试，以促进烷基化单元的高效且安全的操作。然而，到目前为止，这些尝试一般都不令人满意，如由于通过简单的单变量的仪器的不完全的或不准确的测量、或者由于诸如与光谱技术的常规使用关联的过度复杂、低于期望的可靠性和/或相对高的成本。因此，需要存在一种用于实时烷基化过程分析和控制的改进的分析仪系统。 
概述 
根据本发明的一个方面，提供了一种用于流过烷基化过程的液体混合物中的至少一种组分的在线浓度测定的装置，该液体混合物是用于烃转化的酸催化剂，含有未知浓度的酸、酸溶性油(ASO)和水。所述装置包括配置成测量液体混合物性质的仪器，该仪器对酸、ASO和水中之一的浓度具有响应度，基本上独立于酸、ASO和水中其余的浓度。温度检测器配置成产生液体混合物的温度数据；并且处理器配置成获取由温度检测器和所述仪器产生的数据，并用该数据与具有在各种温度下对酸、ASO和水的各种浓度的响应度的模型结合，以测定液体混合物中的酸、ASO和水中之一 的温度补偿的浓度。 
所述装置可包括可通信地连接到所述处理器的过滤器模块，所述过滤器模块可配置成数学上过滤所述温度补偿的浓度。 
在该装置中，所述仪器可包括电导率测量设备。 
该装置可包括流体流动路径，所述流体流动路径可配置成将所述液体混合物以下游方向从烃转化过程中的酸催化剂流输送到所述仪器。 
该装置还可包括另一个仪器，所述另一个仪器可配置成测量所述液体混合物的另一种性质；所述仪器可配置成对所述酸、ASO和水的浓度具有相互不同的响应度；并且其中所述处理器可配置成获取由所述温度检测器和所述仪器产生的数据，并用所述数据与所述模型结合以产生所述液体混合物中的所述酸、所述ASO和所述水的温度补偿的浓度。 
在该装置中，所述另一个仪器可包括密度测量设备。 
该装置可包括分离器，所述分离器可配置成除去不同于所述液体混合物的烃的以气相或液相存在的烃。 
在该装置中，所述仪器、所述另一个仪器和所述温度检测器可包括具有至少三个通道的多通道光谱仪。 
在该装置中，所述至少三个通道可配置成产生与所述液体混合物的三个相互不同的参数相对应的信息。 
在该装置中，所述液体混合物的温度可被推理地确定。 
在该装置中，所述分离器可布置在所述流体流动路径内的至少一个所述仪器处或至少一个所述仪器上游。 
在该装置中，所述分离器可布置在所述流体流动路径内的所述仪器和所述另一个仪器两者的上游。 
该装置可配置成当所述液体混合物连续流过所述流体流动路径时产生所述温度补偿的浓度。 
在该装置中，所述流体流动路径可包括平行的支线并且连续流动的液体混合物在所述支线之间交替。 
该装置可包括一个或多个其他的仪器，所述其他的仪器配置成测量所述液体混合物的一种或多种其他的性质。 
在该装置中，所述仪器和所述另一个仪器都可选自由以下组成的组： 
pH值探头、离子选择性电极、黏度计、折射率探头、β射线测定仪、比重计、电导计、光度计、流量计、含水率测量仪、温度探头(RTD)、NIR检测器、FTNIR检测器、基于过滤器的NIR光度计、UV(紫外线)检测器、拉曼光谱仪、NMR光谱仪、含水率计及其组合。 
在该装置中，所述温度检测器可布置在所述仪器和所述另一个仪器中的至少一个上。 
在该装置中，当测量具有多个已知浓度的酸、酸溶性油(ASO)和水的液体样品时，所述模型可包括来自第一仪器和第二仪器的预期的输出的模型数据集。 
在该装置中，所述酸催化剂中的所述酸可以是氢氟酸(HF)。 
在该装置中，所述酸催化剂中的所述酸可以是硫酸(SA)。 
本发明的另一个方面，提供了一种用于液体混合物中的至少三种性质的在线测定的装置，所述液体混合物含有未知水平的所述性质。所述装置包括第一仪器和第二仪器，第一仪器配置成测量液体混合物的第一性质，第二仪器配置成测量液体混合物的第二性质。第一仪器和第二仪器配置成对性质的水平具有相互不同的响应度。处理器配置成用于获取第一仪器和第二仪器产生的数据，并用该数据与具有在各种温度下对性质的各种水平的响应度的模型结合，以测定液体混合物中的性质的水平。 
本发明的另一个方面，提供了一种用于酸催化剂中的至少一种组分的在线浓度测定的方法，所述酸催化剂用于烃转化，含有未知浓度的酸、酸溶性油(ASO)和水。所述方法包括为仪器提供酸催化剂，该仪器配置成对酸、ASO和水中之一的浓度具有响应度，基本上独立于酸、ASO和水中其余的浓度。为温度检测器提供酸催化剂，并使用所述仪器测量液体混合物的性质。处理器获取由所述仪器和温度检测器产生的数据，并用该数据与具有在各种温度下对酸、ASO和水的各种浓度的响应度的模型结 合，以测定液体混合物中的酸、ASO和水中之一的温度补偿的浓度。 
该方法可包括用可通信地连接到所述处理器的过滤器模块过滤所述温度补偿的浓度。 
该方法可包括使用电导率测量设备形式的仪器。 
在该方法其中，所述提供(a)还可包括为另一个仪器提供所述酸催化剂，所述另一个仪器可配置成相对于所述仪器对所述酸、ASO和水的浓度具有相互不同的响应度；其中所述测量(c)可包括使用所述另一个仪器；所述获取(e)可包括获取来自所述另一个仪器的数据；并且所述确定(f)可包括使用由所述另一个仪器产生的所述数据。 
该方法可包括使用密度测量设备形式的另一个仪器。 
该方法可包括在实现所述测量(c)前分离不同于所述酸催化剂的以气相或液相存在的烃。 
在该方法其中，所述分离可以当以下游方向基本上连续地输送所述酸催化剂时实现。 
在该方法其中，所述分离可使用配置成除去存在于所述酸催化剂中的相分离的烃的分离器而实现。 
该方法还可包括使用具有至少三个通道的多通道光谱仪形式的仪器、另一个仪器和温度检测器。 
该方法还可包括使用多通道光谱仪，其中所述至少三个通道配置成产生与所述液体混合物的三个相互不同的参数相对应的信息。 
该方法还可包括推理地确定所述液体混合物的温度。 
在该方法其中，所述分离可使用经由平行的流动路径的交替的停流而实现。 
该方法可包括从由以下组成的组选择所述仪器和所述另一个仪器： 
pH值探头、离子选择性电极、黏度计、折射率探头、β射线测定仪、比重计、电导计、简单的光度计、流量计、含水率测量仪、温度探头(RTD)、NIR检测器、FTNIR检测器、基于过滤器的NIR光度计、UV(紫外线) 检测器、拉曼光谱仪、NMR光谱仪、含水率计及其组合。 
该方法还可包括从烃转化过程中的酸催化剂流中获得酸催化剂样品。 
该方法可包括使用温度检测器，所述温度检测器布置在所述仪器和所述另一个仪器中的至少一个上。 
该方法还可包括使用模型，在所述仪器用于测量具有多个已知浓度的酸、酸溶性油(ASO)和水的液体样品时，所述模型包括来自所述仪器和所述另一个仪器的预期的输出的模型数据集。 
