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)藥等領域常見的生產過程，是較為典型的單元生產過程。精餾塔是精餾過程的關鍵設備，用于完成對進料的加工，將進料分離為不同餾分的產品。對精餾過程中的精餾塔進行優(yōu)化操作，可提高產品拔出率，對提高企業(yè)的經濟效益具有重要意義。本文針對實際精餾生產過程，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。首先求解了設計型變量塔頂產品流量，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)相結合作為模型求解的解決方案，可快速穩(wěn)定地求解復雜的MESH方程組，并給出塔頂液相組分組成和各塔板的關鍵組分分布及溫度分布。模擬結果與現(xiàn)場實測結果較為接近，表明該模型可以較準確地模擬出實際生產過程，為實施操作優(yōu)化奠定基礎。 本文在對企業(yè)需求和實際生產限制的分

3、析基礎上，確定了優(yōu)化目標、決策變量和約束條件，提出了以經濟效益為目標，以產品質量、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研與分析，分析了回流比和進料量對塔頂產品濃度的影響，利用機理模型對操作范圍內的多個操作點進行計算，并求得其對應的操作狀態(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驗公式。在此基礎上獲得優(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