基于常减压蒸馏换热网络的最优综合

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1、天津大学硕士学位论文常减压蒸馏换热网络的最优综合姓名：樊新军申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：袁希钢2000.1.1摘要I炼油厂常减压蒸馏换热网络是炼油厂回收能量的重要装置，也是化工过程系统工程研究的一个重要子系统。然而由于它存在着换热流股数目众多、冷热流股均存在着多次换热、由于实际操作的需要原油的分流形式不同以及换热与蒸馏过程存在着一定的藕连等因素，常减压蒸馏换热网络的最优综合问题一直是一个较为复杂的问题一本文根据常减压蒸馏的特点／提出了针对常减压蒸馏换热网络最优化问题的数学模型，在模型中考虑了由于实际需要而带来的冷流股的分流问题，舰定冷流股最多可以分三股分别与热流进行换热，并

2、在目标函数中考虑了油泵的投资及流体输送的能耗费用，使之更加接近于工程实际。基于分解策略，问题被分解成为优化冷物流分流方式的一级主导问题、固定冷物流分流方式后的流程结构优化二级主导问题和优化操作变量的子问题。在此基础上，我们提出了双重模拟退火算法(SA／SA)，该算法具有算法实施简单、全局收敛性好等特点。本文求解了一个实际算例，得到了它的最优年总费用和最优流程结构和最优的网络温度分布。j计算结果表明该数学模型符合常减压蒸馏的基本特点，双重模拟退火算法可解决大规模的组合优化问题和连续变量的优化问题，并且可以跳出局部最小点，从而达到全局最优解。J哭键词：常减压蒸馏数学模型换热网络最优综合双重模

3、拟退火AbstractHeatExchangerNetworksforacrudeoilunitinrefineriesisanimportantprocesssystemforenergyrecovering，andanimportantresearchsub—systeminProcessSystemEngineering．Becauseithasfeaturessuchaslargenumberofstreams，multipleheat—exchanging，existenceofstreamsplitting，heavilyintegratedwithdistillation，

4、theoptimalsynthesisofitisarathercomplexproblem。AccordingtOthefeaturesofcrudeoilunitinrefineries，thispaperproposedamathematicalmodelfortheoptimizationproblemoftheHENs．Theproblemofstreamsplittingforpracticalpurpose，onlycoldstreamareallowedtobesplittedandthenumberofsub—streamsforeachsplittingisrestr

5、ictedtothree．Theinvestmentofoil-pumpandthecostofenergyoffluidtransportationisalsoconsideredintotheobjectivefunctiontofitthepracticalcases．Based00adecompositionstrategy，theoptimizationproblemisdecomposedintot]nleecategories：a)masterproblemwherethesplittingofcoldstreamsisoptimized．b)masterproblemwh

6、eretheheatexchangerstructureoftheproblemwiththefixedsplittingstructuresareoptimizedandc)sub—problemswheretheoperatingparametersoffixedstructurenetworksareoptimized．ThenanalgorithmcalledTwin—CirclingSimulatedAnnealing(SA／SA)isproposedtosolvetheproblem．Thisalgorithmisconvenienttoimplementandisrelia

7、bletofindtheoptimumforsuchacomplex(combinatorialandnon—convex)optimizationproblem．AnillustratingexampleissolvedandoptimalglobalCOSt、optima／structureandoptimaltemperaturedistributionofHENsarefound．Theresultshowsthatthem