2. 双酚A与环氧氯丙烷投料摩尔比的在线计算与偏差预警

为什么投料摩尔比必须在“起点”就算准

双酚A（BPA）与环氧氯丙烷（ECH）的投料摩尔比决定了后续聚合链长与端基类型。若按质量流量直接投料，原料纯度与含水波动会悄悄改变真实摩尔数，导致配比偏离工艺窗口。本例用“流量×浓度→摩尔流率→累积摩尔量→实时摩尔比”的在线计算链，把配比偏差在进料阶段就暴露出来。

计算约定：以 BPA 为分母，定义实时投料摩尔比 R(t) = n_ECH(t) / n_BPA(t)，其中累积摩尔量由摩尔流率对时间积分得到。工艺监控窗口设为 R_target = 2.00，允许偏差 ±0.05（即 1.95～2.05），超出即预警。

在线计算的关键实现

下面是一段可直接运行的 Python 计算核心，模拟 6 个采样周期的进料数据。它把“流量×浓度修正→摩尔流率→累积→比值→偏差判断”串成一条链，并输出每个周期的比值与预警状态。

M_B, M_E = 228.29, 92.52          # g/mol
R_TARGET, R_TOL = 2.00, 0.05      # 工艺窗口
dt = 1.0 / 60.0                   # 采样周期 1 min，单位 h

# 示例进料数据：(F_B kg/h, P_B %, W_B %), (F_E kg/h, P_E %, W_E %)
samples = [
    (120.0, 99.5, 0.20, 78.0, 99.2, 0.30),
    (120.0, 99.5, 0.20, 78.0, 99.2, 0.30),
    (120.0, 99.5, 0.20, 79.5, 99.2, 0.30),
    (120.0, 99.5, 0.20, 81.0, 99.2, 0.30),
    (120.0, 99.5, 0.20, 81.0, 99.2, 0.30),
    (120.0, 99.5, 0.20, 81.0, 99.2, 0.30),
]

n_B = n_E = 0.0
for i, (FB, PB, WB, FE, PE, WE) in enumerate(samples, 1):
    # 摩尔流率 mol/h：质量流量 × 有效质量分数 ÷ 摩尔质量
    ndot_B = FB * (PB / 100) * (1 - WB / 100) / M_B * 1000
    ndot_E = FE * (PE / 100) * (1 - WE / 100) / M_E * 1000
    n_B += ndot_B * dt
    n_E += ndot_E * dt
    R = n_E / n_B
    dev = R - R_TARGET
    status = "正常" if abs(dev) <= R_TOL else "预警"
    print(f"t={i:>2}min  R={R:.4f}  偏差={dev:+.4f}  {status}")

运行后预期输出（示例数据直接推出，非实测）：前两周期 R≈2.0000 正常；第 3 周期 ECH 流量升至 79.5 kg/h，R 开始上偏；第 4 周期升至 81.0 kg/h 后 R 超出 2.05，触发预警。这说明流量的小幅上调会通过累积效应放大为比值偏差，预警必须在累积量层面判断，而非只看瞬时流量。

偏差阈值与预警逻辑