基于随机优化的热耦合复杂精馏系统的综合及研究进展

《基于随机优化的热耦合复杂精馏系统的综合及研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于随机优化的热耦合复杂精馏系统的综合及研究进展摘要：精馏分离序列综合是过程综合研究的重要内容，也是精馏过程节能、提高精馏分离效率的重要方法。本文主要介绍了基于随机型最优化策略，针对包含简单塔、带有侧线蒸出及侧线汽提塔的复杂塔、全热耦合塔的热耦合复杂精馏塔系统的综合问题，提出一种模型化方法。对不同优化方案的优化结果及其经济性做了比较和分析，基于分析结果，对多组分热耦合复杂精馏流程的经济性和设计规则进行了初步归纳，并简单介绍了其研究进展。关键词：复杂精馏流程综合；热耦合；混合整数非线性规划Synthe

2、sisofthermallycoupledcomplexdistillationsystembasedonstochasticoptimizationAbstract:Distillationseparationsequencesynthesisisanimportantpartofacomprehensivestudyoftheprocess，andistheenergy-efficientofdistillationprocessandtheimportantmethodofimprovingt

3、heefficiencyofdistillationseparation.Basedonstochasticoptimizationstrategy,aformulationmethodologywasproposedforoptimalsynthesisofthermallycoupledcomplexdistillationcolumnsystemscomprisingsimplecolumns,complexcolumnswithsidestripperand/orsidestripperas

4、wellaspartiallyorfullythermallycoupledcolumnswithprefractionators.Byapplyingthemethoddevelopedinpartofthispaperseriesfortheformulationandsolutionoftheproblemsofsynthesisofthermallycoupledcomplexdistillationsystem,threeexampleproblemsforfivecomponentmix

5、turesseparationweresolvedtoillustratetheimplementationandeffectivenessoftheproposedprocedureIneachcase,sixsubschemesweresolvedrespectively.Theoptimizedparametersandeconomicbenefitsofdifferentoptimascenarioswereanalyzedandcomparedsomepreliminaryinsights

6、intotherulesforsynthesisanddesignofmulticomponentthermallycoupledcomplexdistillationsystemswerepresentedaswell.Keywords:complexdistillationsystemsynthesis;thermallycoupling;MINLP引　言精馏是用能最密集也是最常用的工业分离过程，多组分精馏系统的优化综合一直是过程系统工程研究领域的重要问题。已经证明，对于多组分的分离，与简单精馏

7、塔[图1(a)]序列相比，在许多情况下，带有侧线蒸出或汽提的复杂精馏塔[图1(b)]以及带有预分馏塔的热耦合塔[图1(c)、(d)]均具有一定的优势。然而，由于包含上述复杂精馏塔的系统综合问题十分复杂，以往的研究工作大多数仅涉及简单塔系统的综合。近年来，随着研究的深入以及求解复杂问题方法的进步，复杂精馏塔系统的综合开始受到关注。从文献看，这类问题的研究主要采用以下方法。一种是模拟计算与多方案比较的方法，如Rong等[1-2]应用模拟计算方法研究了部分可行的5组分热耦合精馏流程的经济特征。Halvor

8、sen和Skogestad[3]分析了多组分完全热耦合精馏结构的用能特性。第二种方法是超结构优化法或混合整数非线性规划(MINLP)模型化方法.Agrawal[4-5]系统研究了构造热耦合分离流程的方法。该工作是建立超结构表达的基础，但未提出系统的优化方法。Gaballero和Gross2mann[6]用MINLP模型方法研究热耦合精馏流程的综合问题，该法用021变量关联流程中流股和换热器的存在与否。但由于复杂精馏流程形式的复杂性，难以用0-1变量对结构描述，所以，该