该方法可使用包括氢氟酸(HF)的酸催化剂。 
该方法可使用包括硫酸(SA)的酸催化剂。 
本发明的又一个方面，提供了一种用于液体混合物的组成的在线浓度测定的方法，所述液体混合物含有未知水平的至少三种组分。所述方法包括为至少第一仪器和第二仪器提供液体混合物，第一仪器和第二仪器对三种组分的水平具有相互不同的响应度，使用第一仪器测量液体混合物的第一性质，并且使用第二仪器测量液体混合物的第二性质。由第一仪器和第二仪器产生的数据被获取并且被用来与具有在各种温度下对组分的各种水平的响应度的模型结合，以测定液体混合物中的至少三种组分的水平。 
本文描述的特征和优势不是包括一切的，并且特别地，考虑到附图、说明书和权利要求，许多另外的特征和优势对本领域技术人员将是明显的。此外，应注意，说明书中使用的语言已被主要选择用于易读性和指导性的目的，而不限制本发明主题的范围。 
附图简述 
图1是HF烷基化催化剂的NIR光谱的图； 
图2是硫酸烷基化催化剂的NMR光谱的图； 
图3是HF催化剂中的组分浓度对时间的图； 
图4是烷基化催化剂中的烃的百分比对HF的百分比的图； 
图5是本发明的酸催化剂分析仪的一个实施方式的示意图，可选择的部分以虚框(phantom)显示； 
图6和图7是本发明的酸催化剂分析仪的可选择的实施方式的与图5视图类似的视图。 
图8是显示本发明的实施方式的校准的流程图；以及 
图9是显示通过本发明的实施方式产生的性质测量的验证的流程图。 
详述 
在以下详述中，参考附图，其形成本文的一部分，且其中作为例证地显示了本发明可以实践的特定的实施方式。充分详细地描述这些实施方式以使本领域内的技术人员能够实践本发明，并且应理解可利用其他的实施方式。还应理解可做出结构上的、程序上的和系统上的改变，而不脱离本发明的精神和范围。另外，为了不使本说明书难以理解，没有详细说明众所周知的结构、线路和技术。因此，以下详述并不是采取限制性的意义，并通过所附权利要求和它们的等同物规定了本发明的范围。为了清晰的阐述，附图中显示的相同特征用相同的参考数字标明，并且如在可选择的实施方式中所示的相似的特征在图中用相似的参考数字标明。 
总体概述 
本公开内容描述了用于在烷基化单元中使用的酸催化剂的(例如，在线)组成测量的系统和方法，所述烷基化单元为目前在世界上的炼油厂中的约30％中运行的类型。与现有的光谱测量技术相比，本发明的实施方式基本上满足被全球精炼者广泛采用的要求：容易实施、分析可靠(准确)、操作可靠(低维护)以及成本效益好。特定的实施方式通过组合两个或更多个相对低成本的传感器设备而确实是那样的，所述传感器设备与常规的光谱仪相比趋于既简单又便宜。正如将会在下文更加详细的讨论，这样的相对低成本的传感器设备的例子包括但不限于Foxboro 871FT环形电导传感器和CFS10 Coriolis流量计，这两个均可从Invensys Systems，Inc.(Foxborough，MA，USA)购买。其他实施方式使得能够在不需要相对复杂的和昂贵的等温样品调节的情况下使用光谱仪。 
在本公开内容中使用时，术语“性质”指的是物质的化学的和/或物理的特征，与其在混合物内的相对浓度无关。术语“计算机”和“处理器”意思是包括工作站、个人计算机、个人数字助理(PDA)、无线电话或任何其他合适的计算设备，包括微处理器、可以布置计算机可读的程序代码(包括指令和/或数据)的计算机可读的介质以及用户界面。术语“数据系统”和“模型”旨在指计算机相关的组件，包括硬件、软件和/或执行的软件。例如，模型可以是但不限于在处理器上运行的进程、包括对象的处理器、可执行文件、执行线程、数学方程式或方程组、程序以及计算机。此外，不同的组件可以定位在一台计算机上和/或在两台或更多台计算机上分配。术语“实时”和“立即响应”(“on-demand”)指的是考虑到系统的处理局限性和对输入的准确响应所需的时间，对外部事件与它们的发生几乎同时(例如，在毫秒或微秒内)的感测和响应，或没有故意延迟。如本文使用的术语“酸催化剂”指的是包括酸(HF或SA)、水和溶解的烃(ASO)的液体混合物(如单相)。应注意酸催化剂的“酸强度”通常定义为酸的浓度，并且当酸自身能够起到催化剂的作用时，实际来看且如在本文使用，酸催化剂被理解为包括三元混合物。本文使用的术语“ASO”或“酸溶性油”指的是已经单独地或与另外的烃组合地在酸中溶解的基本上任何烃，所述另外的烃可以在液体样品或在线过程中已乳化或否则与酸混合。例如，术语ASO(或“聚合物”)主要指的是已溶解、乳化或另外与HF或SA混合以形成在线取样和分析期间仍然继续存在的名义上的单相混合物的烃。相反，酸催化剂样品可含有以相-分离的液体或气体(IB/ps)的形式夹带的轻质烃，其被认为基本上是异丁烷，它们中的任一种均可通过合适设计的设备(如分离器)从大量酸催化剂中容易地除去。 
现在参考图1-9，将更全面地描述本发明的实施方式。 
在线分析方案的标准 
为克服手工取样和测试的问题，本发明人已经寻求一种在线分析方法，该方法是相对容易实施的、可靠的(对于酸的机械性能稳固)、足够准确以支持过程最优化目标、整体设计和操作简单以及成本效益好。 
另外，在线分析仪的安装不应该简单地以一组风险替换另一组。例如，以前没有暴露于HF的维护技术员可能被要求维修HF分析仪。因此，解决分析问题也应该增强安全性和减少操作者暴露的整体危险性。 
信息通道的问题 
可以与本文公开的实施方式一起使用的技术一般分成两类：单通道测量仪器和多通道光谱仪。下表1提供了代表性的比较。 
表1.应用于烷基化催化剂分析的技术的比较 
上文提及的单个仪器相对简单、成本低、容易实施以及功能可靠，但到目前为止通常还不能以所需要的分析准确性提供所有需要的信息。光谱仪相对成本高、复杂、比仪器更难以实施和维护，但通常能够提供所需要的信息。 
因而，这两类常规使用的技术在应用中(比如烷基化催化剂分析)往往提供低价值-仪器，因为便宜但不能提供综合分析；光谱仪，由于安装和维护的不成比例的费用，尤其是它们需要能够把酸催化剂样品维持在恒定温度的相对复杂的样品调节系统。用于酸催化剂的所期望的分析仪应该接近或达到光谱仪的分析性能和仪器的相当低的成本和简单性。因此现有仪器和分析仪的上述清单提出了一个难题。但本发明人已经发现该难题是假难题，是集中于分析仪而不是集中于所要求的信息的结果。 
分析问题 
