分壁式精餾塔的優(yōu)化方法研究.pdf

1、節(jié)能降耗已是現(xiàn)代工業(yè)的重大課題。一直以來(lái)，精餾都是工業(yè)過(guò)程中應(yīng)用最為廣泛的分離技術(shù)，也是能耗和設(shè)備投資高的單元操作。因此，研究精餾過(guò)程中的節(jié)能技術(shù)對(duì)于化工生產(chǎn)具有極其重要的意義。分壁式精餾塔（Dividing Wall Column，DWC）是一種特殊的熱偶精餾結(jié)構(gòu)，它的應(yīng)用能很好地達(dá)到降低精餾過(guò)程能耗的目的。
　　本文主要進(jìn)行分壁式精餾塔的優(yōu)化方法研究，首先分析了 DWC的結(jié)構(gòu)特征、分離特性、節(jié)能原理，以及其過(guò)程優(yōu)化中的多目標(biāo)問(wèn)

2、題。以此為背景，闡述了序列二次規(guī)劃法（Sequential Quadratic Programming，SQP）和非支配排序遺傳算法（Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ，NSGA-Ⅱ）在多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中的應(yīng)用特性。然后采用Aspen Plus對(duì)DWC的分離過(guò)程進(jìn)行流程模擬，再應(yīng)用優(yōu)化算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化研究，并與常規(guī)精餾進(jìn)行對(duì)比分析。主要工作包括以下內(nèi)容：
　　以苯-甲苯-二甲苯物系的分離

3、為例，利用Aspen Plus模擬DWC的分離過(guò)程，分別采用SQP算法和MATLAB中改進(jìn)的NSGA-Ⅱ算法確定了分壁式精餾塔流程的主塔理論板數(shù)、回流比、進(jìn)料位置、副塔理論板數(shù)、汽液相分流比、側(cè)線出料位置、互連物流的連接位置等操作參數(shù)。與常規(guī)精餾序列的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析并評(píng)估其經(jīng)濟(jì)性。結(jié)果顯示，相對(duì)于常規(guī)精餾，采用SQP算法的分壁式精餾塔的TAC（Total Annual Cost，TAC）比常規(guī)精餾工藝減少25.38％；采用NSGA

4、-Ⅱ算法的分壁式精餾塔的TAC比常規(guī)精餾工藝減少26.92%。
　　以共沸體系叔丁醇-水的分離為例，利用Aspen Plus模擬分壁式共沸精餾塔（Azeotropic Dividing Wall Column，ADWC）的分離過(guò)程，分別采用SQP算法和NSGA-Ⅱ算法確定了各工藝參數(shù)。與常規(guī)精餾序列的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果顯示，相比于常規(guī)精餾，使用SQP算法的分壁式精餾的TAC減少了29.05%；使用NSGA-Ⅱ算法的分壁式精