基于混整空间粒子群算法的精馏塔优化设计

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1、万方数据基于混整空间粒子群算法的精馏塔优化设计冷凝器传热系数，kW／(K·m2)换热器设备投资因数换热器总成本，$换热器资本投资费用因数设备投资费用，$年度总费用，$空塔气速，m／s液泛气速，m／s液体喷淋密度，m3／(m2．h)最小液体喷淋密度，m3／(m2．h)粒子位置维度粒子步长粒子历史最优位置粒子全局最优位置惯性权重粒子学习因子粒子速度最大值迭代次数瓯口巳‰％眦狮砂13‰xDv见珞缈”‰，万方数据青岛科技大学硕士论文．i上—●一月lJ吾分离过程是化工生产中的重要组成部分，在生产成本中占有很大的比例。而在各种分离技术中，精馏是应用最为广泛最重要的分离技术之一。在这些石化企业中，精馏

2、既是90—95％产品的提纯和回收装置，也是占分离总能耗90％的装置。所以，精馏装置对原料、中间产物、粗产品的分离好坏直接关系到石化企业的生产状况和产品质量。因此，对精馏塔进行优化设计，减少设备投资与能耗，具有重要的理论和实际意义。精馏塔设计是一个在给定分离要求下确定分离所需塔板数、进料位置和回流比，进而确定塔高、塔径等关键参数的设计过程。实践中，精馏塔优化设计不仅要求设计出满足分离要求的回流比、理论板数、进料位置、操作压力、塔径等参数，还要对以上各参数进行优化使投资成本和能耗达到最小从而有效地节省总成本，提高企业竞争力。另一方面，能耗的优化不仅关系到费用的高低，在能源日益匮乏的今天，更是

3、关系着环境的保护与可持续发展问题。因此，对精馏塔优化设计进行研究有着重要实际意义。万方数据基于混整空间粒子群算法的精馏塔优化设计万方数据青岛科技大学硕士论文1．1精馏塔的优化设计1文献综述精馏塔优化设计要求在给定分离要求下确定优化分离所需总塔板数、进料位置和回流比，进而确定优化塔高和塔径，以使其投资成本和能耗达到最小。由于其在节能与节省成本方面具有重要意义，因此精馏塔的优化设计一直以来都是化工领域的研究热点。张焕等⋯对甲苯．乙醇体系采用变压精馏分离的经济最优化设计，利用Aspen化工流程模拟软件，以年度总费用最小为目标函数，以NRTL为热力学计算模型，采用序贯迭代法确定普通、部分热集成和

4、完全热集成的变压精馏最优工艺参数。结果表明完全热集成更具有优势。武吴宇等【2J综述了多效精馏优化设计的研究进展，总结了早期多效精馏的优化数学模型及其解法，与近年来考虑了时间和控制对系统影响的新的优化设计动态模型。介绍了序贯和联立两种优化设计方法，用以识别系统操作瓶颈，得到节能效果更佳的多效精馏系统，通过实例比较，联立法比序贯法的节能效果更佳。阮奇等[3]建立了二元非理想溶液精馏优化设计数学模型。该模型以精馏系统(包括精馏塔塔体、塔顶冷凝器和塔底再沸器)的年总费用为目标函数，采用抛物线法求解。提出了保证算法稳定、收敛速度快的措施。算例表明用本方法可迅速、方便求出二元非理想溶液连续精馏最优设

5、计参数。朱平等【4】从系统能量平衡的角度，提出了适合于分割式热泵精馏优化设计和运行调优的系统参数一一压缩机进气量，建立了以年总费用最小为目标函数的优化设计数学模型和以年操作费用最小为目标函数的优化运行数学模型。以乙醇精馏为例，利用AspenPlus模拟软件对此流程进行了优化计算。与常规精馏相比，该流程节能效果和经济效益非常显著。李岩梅等【5J提出了以有效能消耗最小为目标的复杂精馏塔优化设计新方法。给出了精馏塔优化设计模型及最佳进料位置、适宜理论板数NT、塔内换热器简约的确定方法，并以两组分正庚烷和乙苯的混合物为例进行设计与讨论。优化后的精馏塔含有中间换热器，与传统的简单塔有本质的区别，平

6、衡线和操作线均处于相对平均的位置，更节能。褚雅志等【6】对四塔甲醇精馏节能流程提出了四项优化措施，利用PRO／II工艺模拟软件，进行了工况研究。结果表明采用优化后的工艺流程，甲醇回收率可提高约O．3％，预精馏塔能耗降低约7％；并根据工况研究结果和生产数据，提出了万方数据基于混整空间粒子群算法的精馏塔优化设计各塔合适的理论级数和操作参数，推荐了各塔结构形式、参考塔径、填料高度或塔盘层数。李培等[71采用PRO／II软件对甲醇双效精馏过程进行了过程模拟，通过以加压塔再沸器热负荷最低为目标函数，以混合浓度为边界条件，使加压塔和常压塔关于塔顶物料浓度的指定数值在一定范围内变动从而的到最优值。陈露

7、【8】基于模块化软件耦合遗传算法的思想，提出了一种新的在并行环境中运行的精馏体系优化网络以解决以上问题。所提出的精馏体系优化网络具有以下优点：模块化结合遗传优化算法使得优化问题的模拟方便实现和容易修改，便于设计工程师于实际工程中应用；严格计算模型和目标函数使得优化更加可靠。结果表明对串行和并行条件下的时间开销分析证明了并行技术能大规模地减少必需计算时间，保证了模块化软件耦合遗传算法优化网络的时间有效性。肖丰等[9】针对平流双效精馏流