内部热耦合空分塔的建模与操作分析

建立了内部热耦合空分精馏塔(ITCASC)的数学模型,采用高斯-牛顿法迭代求解,选用液相组成作为迭代变量,氧、氮、氩三元物系的物性计算采用PR状态方程。仿真结果表明,在保证分离效果不下降的条件下,ITCASC高压塔的塔压可以从传统空分塔的680 kPa降低到500 kPa,能耗降低约26.47%;操作分析为以后的理论研究和实际应用提供了定性和定量分析。该模型可以用于进一步的流程设计、优化和控制。     

设计型多组份非理想溶液精馏塔模拟软件

由湖南省计算中心和湖南省化工设计院合作在微机上开发的精馏塔系模拟软件,其数学模型是基于经典的全塔平衡的MESH方程组。在吸收国外先进的简化模型思想的基础上,在国内首次提出了一个形式上更简洁,更实用的相平衡简化模型,构造的迭代格式也尚未见有文献报导。经与国际上流行的化工模拟软件(Process)对比,同一物系的模拟结果完全吻合。软件功能丰富,操作简便、适应性好,特别对于强非理想物系(精细化工中经常遇到的物系)表现了良好的性能。工厂对精馏塔的技术改造实施方案论证中,应用本软件,收到了预期的模拟结果,提高了产品质量。用于精馏塔操作参数的调优也达到了优化操作的目的。化     

基于过程机理模型的连续精馏塔系稳态操作优化

基于数学机理模型和塔板操作水力学模型对精苯精馏连续塔系过程系统进行建模,同时建立塔系稳态过程优化模型,并利用改进遗传算法进行优化计算,以实现连续精馏塔系稳态操作优化,取得了良好的效果.     

内部能量集成精馏塔技术应用于乙烯分离流程的节能研究

乙烯生产装置是石化工业中最重要的装置之一,其生产过程需要消耗大量的低温冷量,采用先进的能量集成技术优化乙烯生产过程、提高能源利用效率具有重要意义.本研究针对前脱丙烷前加氢工业乙烯装置,将内部能量集成精馏塔技术应用于乙烯分离塔,提出基于内部能量集成技术的乙烯分离流程.利用流程模拟软件Aspen Plus分别对内部能量集成精馏塔流程和开式热泵精馏流程进行严格模拟,结果表明内部能量集成精馏塔精馏段压力对新流程系统中压缩机的功耗有显著影响,最终优化的内部能量集成精馏塔精馏段操作压力为1410KPaG,提馏段操作压力为710KPaG.相对于目前先进的乙烯精馏塔开式热泵流程,内部能量集成精馏塔流程具有节能效果,内部能量集成精馏流程中系统压缩机的总功耗为38.869MW,而热泵精馏流程中系统压缩机的总功耗为39.680MW,内部能量集成精馏塔流程中系统压缩机的总功耗降低约2.04％,因此内部能量集成精馏塔具有一定的工业应用前景.     

玉米发酵制备ABE部分流程的模拟与优化

利用Aspen Plus模拟软件对生产丙酮-丁醇-乙醇的玉米发酵过程的前期处理和后续精馏过程进行模拟,获得了各精馏塔的最佳操作条件。以减少流程耗能和耗水量为目标,对分离流程进行了模拟优化;研究了废热利用和引入蒸汽喷射泵等热集成方法对减少整个流程消耗蒸气和耗水量的效果;其中蒸汽喷射泵节省蒸汽的效果最明显,通过热集成方法的优化可节省全流程约30%的蒸汽用量以及大量的1次水和循环水消耗量。     

碳五分离装置热偶精馏的操作特性

以碳五分离装置为例,对热偶精馏塔用于非理想体系的操作特性和节能效果进行了模拟分析与研究。根据分离 要求确定了热偶精馏塔的操作特性,研究了热偶精馏塔的节能效果,探讨其实际运用的可行性。碳五分离装置采用热 偶精馏塔,可以在满足分离要求的前提下,节能23.3％左右。     

甲醇精馏系统模拟与优化

本文应用过程模拟软件Aspen Plus,采用Wilson和PSRK相结合的物性方法,实现了对某厂甲醇四塔双效精馏系统的模拟.为降低生产成本,本文通过对系统模拟与分析,对生产的工艺流程进行进一步改进,并提出3个优化方案:(1)增加加压精馏塔侧线采出送常压精馏塔作为进料;(2)对常压精馏塔塔底和回收塔塔底部分废水进行循环;(3)采用加压精馏塔与预精馏塔双效精馏.经过模拟计算,改进后的新工艺流程在保证甲醇产品的产量与质量的前提下,共能节省公用工程热量21173 kW,节省公用工程冷量16268 kW,节省工业用水10375 kg/hr,污水处理量减少10 375 kg/hr.本文所选用的单元操作模型及物性方法对于模拟甲醇精馏系统是准确可靠的,因此本文所提出的优化方案能为甲醇工业生产节能、节水以及减少废水排放的改造和新工艺流程的开发提供理论依据.     

ChemCAD在精馏塔动态模拟中的应用

以丙酮回收塔为例,研究ChemCAD在精馏塔动态模拟中的应用,建立带有控制系统的动态精馏模型.分析精馏塔操作条件、进料状况等发生变化时,精馏塔在当前控制方案下的动态响应过程,得到并分析常规PID控制方案在精馏塔操作中存在的问题,为进一步剖析精馏过程特性,确定合适的优化及控制方案提供参考.     

