遗传算法的开发及其在分壁式精馏分离工艺优化中的应用

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1、遗传算法的开发及其在分壁式精馏分离工艺优化中的应用戀重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：田锡军指导教师：魏顺安副教授？专业．化学工程与技术学科门类：化学工程重庆大学化学化工学院二〇—ｂ年Ｈ月ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＧｅｎｅｔｉｃＡｌｏｒｉｔｈｍｓｉｎＤｉｖｉｄｉｎＷａｌｌＣｏｌｕｍｎｓｇｇＳｅｐａｒａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓ響ＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＣｈｏｎｇｑ

2、ｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎＰａｒｔｉａｌＦｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢｙＴｉａｎＸｉｕｎｊＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂＡｓｓ．Ｐｒｏｆ．ＷｅｉＳｈｕｎａｎｙＳｅｃｉａｌｔ：ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｐｙｇｇＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｏｆｇｇＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅ

3、ｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｒｉｌ２０１７ｐ重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着科学技术的发展，人类对能源的需求日益增加，而能源危机又使能源价格大涨，这使得企业不仅需要寻求可替代能源，而且需要迫切解决节能技术问题。一化工是对能源最为依赖的行业之，而其中精馏过程是炼油、石化和化工生产过程中的高能耗生产单元，对精馏过程的工艺优化、装备集成是节能降耗和提高效益的有效手段。一直是科研与企业研究的重点和热点一般化工模拟的最优化问题。传统优化一

4、是单目标优化方法，在其他变量确定情况下，改变单变量，寻找最优值，对于单极值问题，传统优化方法通常情况下可解决其优化问题，对于化工过程，。然而较多的为多目标优化问题，对于多目标优化算法的研究更具有实用价值。传统优ＡｌＰ化，比如ｓｐｅｎｐｕｓ自带的ＳＱ优化算法，是从单个初始值迭代求最优解的，容易误入局部最优解，而且还会遇到很大的收敛问题。分壁式精馏塔由于操作变量较多，变量之间的耦合作用较强，相对普通精馏过程，很难通过传统的优化算法来实现过程优化一，因此人们常常通过对个或者几个

5、变量的灵敏度分析来逐步实现过程的优化问题，这为化工模拟的计算带来较大麻烦。智能优化算法可以很好的避免这些问题，它通过全局搜索可以跳出局部最优一并收敛到个点之间有个较好的平衡，从而实现找到全局最优点。智能优化算法（如遗传算法）从串集开始搜索，覆盖面大，利于全局择优。基于此本课题提出将ＭＡＴＬＡＢ结合ＡＳＰＥＮ，构建了基于流程模拟器与遗传算法相结合的多目标优化算法。本文的主要工作包括以下内容：①学习总结了各种优化算法，阐述了多目标优化算法的研究背景和意义，以及国内外

6、的研究现状。②介绍了多目标优化问题的相关概念与定义，详细的描述了遗传算法的相关知识，并将ＭＡＴＬＡＢ结合ＡＳＰＥＮ，提出了基于流程模拟器与遗传算法的多目标优化算法。③将提出的优化方法应用于分壁式精馏塔的精馏操作优化中，大大的提高了精馏的节能效率。在叔丁醇水体系以及ＢＴＸ体系的分离优化中，通过模拟和经济评价验证了所建立的基于遗传算法的优化算法体系的可靠性和鲁棒性，相对于Ａｓｐｅｎ原有优化，可以将节能效率提高到２０％以上。关键词，遗传算法，ＡＰｌ，：多目标优化ｓｐｅｎ

7、ｕｓ分壁式精馏塔Ｉ重庆大学硕士学位论文英文摘要ＡＢＳＴＲＡＣＴＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｈｕｍａｎｄｅｍａｎｄｆｏｒｅｎｅｒｇｙｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｒｉｓｉｓｔｈａｔｍａｋｅｅｎｅｒｒｉｃｅｓｒｏｓｅ，ｓｏｅｎｔｅｒｒｉｓｅｓｎｏｔｏｎｌｇｙｐｐｙｎｅｅｄｔｏｓｅｅｋａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆｅｎｅｒｇｙ，ｂｕ

8、ｔａｌｓｏｎｅｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆ－ｉｔｈｎｏｌｏｉｔｌｅｎｅｒｇｙｓａｖｎｇｅｃｇｅｓｕｒｇｅｎｙ．Ｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙｉｓａｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｒｏｃｅｓｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｒｏｃｅｓｓｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｏｒｔａｎｔｅｎｅｒｃｏｎｓｕｍｅｒｉｎｐ，ｐｐｇｙｏｉｌｒｅｆｉｎｉｎ，ｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