本发明人不是寻找将执行所要求的多组分分析的单个分析仪，而是已经确定了在线分析酸催化剂所需的信息类型。这种思路首先带来的观察结果是需要三个通道的不同的或独立的信息。为理解这一点，考虑单变量仪器的情况，该仪器的测量的响应R1作为酸(A)、烃(H)和水(W)变化的浓度的函数而改变。在包含百分浓度为A、H和W的这三种组分的化学系统中，R1的方程式可以按如下所写： 
R1＝a1·A+h1·H+w1·W                (1) 
其中a1、h1和w1是特定仪器对混合物中相应组分的响应度。一个方程式含有三个未知数是不能求解的，这是不言自明的。用数学的术语来讲，这个事实解释了为什么测量密度、折射率或电导率的单变量仪器已被证明是不充分的。 
本发明人了解到求解A、H和W所需要的是三个方程式的系统。任何人初始可能会断定，将需要两个另外的仪器来提供两个另外的方程式所需的响应： 
R2＝a2·A+h2·H+w2·W                (2) 
R3＝a3·A+h3·H+w3·W                (3) 
然而，本发明人已经认识到酸催化剂的组成在数学上是有界的，因为三种组分的浓度和是100％。这意味着化学系统只有两个自由度，提示它的组成可通过添加仅仅一个具有响应R2的仪器来确定： 
R1＝a1·A+h1·H+w1·W 
R2＝a2·A+h2·H+w2·W                (4) 
100＝A+H+W 
如果已知一组校准样品的A、H和W，并且如果已记录那些样品的仪器响应R1和R2，则常数ai、hi和wi可确定。其后，通过测量未知样品的R1和R2，可解出方程式(4)的A、H和W。 
分析解决方案的特征 
如果满足两种情况，采用2-通道分析仪，方程式(4)可以提供烷基化催化剂组成的基本上完整的测定。第一，A、H和W相应的响应度ai、hi和wi应该足够不同，以便方程式(4)的解在A、H和W的适用的浓度范围是稳固的。第二，响应R1和R2的改变基本上取决于A、H和W的改变。如果它们不是，暗示将还有由某些化学或物理效应(如组分间的相互作用或温度改变)引起的另一个自由度。然而，正如上文分析问题的分析所教导，已发现这种情况可通过添加另一个仪器来解决，另一个仪器的响应唯一与R1、R2和化学或物理效应有关。 
如果水和包括ASO的溶解的烃被视为溶质而HF或SA被视为溶剂，测量解决方案的本质就清楚多了。当水浓度的变化相对很小，则参考方程式(1)，项w1·W是相对恒定的，在这种情况下化学系统实质上只有一个自由度，因而方程式(1)简化为R1＝h1·H+C。重排以依据R1表达H允许H作为以下的函数而被容易地测量：密度；黏度；电容(物质的介电常数的函数)；折射率；电磁辐射吸收，如微波、红外、近红外；和/或样品在低磁场的无线电信号发射(低场NMR)。然而，实际上，方程式(1)中的项w1·W是非零的并且数量上是可变的，这解释了为什么单独使用的单变量测量设备已被证明不能提供烷基化催化剂的全面表征。 
同样地，如果烃部分是恒定的，为酸中的水所选择的设备可以具有酸催化剂相关的浓度范围的响应函数。例如，参考方程式(2)，常规使用Foxboro 871FT环形电导传感器以测量在没有溶解的烃存在(即H＝0且项a2·A相对恒定)下的HF中低水平的水。但是在三组分酸催化剂系统中项h2·H的数量是非零的且A和H都是可变的，又一次的结论是单通道仪器没有单一的响应。 
两个自由度：光谱证实 
HF催化剂的NIR(近红外)光谱(图1)和SA催化剂的NMR(核磁共振)光谱(图2)证实了催化剂系统的整体简单性。如图1所示，NIR光谱显示了三个区域，其中HF、烃和水的表现是若不是完全分开的则是不同的。虽然这使得强度的直接测量有困难，但一般的数据处理和建模技术，如一阶导数和PLS(偏最小二乘回归)，分别允许在光谱的强度和浓度之间直接相关。如图2所示，NRM分析实际上不太简单，因为光谱仅显示两组主要的峰，这是因为SA中的水不以游离的水存在，而是以与SA的络合物存在。因此SA部分中的水的浓度是作为水对SA峰的位置的影响的函数而确定的。 
图3表明HF酸催化剂是有两个自由度的三组分系统：水的量是低的并且相对恒定，而HF和ASO的浓度按照接近理想的镜像改变。图4进一步强调了对于HF催化剂，酸的浓度和ASO的浓度以近似完美的线性方式相关。 
硬件：仪器和取样 
现转到图5，本发明的实施方式，被称为酸催化剂分析仪或ACA，20，包括温度检测器22、仪器24、以及可选择的一个或多个其他仪器26，如所示沿着流体流动路径28布置。ACA20还包括(如远程)数据系统(处理器)30，该数据系统30配置成获取和处理来自温度检测器22和仪器24、26等的信号，把解释那些信号的模型和催化剂的浓度应用到例如常规的烷基化单元控制系统(未显示)。 
应认识到在一些实施方式中，可以使用仅有单个仪器24的ACA20(例如，除了温度检测器22以外)，比如用来测定流过烷基化过程的烷基化催化剂混合物中的单个组分的在线浓度，烷基化催化剂混合物含有的也就是酸溶性油(ASO)、水和HF或SA。在这样的单个仪器的实施方式中，仪器24配置成当液体混合物(如酸催化剂)流过流体流动路径28时测量它的性质。应注意，特定仪器对液体混合物的三种成分之一的浓度变化的响应基本上独立于其他成分的浓度。在特定的示例性实施方式中，例如，仪器24可以包括电导率检测器，如上述的Foxboro 871FT电导率检测器。如本文所讨论，应认识电导率是与液体混合物中的水的浓度相关的响应，并且基本上独立于酸和ASO的浓度。 
应认识到，仪器24可以包括各种其他类型中的任一种，比如可以对酸(HF或SA)或酸-水部分或ASO的浓度具有响应。例如，仪器24可以是测光的传感器或光度计，包括上文提及的NIR、FTNIR(傅立叶变换NIR)、拉曼和/或MR光谱仪、和/或含水率计(如Weatherford International，Ltd.，Houston，TX的Red Eye  2G含水率计)。作为另一个可选项，仪器24可以是密度测量设备，例如Coriolis流量计(如Foxboro CFS10 Coriolis流量计)，其对由烃含量的变化造成的酸催化剂密度的变化具有响应。在单个仪器的实施方式中使用这样的密度测量设备已显示，如果相分离的异丁烷(IB/ps(液体或气体))的浓度随时间保持相对恒定，则提供酸催化剂中的HF和/或SA的基本上准确的结果。如果IB/ps倾向于显著地改变，那么可能需要分离器，如下面关于可选择的改变所讨论。 
