間歇精餾過程優(yōu)化綜合.pdf

1、間歇精餾技術廣泛應用于精細化工與制藥工業(yè)中，用于提純或回收高附加值的產品。間歇精餾是一個動態(tài)過程，其本身具有瞬時特性，這種性質為過程操作策略的制定以及過程設備結構的選擇提供很大的靈活度，同時也為研究者們通過優(yōu)化綜合的方法去挖掘間歇精餾過程的經濟潛能以及提高過程的分離效率提供了驅動力與廣闊的空間。然而，間歇精餾中各個決策變量的時變特性與其過程優(yōu)化所包含的復雜經濟指標權衡，也為間歇精餾過程的優(yōu)化綜合問題帶來了巨大的挑戰(zhàn)。
　　本文旨在

2、構建一套系統(tǒng)化解決間歇精餾過程優(yōu)化綜合問題的框架。此框架可以涵蓋所有可行的間歇精餾過程，為優(yōu)化綜合問題提供完備的求解空間，并在時間軸上同時考慮間歇精餾空間結構配置與時變控制方案，實時權衡過程設計變量與操作變量的最佳匹配關系，尋求時間與空間雙重維度下的間歇精餾系統(tǒng)最優(yōu)化流程。此框架包括兩個階段：⑴問題定義分析:提出過程綜合問題的可優(yōu)化變量，主要包括間歇精餾系統(tǒng)塔型選擇、結構設計方案以及操作策略的制定，分析三者之間相互依賴并相互制約的復雜權

3、衡關系，為第二階段中超級結構的建立提供所需變量信息。⑵狀態(tài)時空間超級結構優(yōu)化階段:基于第一階段提供的變量信息，提出以塔板、儲罐為基本單元的復雜間歇精餾系統(tǒng)狀態(tài)時空間超級結構，據此建立混合整數非線性動態(tài)優(yōu)化模型，采用綜合目標函數權衡操作時間、流程空間，包括過程設備、工藝物料和公用工程等要素，同時獲得最佳設備參數，塔板-儲罐連接配置和決策變量動態(tài)控制方案，由此實現間歇精餾過程的優(yōu)化綜合。在此框架下，由于超級結構中各個流股之間能夠靈活地混合與

4、分配，且平衡級間形成完全互聯(lián)結構，幾乎包含了所有潛在的間歇精餾最優(yōu)化流程，使得優(yōu)化綜合問題求解空間明顯擴大。同時，塔板-儲罐之間不同的流股連接形式可以生成不同的間歇精餾塔類型和結構設計方案，流股屬性隨時間的不同變化形式可以形成不同的操作策略。因此，整個間歇精餾過程的優(yōu)化綜合問題都可以通過各個流股自身屬性及連接形式同時表達出來，實現設計變量與操作變量的同步優(yōu)化。最后，通過對苯-甲苯二元體系以及苯-甲苯-乙苯三元體系案例的建模與研究，實例驗