精馏分离序列综合邻域结构的研究

为了有效解决精馏分离序列优化综合问题,研究邻域(超级)结构是成功实现寻优算法的前提。由于精馏分离序列与二叉树之间具有同构性,在数据结构上精馏分离序列可以抽象为二叉树,进而采用图论方法对其进行研究。本文运用组合数学理论深入研究了精馏分离序列综合问题．简明分析了有序剖分问题的计算复杂性;通过二叉树相邻切分点变换机制,实现了对精馏分离序列的随机搜索;提炼出后序遍历相邻变换的等价规则,从而构造出高效演化邻域结构。     

智能搜索算法实现分离序列综合整体框架

由于精馏分离序列与二叉树之间具有同构性，在数据结构上精馏分离序列可以抽象为二叉树．根据各种智能搜索算法的收敛性要求邻域状态空间特征不同，运用图论方法分别建立相应二叉树变换机制．在智能搜索算法中引入自适应机制和并行技术以改善其搜索效率，形成智能搜索算法实现分离序列综合整体框架．     

应用无性繁殖单亲遗传算法实现精馏分离序列优化综合

由于精馏分离序列与二叉树之间具有同构性,在数据结构上精馏分离序列可以抽象为二叉树,直接采用二叉树结构编码方案可以同时表达个体的基因型和表现型．借鉴生物界单亲父本可以经过无性繁殖得到子代的现象,对进化和遗传等重组算子进行设计．应用图论方法建立有效的二叉树结构演化重组机制,从而形成无性繁殖单亲交叉和变异算子．实例表明无性繁殖单亲遗传算法能够成功解算大规模精馏分离序列优化综合问题．     

二甲醚精制分离序列的动态规划

针对合成气一步法合成二甲醚的精馏精制过程,研究分离二甲醚-二氧化碳-甲醇-水混合物的顺序问题.根据精馏分离过程特点,将二甲醚混合物精馏精制分离过程分成多阶段的决策过程,建立相应的分离工艺方案动态规划模型.在模型求解过程中,提出年操作费用最小准则,并利用动态规划算法计算出不同阶段、不同决策下的目标函数最优解,得到最优的分离序列.结合研究体系的特点,将动态规划结果加以改进,给出二甲醚精馏精制最优分离方案.     

二甲醚精馏分离序列的能耗分析

针对浆态床一步法直接合成二甲醚的精馏过程,应用Aspen Plus过程模拟软件对二甲醚精馏过程中可能的分离序列进行模拟,并与实验数据进行对比,使模拟计算结果正确可信,再运用热量方法和火用方法对各个分离序列进行详细的热量计算和火用计算,并对各个分离序列的能耗进行比较和分析.模拟计算结果表明,浆态床一步法直接合成二甲醚最节能的分离序列为先分离水,再分离甲醇,最后分离二氧化碳和二甲醚.     

一种理想准晶格的数学模型

本文提出了一种理想准晶格的数学模型,它的平面投影图中,平行的水平直线上结点服从Fibonacci排列;而每个分离的呈环状结点的中心都是局部5次对称中心;两个相叠(相分离)的环状结点外层均布着14(16)个结点,很圆满地描述了Hiraga等人的锰—铝准晶体高分辨图。     

苯—甲苯—二甲苯物系热偶精馏分离过程的模拟与优化

本设计是用Hysys模拟软件对TCS苯—甲苯—二甲苯物系的热偶精馏分离过程和普通塔序列分离过程分别进行稳态模拟,得出最优设计方案,并对两种优化后的分离过程进行比较。比较结果表明,在产品回收率接近的情况下,TCS热偶精馏有效地节省了操作费用约44%。     

基于分段多方位近邻算法求解TSP问题

在利用构造法求解欧氏平面上的TSP问题时,先构造1个只包含4个结点(左上角结点-右上角结点-右下角结点-左下角结点-左上角结点)的简单的环路,这个环路将求解路径分成4段.每个序列每一步都是从当前结点出发,在4个方位近邻结点中按照距离与方位的因素综合考虑选择一个较为合理的近邻结点作为下一步的目标结点,直至每个序列都到达其终点,然后将剩余的结点加入其中的某个序列,最后将4个序列首尾相接形成环路.实验表明,它将经典的最近邻算法的求解结果的精度提高了一个数量级,在许多例子中NN求解长度是它的2～28倍,它的长解长度与最优解的比小于2.8,总体上来说它的性能与最近插入法的性能相当接近.     

特殊精馏分离甲乙酮-水共沸物系的工艺模拟与优化

由于共沸物的存在,甲乙酮-水混合物的分离在工业生产上一直是一个具有挑战性的问题。采用萃取精馏和变压精馏对分离工艺进行流程模拟与优化,得到摩尔分数为99.9%的甲乙酮产品,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,采用序贯迭代法对其进行优化,得到最小TAC为6.569×10⁵美元。通过分析比较3种常用萃取剂无限稀释相对挥发度的大小,筛选出乙二醇作为萃取剂,得到最佳萃取剂用量、理论板数及进料位置;针对常规变压精馏工艺提出热集成方案,与采用方案前相比,年度总费用降低了27.1%。最后,对萃取精馏、变压精馏和热集成变压精馏3种分离工艺年度总费用进行对比,萃取精馏工艺比热集成变压精馏工艺年度总费用降低了21.5%。结果表明,在经济性方面,萃取精馏相比于热集成变压精馏更适合甲乙酮-水共沸物系的分离。     

萃取精馏与变压精馏分离甲醇/乙酸异丙酯工艺优化及节能

基于甲醇/乙酸异丙酯的二元共沸性质分析,探究萃取精馏和变压精馏工艺分离该共沸物的可行性,以年总费用最小作为经济评价指标、CO_2排放量作为环境评价指标,采用序贯迭代法,经Aspen Plus对上述2种工艺开展模拟优化及节能研究。首先,基于无限稀释相对挥发度筛选萃取精馏的萃取剂,考察操作压力、萃取剂流量、理论板数和进料位置等因素对萃取精馏工艺年总费用的影响;其次,基于能量集成、公用工程费用最低原则确定了变压精馏工艺的操作压力,考察理论板数、进料位置与回流比等因素对变压精馏年总费用的影响;最后,对2种分离工艺进行综合对比。研究结果表明:双塔萃取精馏或变压精馏工艺均能高效地实现甲醇和乙酸异丙酯共沸物的分离。热集成变压精馏分离工艺由于热集成使得年总费用比常规变压精馏工艺的年总费用降低47.2%,二氧化碳排放量减少42.5%,这主要是因为热量集成使再沸器负荷降低,操作费用节省。与热集成变压精馏分离工艺相比,萃取精馏分离工艺的总设备折旧费和总操作费用均显著降低,萃取精馏工艺年总费用降低61.3%,且CO_2排放量减少68.1%,故萃取精馏工艺更适合甲醇和乙酸异丙酯的分离。