然后由单个仪器24(如电导率检测器或其他单通道设备)和温度检测器(如RTD)22产生的数据可以与模型一起被处理器30使用，以确定感兴趣的特定成分(在这个例子中是水)的温度补偿的浓度。(应注意虽然温度检测器被显示和描述为配置成明确地测定温度(如RTD或类似物)的设备，但温度检测器22还可以包括配置成能够隐式地(implicit)获取温度信息的设备或数据通道，如将在下文更加详细讨论的。)虽然不是必需的，但在特定实施方式中，由处理器30产生的输出可依据本公开内容以本领域技术人员熟悉的方式被过滤(通过可选择的过滤器25)，例如以提供浓度对时间的更平滑的输出曲线，例如，当IB/ps以可以造成瞬时的、随机的改变的水平存在时，在酸催化剂的测量的性质中得到噪声的外观。
如上文所提到的，在上述实施方式的变化中，提供第二仪器可能是期望的。该第二(可选择的)仪器26配置成测量液体混合物的另一种性质，以便仪器24和仪器26对酸催化剂、ASO和水的浓度具有相互不同的响应度。然后处理器30可以获取由温度检测器22和两个仪器24、26产生的数据，并且用数据与模型结合以产生液体混合物中的酸、ASO和水的温度补偿的浓度。在特定实施方式中，仪器24是电导传感器，而仪器26测量密度。 
作为进一步的选项，上文实施方式可以设置有分离器32，其配置成除去不同于液体混合物(酸催化剂)样品流中的烃的、以气相或液相存在的烃(如IB/ps)，其另外表现为单相。如所示，分离器32可以布置在流体流动路径28内仪器24、26中的至少一个或两个处或上游。在特定实施方式中，分离器32配置成以常规方式连续运行，例如，使液体流过流体流动路径28，同时通过合适的回流管路返回较轻的相分离的物质，比如图6所示。使用这样的分离器向仪器和温度检测器提供连续流动的液体样品以允许它们基本上连续地运行，即在数据获取前不必停止流体流动。或者，正如下面关于图7将要讨论的，分离器可并入仪器24、26等中的一个或多个中。 
作为更进一步的选项，本文公开的各种实施方式可以设置有加热器33，比如图5中示意性显示的常规的直列的热交换器。在特定实施方式中，加热器33可以被简单地用于帮助确保，从过程中在38处进入ACA的液体混合物维持在预定的最低温度或预定的最低温度以上。例如，当ACA在冬季条件下运行时，加热器33可能特别有用，比如把液体混合物维持在预定的最低水平以有助于阻止液体混合物在流过流体流动路径28期间的溶出(相分离)。同样如所示，把加热器33放置在分离器32的下游可能是所期望的，以便在热量应用之前除去IB/ps。加热器33还可以用于把样品温度维持在一范围内，该范围内仪器24或26对组分浓度的变化的响应提供所期望的测量分辨率。例如，在与SA烷基化相关的水的水平，已知电导率C的变化作为水浓度W的变化的函数，即dC/dW，随温度升高。因此，并入ACA20的加热器33可以被用来把酸催化剂样品加热到足够提供对SA中的水浓度变化有改进的灵敏度而不使混合物中存在的轻质烃蒸发的温度，例如在典型的过程压力下约40℃。 
另外，虽然加热器33可以如所示的便利地布置成与流体流动路径28在一条直线上，但可以使用能够把液体混合物维持在所期望的预定的温度或所期望的预定的温度以上的基本上任何类型的加热器。例如，在ACA的各种组件布置在可选择的外壳52内的情况下，比如在虚框中所示，加热器33可以是常规的空间加热器，其配置成把外壳52的内部维持在所期望的最低温度或所期望的最低温度以上。 
应认识到，虽然加热器33可以用来把流动路径28内的液体混合物维持在预定的温度范围内，或某一最低温度以上，但这不是本文公开的实施方式所必需的。相反，如上文所提到的，本发明的实施方式使用与模型在处理器30结合的一个或多个温度检测器(或数据通道)22，以提供温度补偿的输出。因此，这些实施方式配置成提供输出，该输出不依赖于当液体混合物流过路径28时将其维持在特定的温度。相反，这些实施方式基本上补偿液体混合物的任何温度，条件是温度保持在预定的范围内以避免在低端溶出以及在高端过度气化、沸腾等。 
现转到图6，在可选择的示例性的实施方式中，ACA 20’的仪器24和26可通信地(communicably)连接到一个或多个发送器34、36，发送器34、36配置成获取来自仪器的数据并把数据传送到处理器30，比如过程控制器或如所示的工作站。在特定实施方式中，发送器34、36可以是 可从Invensys Systems，Inc购买的类型的单一或多变量的发送器。同样如所示，ACA 20’的流体流动路径28在上游端38可通信地连接到烷基化过程40。流体流动路径28在其下游42返回到过程40。 
上述实施方式中还可以设置有通常在流体过程控制领域内的技术人员公知的各种另外的方面，例如，诸如44和46所示的放空(blow down)进口和出口，以使得容易清洗流动路径28，以及压力传感器48以监测操作压力。同样如上文所提到的，分离器32包括配置成使IB/ps返回到过程40的回路50，如所示。 
现转到图7，在另一个实施方式中，ACA 20”包括流体流动路径28’，其包括在流动路径28’的上游端分流并且然后在流动路径28’的下游端再汇合(reconverge)的平行支线60和62。支线60和62各自分别包括旁路截止阀64和66。在这个实施方式中，旁路截止阀64和66配置成彼此相反同步地周期性地开启和关闭。这种构型从而周期性地停止和开始液体混合物流过每个支线60、62，同时聚集的液体混合物(即，支线的上游和下游)基本上连续地流动。 
同样如所示，这个实施方式使得能够使用仪器24’，该仪器具有除去不同于液体混合物(酸催化剂)样品中的烃的、以气相或液相存在的烃(如IB/ps)的整体分离器。该整体分离器从而可以利用交替地开始/停止流体流过支线60，以便当停止流过支线60时有效提供IB/ps从酸催化剂样品中的自分离。就这一点而言，旁路截止阀64可配置成停止流体流过支线60足够长时间，以允许IB/ps与酸催化剂样品分离并且在仪器24’的腔68内积累。然后在阀64开启以重新开始流体流动前，仪器24’可以获取来自酸催化剂70(如在腔68的下部收集的)的数据。由仪器24’提供的数据可以与来自RTD 22的温度数据和模型在处理器30结合(图5)，如上文关于ACA 20所讨论的，以产生烷基化过程的至少一种成分的浓度值。 
在特定的非限制性实例中，仪器24’可以包括含水率计，比如EASZ-1仪回路供电的含水率计(EESiFlo  North America，Mechanicsburg，Pennsylvania USA)，其已经根据本发明的教导被修改成包括以腔68的形式的整体分离器，所述腔68被按尺寸制造且定形以使上述的IB/ps能够定 量积累。该ACA 20”从而提供了对IB/ps的方便的去除，否则所述IB/ps可能在使用单个仪器24’时干扰液体混合物的性质测量，同时提供了酸催化剂的至少一种成分的浓度的温度补偿的测定。 
