復雜精餾系統(tǒng)合成中的熱集成研究.pdf

1、熱集成精鎦系統(tǒng)的合成是一最優(yōu)化問題，其目的是設計出能分離多組分混合物的精餾序列及熱集成結構，并使總費用最小。在數(shù)學上，這一問題同時涉及流程結構和操作參數(shù)的最優(yōu)化，屬于混合整數(shù)非線性規(guī)劃(MINLP)范疇，當考慮分離多組分混合物時，系統(tǒng)呈現(xiàn)大規(guī)模的組合特性和復雜的非線性行為，其建模和求解都非常復雜。本文旨在建立求解這一復雜問題的有效的系統(tǒng)工程方法。 本文將夾點分析法應用于熱集成精餾系統(tǒng)合成的換熱網(wǎng)絡設計中。對于簡單塔，建立了一個以

2、分離序列和操作壓力為變量的混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型。對于復雜塔，建立了一個以預分餾塔組分回收率，回流比及操作壓力為連續(xù)變量，以分離序列和熱偶合方式為離散變量的混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型。然后運用改進的模擬退火算法求解，可同時得到優(yōu)化的流程結構和操作參數(shù)。本文方法避免了以換熱網(wǎng)絡結構作為獨立變量，提高了用隨機搜索方法獲得最優(yōu)解的可能性，同時提高了計算速度。本文方法既允許一個塔的冷凝器和多個塔的再沸器進行熱匹配，以及一個塔的再沸器和多個塔的冷凝器