精餾過程建模與操作優(yōu)化研究.pdf

1、精餾過程是化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域常見的生產(chǎn)過程，是較為典型的單元生產(chǎn)過程。精餾塔是精餾過程的關(guān)鍵設(shè)備，用于完成對進料的加工，將進料分離為不同餾分的產(chǎn)品。對精餾過程中的精餾塔進行優(yōu)化操作，可提高產(chǎn)品拔出率，對提高企業(yè)的經(jīng)濟效益具有重要意義。本文針對實際精餾生產(chǎn)過程，深入分析了精餾過程的特點，系統(tǒng)地研究了多元精餾過程機理模型和操作優(yōu)化模型的建立，并進行了優(yōu)化計算。 本文在分析多組分體系精餾原理的基礎(chǔ)上，研究并建立了針對操作優(yōu)化目的的平衡級

2、機理模型。首先求解了設(shè)計型變量塔頂產(chǎn)品流量，回流比，理論板數(shù)和進料位置，然后給出精餾過程的數(shù)學模型MESH方程組。提出采用三對角矩陣法和泡點法(BP，BubblePoint)相結(jié)合作為模型求解的解決方案，可快速穩(wěn)定地求解復(fù)雜的MESH方程組，并給出塔頂液相組分組成和各塔板的關(guān)鍵組分分布及溫度分布。模擬結(jié)果與現(xiàn)場實測結(jié)果較為接近，表明該模型可以較準確地模擬出實際生產(chǎn)過程，為實施操作優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。 本文在對企業(yè)需求和實際生產(chǎn)限制的分

3、析基礎(chǔ)上，確定了優(yōu)化目標、決策變量和約束條件，提出了以經(jīng)濟效益為目標，以產(chǎn)品質(zhì)量、塔的處理能力及塔的適宜操作區(qū)為約束條件的優(yōu)化問題。通過對精餾工藝及過程的深入調(diào)研與分析，分析了回流比和進料量對塔頂產(chǎn)品濃度的影響，利用機理模型對操作范圍內(nèi)的多個操作點進行計算，并求得其對應(yīng)的操作狀態(tài)。對這些操作狀態(tài)進行多元非線性回歸，得到在全操作范圍都通用的經(jīng)驗公式。在此基礎(chǔ)上獲得優(yōu)化模型的數(shù)學表達式。采用基于外點罰函數(shù)法的遺傳算法，對精餾塔優(yōu)化問題進行求