在上述实施方式的变化中，沿着流体流动路径28’还可以使用一个或多个可选择的仪器26’、26”。例如，可选择的仪器26’可以与仪器24’串联放置，例如在支线60内，或可选择地可以与仪器24’平行布置，例如，如在支线62上的虚框中的26”所示。作为非限制性的实例，仪器26’可以包括Foxboro 871FT环形电导传感器，而仪器26”可以包括密度计，比如SarasotaTM密度计(Thermo Fisher Scientific，Inc.，Sugar Land，TX)。然而应当认识到，可以使用能够测量如上文所讨论的液体混合物的一种或多种成分的性质的基本上任何仪器，同时保持在本发明范围内。还应认识虽然实施方式在本文已被显示和描述为具有除温度检测器以外的一个或两个仪器，但在不脱离本发明范围的情况下可以提供基本上任何数量(N)的仪器。 
注意图6的实施方式与图5的实施方式相似，然而具有可能在一些应用中是所期望的一些另外的方面，比如使其容易维护。例如，以本领域技术人员熟悉的方式，根据在本公开内容，可以使用异丁烷或热烷基化油来从样品流动路径冲洗HF，随后用氮气放空排出以进行最后的吹扫。 
可应用于本文讨论的基本上任一实施方式的可选择的方面还可以包括但不限于以下： 
●样品节流阀以把分析仪系统从样品快速回路中隔开； 
●在节流阀的关闭之后用于(IC4)和氮气的进口(和出口)，以净化系统用于维护； 
●贯穿使用的适当的冶金(如在特定应用中可以优选哈氏合金，但“Carpenter 20”合金可以用于SA设施，且在HF设施中使用的一些组件可以采用低碳钢)； 
●一种布局，使得样品从底部流向顶部以将样品以IB/ps趋于移动的方向转移，而用氮气放空排出是以与在重力下的液体流动相一致 的方式从顶部到底部完成的； 
●系统布局应该消除在净化期间/净化后酸可持续存在的“低洼处”和“隐藏处”； 
●连续流动的分离器32以除去样品流中的IB/ps，没有分离器，则流过传感器的不均匀的样品可导致不稳定的响应，如上文所讨论； 
●可选择的样品节流(SSO)阀(也称为旁路截止阀)64、66(图7)以固定的间隔自动地停止样品流动，例如，如对ACA控制器30编程(用作用于消除由IB/ps造成的不稳定的传感器响应的可选择的策略)以允许IB/ps向上漂浮并且离开传感器，得到单相的样品)； 
●可选择的外壳，比如图5、6的52示意性地所示，用以保护ACA组件不受诸如用空气吹扫和在出口处的HF气体传感器(当测量HF催化剂时)的因素影响； 
●可选择的外壳和/或加热器，当环境温度可能不期望地冷却液态混合物时使用，如上文中所讨论的； 
●流量控制器，可以像孔板一样简单； 
●压力传感器48(图6、7)；以及 
●温度传感器(或数据通道)22，其以集成到任何一个或多个仪器24、26等的独立设备的形式，或以多通道设备的数据通道的形式，用来明确地或隐式地产生液体混合物的温度信息。 
以下是示例性传感器和测量的性质的非限制性的列表，它们可以在本发明的特定实施方式中使用： 
a.Foxboro 871FT(Invensys )电导计； 
b.Foxboro CFS10(Invensys )Coriolis流量计(密度和温度；流量也被监测用以提供分析仪运行的信息，但不用于酸组成的计算)； 
c.Agar Corporation OW-301含水率计(微波)； 
d.Eesiflo International EASZ1水监测器(绝缘体)； 
e.K-Patents PR-01-S过程折射计；以及 
f.低场NMR，即质子共振频率＜50MHz。 
如本文所讨论的，仪器24、24’、26、26’等(以及温度检测器22)在各种实施方式中已经作为单通道、独立的设备被描述。然而，应当认识到，这些各种仪器和温度检测器可以包括基本上任何类型的设备，包括多通道设备，条件是它们具有响应于液体混合物(如酸(HF或SA)、酸-水部分和/或ASO)的任何一种或多种成分的浓度的一个或多个数据通道，如本文描述。例如，诸如上文提及的NIR、FTNIR(傅里叶变换NIR)、NMR和/或拉曼光谱仪的多通道设备可以作为一个或多个设备22、24、24’、26、26’等使用。 
例如，回到参考图5，在特定实施方式中，温度检测器22和仪器24可以采取单个的多通道(如NIR)光谱仪的形式。如上文所讨论的，气/液分离器32可以与NIR光谱仪串联布置以使基本上连续的样品能够流过流动通道28。(同样地，参考图7，同样如上文显示和描述的，温度检测器22、仪器24’和/或仪器26’可以采取修改成包括以平行流动路径排列的整体分离器的单个的多通道光谱仪的形式。)因此，光谱仪的一个通道可以配置成用作检测器22以产生液体混合物的温度信息，而另一个通道可以用作仪器24、24’等以产生与液体混合物的一种组分的浓度相对应的信息，如上文所讨论。在这个方法的变化中，NIR光谱仪的第三个通道可以用于产生如上文描述的关于仪器26、26’等的信息。 
此外，光谱仪的通道22可以不直接产生温度信息，而是用于产生与液体混合物的另一个方面相对应的数据，以便光谱仪的多个(如三个或更多个)通道可以用于收集足以有效地推断液体混合物的温度的信息，如下文更加详细的描述。以这种方式，消除了直接测定液体混合物的温度的需要，例如，以便通道22可以用于收集其他有用的信息。因此，总结这个例子，光谱仪的三个通道相当于设备22、24和26，通道22用于直接的(明确的)或使用模型间接的(推理的)温度测量，如下文更加详细地讨论。 
超过NIR和NMR的标准实施方式的改进 
本文讨论的实施方式或与它们的实施相关的实践的至少三个特征，表现了超过基于常规NMR和NIR光谱学确立的酸催化剂分析的方法的重大改进。第一，在特定实施方式中，如上文所讨论的，分离器32(图5、6)除去IB/ps，这允许连续流动的样品的基本上实时分析。在可选择的实施方式中，比如上文关于图7所显示和描述的，分离器可以并入仪器内，比如在24’，这与具有平行支线60、62的流动路径结合使用，也可以使液体混合物(如酸催化剂样品)能够连续地流动。这与常规的NMR和NIR方法形成对比，常规的NMR和NIR方法通常需要静止的样品，即周期的、频繁的停流以确保任何IB/ps浮起并在进行分析的地方分别清洗样品探头或透射池。把分离器并入样品流动路径从而提供基本上实时和连续的样品分析。 
