費用最小的質(zhì)量交換網(wǎng)絡綜合研究.pdf

1、質(zhì)量交換網(wǎng)絡綜合作為過程集成的一個分支，具有提高資源利用效率和降低環(huán)境污染的雙重效益。質(zhì)量交換網(wǎng)絡的年度總費用主要包括操作費用和設備投資費用，最小濃度差的大小反映了貧、富流股間組分傳質(zhì)推動力的大小，因而影響質(zhì)量交換網(wǎng)絡的操作費用和投資費用?，F(xiàn)有的質(zhì)量交換網(wǎng)絡綜合設計或者是將各組分在貧、富流股之間對應的最小濃度差假設為固定值，或者是使用分步的方法對其進行優(yōu)化，因此并沒有實現(xiàn)真正意義上的質(zhì)量交換網(wǎng)絡的總費用最小化。本文在全面分析換熱網(wǎng)絡和質(zhì)

2、量交換網(wǎng)絡綜合方法的相似性基礎上，對最小濃度差同步優(yōu)化的質(zhì)量交換網(wǎng)絡綜合方法進行了比較詳細、深入的研究，并針對單組分系統(tǒng)和多組分系統(tǒng)，用最小濃度差從全局權衡操作費用和投資費用，以達到總費用最小的目標。 1.對于單組分質(zhì)量交換網(wǎng)絡綜合問題，將目標物質(zhì)在貧、富流股間的最小濃度差作為變量，基于夾點技術，提出了濃度間隔表和數(shù)學規(guī)劃相結(jié)合的方法，畫出濃度間隔表，以年度總費用作為目標函數(shù)，考慮質(zhì)量衡算、出口濃度限制、環(huán)境標準以及操作可行性等

3、約束條件，建立非線性規(guī)劃模型，并在最小濃度差的可行解區(qū)間內(nèi)求解，同步優(yōu)化得到最小濃度差的值和優(yōu)化的質(zhì)量交換網(wǎng)絡。并通過對文獻中兩個實例的求解驗證本方法的可行性。 2.針對基于央點方法求解多組分系統(tǒng)的最小濃度差和質(zhì)量交換網(wǎng)絡的不足，采用分級超結(jié)構法，考慮流股匹配的所有可行方案，既能處理單組分系統(tǒng)，又能處理多組分系統(tǒng)，以年度總費用最小為目標，建立質(zhì)量交換網(wǎng)絡的超結(jié)構模型，將每一對貧、富流股對應的濃度差作為變量，權衡操作費用和投資費用

4、，并利用自適應模擬退火遺傳算法進行求解，同步得到年度總費用的最小值以及對應的最小濃度差，從而得到全局最優(yōu)的質(zhì)量交換網(wǎng)絡。 3.對傳質(zhì)負荷相對較大的多組分傳質(zhì)過程，必須將流股流率作為變量，通過傳質(zhì)平衡方程，求出傳質(zhì)平衡狀態(tài)下各個組分在流股間發(fā)生的傳質(zhì)量，從而獲得各流股流率的變化。另外，為了使模型更準確，更加符合工程實際，適用于模擬和優(yōu)化操作條件變化較大的工業(yè)過程，本文還考慮了溫度和壓力對傳質(zhì)平衡方程的影響，在適宜的操作溫度和壓力下