熱（火用）價格模型的研究及在精餾過程綜合中的應(yīng)用.pdf

1、分離過程開發(fā)和優(yōu)化設(shè)計對過程工業(yè)具有重要意義。分離過程是以消耗能量為主要特征的過程，其優(yōu)化設(shè)計本質(zhì)上是能量和經(jīng)濟權(quán)衡的優(yōu)化，而選擇合適的目標函數(shù)是進行這種權(quán)衡優(yōu)化的重要基礎(chǔ)。目前的經(jīng)濟目標或<火用>經(jīng)濟目標，在確定原料、產(chǎn)品價格時通常是將單價作為常數(shù)留給用戶來定，人為因素較大，因此建立一個合理的能量經(jīng)濟權(quán)衡的目標函數(shù)，對分離過程綜合的研究具有重要意義。 <火用>經(jīng)濟學(xué)是工程熱物理學(xué)科的重要研究領(lǐng)域，它是建立在嚴格的熱力學(xué)理論基礎(chǔ)

2、之上的，是解決能量和經(jīng)濟權(quán)衡優(yōu)化的重要方法。本論文把<火用>經(jīng)濟學(xué)分析應(yīng)用于多組分精餾系統(tǒng)綜合這一傳統(tǒng)的化工研究領(lǐng)域。論文的研究主要集中在以下幾個方面： 1，基于<火用>平衡及<火用>費用平衡方程，以燃料價格與電價作為基準，提出了熱<火用>價格模型的4個基本假設(shè)：①<火用>價值平衡；②<火用>損耗不計價；③一次能源和電的價格取為常數(shù)，作為計價的標準；④工藝物流的熱<火用>不計價。然后進一步確定一般品級的蒸氣、熱水、熱媒的價格，并

3、據(jù)此提出了蒸氣、熱水、熱媒和工藝物流的熱燜價格模型方案。 模型表明：熱<火用>價格不是一個常數(shù)，其強烈依賴于相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換過程。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的蒸氣的<火用>價隨著溫度的升高而升高，這與我們一般的物價意識一致，即優(yōu)質(zhì)優(yōu)價。但鍋爐生產(chǎn)的蒸氣或熱水<火用>價隨著溫度的升高反而降低，這一點雖然與一般意義上優(yōu)質(zhì)優(yōu)價的認識不一致，但它是合理的。合理性就表現(xiàn)在當有多種熱<火用>可供選擇時，應(yīng)該選擇品位合適且最便宜的<火用>流，從整體上取得

4、節(jié)能的效果。 2，本文基于以<火用>經(jīng)濟作為目標函數(shù)的研究方法，把分離過程綜合問題表述為一個混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題，探索隨機搜索策略下各種流程方案的更有效的結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明以<火用>經(jīng)濟為目標優(yōu)化分離過程綜合問題，若采用不同的公用工程，所得到的最優(yōu)精餾流程也不同，可以從眾多的分離方案中得到更為合理的精餾流程結(jié)構(gòu)方案。最優(yōu)流程結(jié)構(gòu)的分離序列和塔數(shù)據(jù)可為工廠的設(shè)計提供有意義的參考。 (1)，研究了采用一種公用工程的精餾系統(tǒng)綜合

5、問題。基于熱<火用> 價格模型，本文選取了六種公用工程分別研究了五組分的簡單塔(包括沒有熱集成的和有熱集成的)，結(jié)果表明有熱集成的簡單塔比沒有熱集成的簡單塔平均節(jié)約約23％的費用，并且優(yōu)化分離順序(不考慮熱集成)和優(yōu)化熱集成序列之間存在著耦合行為；另外還研究了以高壓鍋爐熱電聯(lián)產(chǎn)的蒸汽作為公用工程的五組分復(fù)雜精餾系統(tǒng)。在所有方案中，同時考慮熱偶合和熱集成的結(jié)構(gòu)的費用為最小(操作費用最少，設(shè)備費用稍高)，它比最優(yōu)的簡單塔序列節(jié)約費用約30％

6、。 (2)，研究了采用多品種公用工程的精餾系統(tǒng)綜合問題。作者提出了一種搜索最優(yōu)公用工程的方法，運用此方法研究了采用三種公用工程組合的十組分簡單精餾系統(tǒng)綜合問題，結(jié)果表明相對于采用一種熱公用工程的精餾系統(tǒng)，采用多公用工程的精餾序列雖然并不節(jié)能但是卻節(jié)約了系統(tǒng)的總費用約4％，這說明節(jié)能并不一定節(jié)約費用，因此作者認為本文以經(jīng)濟為目標優(yōu)化分離過程綜合問題得到的精餾流程結(jié)構(gòu)方案更加合理；另外還研究了采用三種公用工程組合的五組分復(fù)雜精餾系