第二，通过本文讨论的ACA的实施方式的性质预测基本上对样品温度的变化不敏感，因为来自多个通道的响应用于形成性质模型，温度在该模型中是隐式的或明确的变量。合并仪器22、24、24’、26、26’等的响应且目的是跟踪组成的变化的模型，如CFS10(总烃)和871FT(水)，可以用于隐式地或直接地补偿温度，避免需要确保提供用于分析的等温样品的取样系统。 
NIR和NMR光谱表面上的简单掩饰了这样的样品调节系统的复杂性，其可能是基础光谱仪成本的两倍。进行中的NMR的当前技术水平依赖于等温样品。虽然NIR光谱学一般并非如此，但确立的酸催化剂的NIR分析方法毫无疑问是等温的，因为性质模型是等温的，并且样品的光谱响应作为温度的函数变化显著。本发明的实施方式从而可以利用NIR光谱仪而不需要等温样品，比如通过使用如本文描述开发的NIR模型，以隐式地(如推理地)或明确地补偿样品温度。包含与分离器结合以除去相分离的异丁烷的这样的模型的实施方式相对于现有技术，可以显著地减少NIR分析仪系统的安装和维护成本。 
第三，在ACA的各种实施方式中使用的仪器24、24’、26、26’等(和检测器22)具有相对简单、稳固、安装简单和易于投产的核心技术。常规NIR和NMR系统的安装和投产，包括它们的温度调节方法，可能需要数周。相比之下，ACA20、20’、20”等具有相对简单的安装要求，并且投产通常可以在两天内完成。可能更重要的是，代表性的仪器24和26比如 Invensys  CFS10电导计和Invensys  871FT Coriolis流量计的结合的故障前平均时间估计超过29年。 
校准：依据仪器响应的建模浓度 
如在上文以前的部分中(分析问题)所讨论的，本发明的各方面包括两步骤过程，用于基于仪器响应R1和R2获取酸催化剂中的组分的浓度值。概括地说，通过把MODELP应用于对样品所测量的响应来预测性质P： 
P＝MODELp·[R1、R2、R3、...、RN]                (5) 
其中响应R1、R2、R3、...、RN可以在N个不同的单通道仪器上测量，或在单个的N通道光谱仪上测量。图8显示了关于如在表2中所描述收集并然后分析以建立模型的数据的三通道情况的过程，该模型然后应用于通过仪器对未知组成的样品测量的响应R1、R2、R3、...、RN。 
表2.用于三通道分析仪系统的校准数据集的例子 
本文使用的术语“建模”指的是使从多个响应通道获取的响应与校准样品的已知化学组成数学上相关联的过程，结果为“模型”。本文使用的术语“模型”在形式上既不限于诸如方程式(4)或(5)描述的线性方程组，也不限于使用来自仅仅两个仪器的响应R1、R2。相反，“模型”指的是可以包括通过本文所示和描述的实施方式测量的多项变量(参数)以及单独地或结合地预测感兴趣的一种或多种组分性质(浓度)的任何方程式或方程组。 
校准：明确的和隐式的温度补偿 
此外，可以开发模型，以便即使当除了例如组分浓度的变化外，样品 温度的改变对一个或多个输入Ri有直接的影响时，也能够精确地预测性质。参考方程式(1)、(2)和(3)，这将意味着一个或多个值d(ai)/dT、d(h_ i)/dT和d(wi)/dT是非零的。在一种方法中，通过采用来自三个或更多个单通道仪器或来自N-通道光谱仪(N≥3)的响应Ri，可以使预测对温度不敏感。如果方程式(4)被理解为适用于等温条件(dT＝0)，则方程式(6)阐明了添加第三个设备以隐式地处理由温度改变造成的另外的自由度(边界条件A+H+W＝100仍然适用)： 
R1＝a1·A+h1·H+w1·W 
R2＝a2·A+h2·H+w2·W                (6) 
R3＝a3·A+h3·H+w3·W 
条件是R1、R2和R3基本上唯一地与T相关，且在系数ai、hi或wi之间存在足够的变化，合适的多变量的建模方法比如PLS，可以用于得到如方程式(5)所描述为A、H和W提供预测的模型，该模型基本上对温度变化不敏感。这可以称作被动的或隐式的温度补偿。 
在明确的或主动的温度补偿中，模型被开发为把温度作为测量的变量并入。方程式(7)是表达感兴趣的浓度和测量的响应之间的关系的可选择的方式，温度(T)为明确的变量(边界条件仍然适用)： 
A＝a′1·R1+a′2·R2+tA·T 
H＝h′1·R1+h′2·R2+tH·T                (7) 
W＝w′1·R1+w′2·R2+tW·T 
其中T、tA、tH和tW已经分别替换了R3、a′3、h′3和w′3。因此，不管模型是隐式地还是明确地并入温度，用于其中A+H+W＝100的确定的系统的N种性质模型的开发需要至少N种测量的参数。 
校准：数据集的特征 
就校准样品集和校准过程而言，应当注意关于样品和性质值的至少三种观测结果。 
●浓度范围.在特定实施方式中，样品集应包括这样的样品，所述样 品的组成跨越过程将呈现的和分析仪将被要求分析的相关性质值的全部范围。 
●样品组成.在实践的程度上，在特定实施方式中的样品集还应当具有组分浓度的所有可能的组合。 
●温度范围.当目标是开发当温度变化时提供基本上精确的预测的模型时，标准样品一般应当以与组成无关的方式跨越感兴趣的温度的全部范围。 
●数据建模.校准涉及样品群的数据的统计归约(statistical reduction ofdata)。因而，可以使用诸如MLR(多元线性回归)或PLS(偏最小二乘法)和/或本领域技术人员熟知的其他模型方法的多变量统计学建模方法。 
与代表性的实施相关的另外的考虑 
以下是与ACA的各种实施方式的实施有关的实践。 
传感器的校准 
上文提到的CFS10电导计、871FT Coriolis流量计或在本文中ACA的实施方式中使用的任何其他传感器将不被要求直接报告酸百分比、水百分比或有机物(如ASO)百分比。代替地，来自仪器的“未经处理的”响应将用于性质模型的建立和用于使用那些模型的常规的组成预测。因此，来自仪器的信号被收集在公共数据处理设备(如处理器30)，在该设备中模型被应用于预测酸百分比(％)、烃百分比(％)和水百分比(％)。 
为建模产生参考值 
所表明的性质(实验室)值可以来自各种源。可以使用传统的分析方法，其包括获取样品并通过常规的(如，手工的)测试方法在实验室中测试该样品。可选择地，为了发展的目的，或许可能使用从采用光谱分析仪的当前设施中获取的数据。这些数据可以被用来校准本发明的实施方式。 
温度作为分析变量 
如上文所提到的，酸催化剂的分析中采用的常规的过程光谱仪系统， 即NIR(HF)和NMR(SA)通常被设计成控制样品的温度。一般还应了解，要求这样的控制目的是确保样品的光谱响应的再现性，通常已知所述光谱响应作为温度的函数呈现变化。类似地，同样如上文所提到的，并入本发明的实施方式的各种设备也可能具有一些温度依赖性。因而，应当认识到，本文中的实施方式也可以包括这样的常规的样品温度控制。 
