分壁式精餾塔的優(yōu)化方法研究.pdf

1、節(jié)能降耗已是現(xiàn)代工業(yè)的重大課題。一直以來，精餾都是工業(yè)過程中應用最為廣泛的分離技術，也是能耗和設備投資高的單元操作。因此，研究精餾過程中的節(jié)能技術對于化工生產(chǎn)具有極其重要的意義。分壁式精餾塔（Dividing Wall Column，DWC）是一種特殊的熱偶精餾結構，它的應用能很好地達到降低精餾過程能耗的目的。
　　本文主要進行分壁式精餾塔的優(yōu)化方法研究，首先分析了 DWC的結構特征、分離特性、節(jié)能原理，以及其過程優(yōu)化中的多目標問

2、題。以此為背景，闡述了序列二次規(guī)劃法（Sequential Quadratic Programming，SQP）和非支配排序遺傳算法（Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ，NSGA-Ⅱ）在多目標優(yōu)化問題中的應用特性。然后采用Aspen Plus對DWC的分離過程進行流程模擬，再應用優(yōu)化算法對其進行優(yōu)化研究，并與常規(guī)精餾進行對比分析。主要工作包括以下內容：
　　以苯-甲苯-二甲苯物系的分離

3、為例，利用Aspen Plus模擬DWC的分離過程，分別采用SQP算法和MATLAB中改進的NSGA-Ⅱ算法確定了分壁式精餾塔流程的主塔理論板數(shù)、回流比、進料位置、副塔理論板數(shù)、汽液相分流比、側線出料位置、互連物流的連接位置等操作參數(shù)。與常規(guī)精餾序列的模擬結果進行對比分析并評估其經(jīng)濟性。結果顯示，相對于常規(guī)精餾，采用SQP算法的分壁式精餾塔的TAC（Total Annual Cost，TAC）比常規(guī)精餾工藝減少25.38％；采用NSGA

4、-Ⅱ算法的分壁式精餾塔的TAC比常規(guī)精餾工藝減少26.92%。
　　以共沸體系叔丁醇-水的分離為例，利用Aspen Plus模擬分壁式共沸精餾塔（Azeotropic Dividing Wall Column，ADWC）的分離過程，分別采用SQP算法和NSGA-Ⅱ算法確定了各工藝參數(shù)。與常規(guī)精餾序列的模擬結果進行對比分析。結果顯示，相比于常規(guī)精餾，使用SQP算法的分壁式精餾的TAC減少了29.05%；使用NSGA-Ⅱ算法的分壁式精