然而，同样如上文所讨论的，本发明的特定实施方式通过提供温度补偿消除了对这样的温度控制的需求。该温度补偿可以通过明确地或隐式地获取温度而被提供。例如，温度可以通过使用温度检测器22(图5-7)而明确地获取，和/或通过使用通常并入各种仪器24、26等的温度获取/补偿技术获取。(在这点上，例如，除了流量和密度，上文提及的CFS10电导计还报告样品温度)。本发明的实施方式从而可以包括作为经由独立的温度检测器22测量的变量(如数据通道)的温度。然后，该温度信息可以与上述的数据模型一起使用，以补偿由其他仪器(如其他数据通道)提供的响应/数据中温度依赖的变化。 
可选择地，同样如上文所讨论的，样品温度可以例如通过提供足够数目的基本上相互不同的数据通道(例如对于上文描述的酸催化剂的三个或更多个)而隐式地获取，所述数据通道通过联合使用的各种仪器和/或通过使用诸如上文提到的光谱仪的多通道设备而提供。 
不管使用这些方法中的哪种，本发明的各种实施方式可以使用这种直接的或推断的温度信息来补偿液体混合物的特定温度，以减少或基本上消除诸如通常在光谱分析仪中使用的样品调节(如等温温度控制)的需要。 
验证 
建模后，采用模型通过ACA 20、20’和20”等进行的预测的准确性可以通过图9中描述的过程来验证。 
在实验室值和预测值之间的差的标准偏差，Stdev(D)，有时被称为SEP(预测的标准误差)或RMSEP(预测的均方根标准误差)。SEP仅仅是在实验室值和预测值之间的一致性的量度。在预测值和实验室值两者都具有关联的不确定性的情况下，名称SEP不适当地暗指，差仅是由于预测 值的误差，然而参考值总是具有关联的误差并因此可以被简单称为SE(标准误差)。 
G.另外的考虑 
ReVAP和Alkad添加剂系统(HF烷基化) 
如果还有另一种组分(如诸如ReVAP或Alkad的添加剂)被添加到催化剂中以减少HF的挥发性，分析问题会变得更加复杂。然而，直接测定进行中的催化剂中的添加剂可能不是必要的或有益的，因为其他流通常存在于(如烷基化)单元内，其组成可能更易于测量但其不含有其他成分之一，如ASO。 
可选择的应用 
本发明的实施方式已在本文中被显示和描述为可特别地用于烷基化过程，例如，由于相对于单个仪器的较高准确性和相对于通用的光谱分析仪的较低成本和容易使用的优势。然而，应当认识到，这些实施方式例如通过将两个或更多个完全不同的仪器集成为系统和/或通过使用温度补偿而不是温度调节，而更宽泛地提供多通道多变量分析仪，这以通常更简单、更稳固和更有成本效益的方式提供了多通道光谱仪的多种益处，这样可适合于使用类似于在定量光谱学中应用的技术的技术建立和应用模型。 
可从本发明的实施方式受益的另一个应用的实例可以包括与HF烷基化单元的运行有关的应用。这个应用涉及HF再生塔(把高纯HF推向顶部而把水和聚合物/ASO以用于处理的残渣形式留在底部的蒸馏单元)的控制。该蒸馏单元的目的是从残渣中除去尽可能多的HF以使对腐蚀性物质(caustic material)的需求最小化，所述腐蚀性物质用于中和在处理(如焚烧)前残渣中任何残留的HF。 
因此，残渣可通过例如图5和图6的实施方式而泵送，以测量有机物百分比(％)、HF百分比(％)和水百分比(％)。以这种方式，蒸馏单元的运行可以持续，直至HF百分比(％)达到足够低的水平。 
已描述了本发明的各种实施方式，现将结合下表3和4描述操作的示例性的方法。 
参考表3，提供了液体混合物中的至少一种组分的在线浓度测定的示例性方法，液体混合物是用于烃转化的酸催化剂，含有未知浓度的酸(HF或SA)、酸溶性油(ASO)和水。该方法包括为仪器提供100液体混合物，该仪器配置成对酸、ASO和水中之一的浓度具有响应度，独立于酸催化剂、ASO和水中其余的浓度。把液体混合物提供102到温度检测器。在104测量液体混合物的性质以及在106产生温度数据。在108获取性质和温度数据，并且处理器使用该数据和具有在各种温度下对酸、ASO和水的各种浓度的响应度的模型，以确定110液体混合物中的所述酸、ASO和水中的至少一个的温度补偿的浓度。 
表3 
结合表4描述了前文方法的可选择的方面。如所示，在112，过滤温度补偿的浓度。在114，电导率测量设备可选择地用作仪器。在116，液体混合物可选择地被提供到另一个仪器，其中该仪器配置成对酸、ASO和水的浓度具有相互不同的响应度，并且两个仪器被处理器使用以确定液体混合物的至少两种成分的温度补偿的浓度。在118，密度测量设备可选择地用作另一仪器。在使用仪器进行性质分析之前，可选择地在液体混合物以下游方向基本上连续地被输送之时，将作为不同的相(液体或气体)从大量的酸催化剂中分离的烃从液体样品混合物中可选择地除去120。可选择地，在121，仪器和温度检测器配置成具有至少三个通道的多通道光谱仪，例如，用于产生与液体混合物的三个相互不同的参数相对应的信息，用于液体混合物的明确的或推理的温度检测。在122，使用经由平行的流动路径的交替的停流而实现分离。在124，从烃转化过程中的酸催化剂流(包括HF或SA)中获得液体混合物。在126，使用模型，模型包括在酸、ASO和水的多种已知浓度下来自仪器的预期的输出的模型数据集。 
表4 
应当认识到在上文的实施方式中，如果仪器24、24’、26和26’等对酸催化剂、ASO和水的浓度具有相互不同的响应度，则它们可以并入单个的设备。因此例如，这些仪器可以包括单个的NMR或NIR光谱仪，其能够检测对一个或多个刺激的多个响应，且其取样系统配置有传感器以便测量样品温度，在取样系统没有设计成控制样品温度的情况下则可以用于补偿温度改变。可选择地，取样系统不是主动控制样品温度，而是在宽范围的温度Tn内获得了诸如在表2中所描述的校准数据集的校准数据集，以便温度对响应R1、R2、R3、...、Rn的作用表现在相关的温度范围内的校准数据集中，从而允许酸、ASO和水被建模，而对测量的温度不直接应用修正。 
还应当认识到，虽然本文中的各种实施方式已经被显示和描述为适合于在线使用，例如，通过直接与烷基化过程结合，但这些实施方式还可以在离线模式下使用而不偏离本发明的范围。 
应当注意，上文所讨论的实施方式的各种模块和其他组件，包括处理器30，可配置成硬件、存储在任何合适的计算机可使用的介质(比如ROM、RAM、闪存、相变存储器、磁盘等)中的计算机可读编码和/或其组合，而不偏离本发明的范围。 
应当了解，关于本文描述的实施方式之一所描述的任何特征可以类似地应用于本文描述的任何其他的实施方式，而不偏离本发明的范围。在前述的说明书中，为了说明和描述的目的，已参考具体的示例性实施方式描述了本发明。并不意图无遗漏或将本发明限制于所公开的精确形式。根据本公开内容，可能有许多修改和变化。意图是本发明的范围不被该详细描述限制，而是被其所附权利要求限制。 
上述系统可在各种计算环境中实施。例如，本发明可以在常规的IBMPC或等同物、多节点系统(如LAN)或联网系统(如，因特网、WWW、无线网)和/或常规的过程控制网络中实施。所有与其相关的编程和数据在计算机存储器(静态的或动态的或非易失性的)中存储，并且可被用户以任何常规的计算机存储器、显示器(如CRT、平板LCD、等离子体等)和/或硬拷贝(即打印的)格式检索。本发明的编程可以被计算机系统和/或软件设计领域内的技术人员实施。 

Claims (21)

1.一种用于流过烷基化过程的液体混合物中的至少一种组分的在线浓度测定的装置，所述液体混合物是用于烃转化的酸催化剂，含有未知浓度的酸、酸溶性油(ASO)和水，所述装置包括：
仪器，配置成测量所述液体混合物的性质；
所述仪器配置成对所述酸、ASO和水中的一个的浓度具有响应度，基本上独立于所述酸、ASO和水中的其余的浓度；
另一个仪器，所述另一个仪器配置成测量所述液体混合物的另一种性质；
所述另一个仪器配置成相对于所述仪器对所述酸、ASO和水的浓度具有相互不同的响应度；
温度检测器，配置成产生所述液体混合物的温度数据；
模型，具有在各种温度下对所述酸、ASO和水的各种浓度的响应度；
处理器，配置成获取由所述温度检测器和所述仪器产生的数据，并用所述数据与所述模型结合以确定所述液体混合物中的所述酸、所述ASO和所述水中的所述一个的温度补偿的浓度，并且所述处理器还被配置成获取由所述温度检测器和所述另一个仪器产生的数据，并用所述数据与所述模型结合以产生所述液体混合物中的所述酸、所述ASO和所述水的温度补偿的浓度；
流体流动路径，所述流体流动路径配置成将所述液体混合物以下游方向从烃转化过程中的酸催化剂流输送到所述仪器；以及
分离器，所述分离器配置成除去不同于所述液体混合物的烃的以气相或液相存在的烃；并且
其中，所述仪器、所述另一个仪器和所述温度检测器构成具有至少三个通道的多通道光谱仪。
2.如权利要求1所述的装置，包括可通信地连接到所述处理器的过滤器模块，所述过滤器模块配置成数学上过滤所述温度补偿的浓度。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述至少三个通道配置成产生与所述液体混合物的三个相互不同的参数相对应的信息。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述液体混合物的温度被推理地确定。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述分离器布置在所述流体流动路径内的至少一个所述仪器处或至少一个所述仪器的上游。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述分离器布置在所述流体流动路径内的所述仪器和所述另一个仪器两者的上游。
7.如权利要求5所述的装置，配置成当所述液体混合物连续流过所述流体流动路径时产生所述温度补偿的浓度。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述流体流动路径包括平行的支线并且连续流动的液体混合物在所述支线之间交替。
9.如权利要求1所述的装置，其中当测量具有多个已知浓度的酸、酸溶性油(ASO)和水的液体样品时，所述模型包括来自第一仪器和第二仪器的预期的输出的模型数据集。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述酸催化剂中的所述酸是氢氟酸(HF)。
11.如权利要求1所述的装置，其中所述酸催化剂中的所述酸是硫酸(SA)。
12.一种用于酸催化剂中的至少一种组分的在线浓度测定的方法，所述酸催化剂用于烃转化，含有未知浓度的酸、酸溶性油(ASO)和水，所述方法包括以下步骤：
(a)为仪器提供所述酸催化剂，所述仪器配置成对所述酸、ASO和水中之一的浓度具有响应度，基本上独立于所述酸、ASO和水中的其余的浓度，为另一个仪器提供所述酸催化剂，所述另一个仪器配置成相对于所述仪器对所述酸、ASO和水的浓度具有相互不同的响应度；
(b)为温度检测器提供所述酸催化剂；
(c)使用配置成除去存在于所述酸催化剂中的相分离的烃的分离器来分离不同于所述酸催化剂的以气相或液相存在的烃，其中所述分离当以下游方向基本上连续地输送所述酸催化剂时实现；
(d)使用所述仪器和所述另一个仪器测量所述酸催化剂的性质；
(e)使用所述温度检测器产生所述酸催化剂的温度数据；
(f)用处理器获取由所述仪器、所述另一个仪器和所述温度检测器产生的数据；
(g)用由所述仪器和所述温度检测器产生的数据与具有在各种温度下对所述酸、ASO和水的各种浓度的响应度的模型结合，用所述处理器确定所述酸催化剂中的所述酸、所述ASO和所述水中的至少一个的温度补偿的浓度，并且用由所述另一个仪器和所述温度检测器产生的数据与所述模型结合，用所述处理器确定所述酸催化剂中的所述酸、所述ASO和所述水的温度补偿的浓度；
(h)使用具有至少三个通道的多通道光谱仪形式的所述仪器、所述另一个仪器和所述温度检测器。
13.如权利要求12所述的方法，包括用可通信地连接到所述处理器的过滤器模块过滤所述温度补偿的浓度。
14.如权利要求12所述的方法，包括使用电导率测量设备形式的仪器。
15.如权利要求12所述的方法，还包括使用多通道光谱仪，其中所述至少三个通道配置成产生与所述液体混合物的三个相互不同的参数相对应的信息。
16.如权利要求15所述的方法，还包括推理地确定所述液体混合物的温度。
17.如权利要求12所述的方法，其中所述分离使用经由平行的流动路径的交替的停流而实现。
18.如权利要求12所述的方法，还包括从烃转化过程中的酸催化剂流中获得酸催化剂样品。
19.如权利要求14所述的方法，还包括使用模型，在所述仪器用于测量具有多个已知浓度的酸、酸溶性油(ASO)和水的液体样品时，所述模型包括来自所述仪器和所述另一个仪器的预期的输出的模型数据集。
20.如权利要求12所述的方法，使用包括氢氟酸(HF)的酸催化剂。
21.如权利要求12所述的方法，使用包括硫酸(SA)的酸催化剂。
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