用VB逐板法计算精馏塔理论塔板数

VB(Visual Basic)是高级程序设计语言,其程序流程控制结构中的循环结构适合逐板计算法中类似迭代原理的计算,再加上集成开发环境中丰富的界面设计功能可以提供优良的用户界面,因此,是采用逐板法求解精馏塔理论塔板数行之有效的实现工具。全文介绍了用VB逐板法计算针对于二元物系精馏塔理论塔板数的过程,给出了相应的VB程序代码,并指出在Visual Basic编辑器中生成独立的可执行文件(exe),用户只需在该文件中输入相关参数,即刻就能显示出全部的计算结果。该操作方法简单实用,便于掌握,应用广泛。通过对理想与非理想二元物系的实例进行操作验证,并由MATLAB图解法比对校验,所得结果准确无误。     

分段抛物插值算法在精馏塔设计中的应用研究

在精馏塔设计中,计算理论塔板数的方法有图解法、逐板计算法和简捷法等,其中图解法因快捷直观而常被使用。图解法用于精馏塔设计,通常与MATLAB、AspenPlus、CAD、Excel等软件结合使用。在其设计过程中,先根据较有限的气液平衡数据和方程绘制相应的曲线,这样可能会造成一定的误差且曲线的光滑度也较差,从而导致精馏塔理论塔板数的计算精度不高。为提高其精度,本文采用数值分析方法——分段抛物插值法对二元理想体系的气液平衡曲线进行模拟,并结合MATLAB软件和图解法对精馏段操作线、q线和提馏段操作线进行数值计算和绘制曲线以计算精馏塔理论塔板数,从而完成精馏塔的设计。文中选用苯-甲苯物系作为应用实例,计算得出其q点坐标为(0.3626,0.5495),该物系的理论塔板数N为13.3739块(包括再沸器),其中第6.3589块板为加料板。     

High-purity control of internal thermally coupled distillation columns based on nonlinear wave model

Internal thermally coupled distillation column (ITCDIC) is a frontier of energy saving distillation researches, which is a great improvement on conventional distillation column (CDIC). However its high degree thermal coupling makes the control design a bottleneck problem, where data-driven model leads to obvious mismatch with the real plant in the high-purity control processes, and a first-principle model which is comprised of complex mass balance relations and thermally coupled relations could not be directly used as control model for the bad online computing efficiency. In the present work, wave theory is extended to the control design of ITCDIC with variable molar flow rates, where a general nonlinear wave model of ITCDIC processes based on the profile trial function of the component concentration distribution is proposed firstly; combined with the thermally coupled relations, a novel wave model based generic model controller (WGMC) of ITCDIC processes is developed. The benzene-toluene system for ITCDIC is studied as illustration, where WGMC is compared with another generic model controller based on a data-driven model (TGMC) and an internal model controller (IMC). In the servo control and regulatory control, WGMC exhibits the greatest performances. Detailed research results confirm the efficiency of the proposed wave model and the advantage of the proposed WGMC control strategy.     

流线网络的物流组织优化模型研究

通过分析流线网络建设与运营的基本特征,构建了流线网络的抽象成本函数,为了降低物流成本和提高物流效率,建立以能力供给为约束,以网络建设和运营成本最小为目标的优化模型。将模型转化为相应的变分不等式,证明变分不等式与优化模型解的等价性,通过解变分不等式得到最优物流组织方案,算例验证了模型合理性和可行性,为企业对物流网络的经营提供理论支持。     

基于运输成本的高速公路车辆协同调度与速度规划

针对路网中大规模的货运车辆,给出一种新的综合油耗成本与时间成本的车辆协同调度方案,以便在最大化节约运输成本的前提下解决车队的协调优化问题.首先,建立基于油耗成本和时间成本的车辆运输成本模型,通过微调部分车辆的速度与路径,循环计算任意两辆车组队行驶的运输成本节约率,将符合组队条件的车辆构造为车辆组队协调图;然后,采用一种基于中心聚类划分的算法将车辆的组队问题转化为聚类求解问题,求解出节约运输成本最大化的领头车,使其在公共路段组成车队行驶;最后,考虑道路坡度及速度限制等条件,采用基于空间采样的动态规划方法对合并车辆的速度进行优化,从而进一步降低车辆的运输成本.仿真结果验证了所提出的优化方案及求解思路的可行性和有效性.     

锦界直接空冷发电机组运行系统优化研究

分析了锦界直接空冷机组经济指标差的原因,重点阐述了锦界直接空冷机组进行运行系统优化过程、运行系统优化后节能降耗的效果以及以后需要解决的问题。用数据说明了运行系统优化对直接空冷机组节能降耗的贡献,作为实例,以供同类机组借鉴。     

Modified savings heuristics and genetic algorithm for bi-objective vehicle routing problem with forced backhauls

The cost of distribution and logistics accounts for a sizable part of the total operating cost of a company. However, the cost associated with operating vehicles and crews for delivery purposes form an important component of total distribution costs. Small percentage saving in these expenses could result in a large amount of savings over a number of years. Increase in the number of automated teller machines (ATMs) in the bank industry enforced the researchers to concentrate much on the optimization of distribution logistics problem. The process of replenishing money in the ATMs is considered as a scope with bi-objectives such as minimizing total routing cost and minimizing the span of travel tour. Some of the pick-up routes of the problem are forced and it is termed as forced backhauls. This problem is termed as bi-objective vehicle routing problems with forced backhauls (BVFB). We developed three heuristics to solve BVFB. Two heuristics are modified savings heuristics and the third heuristic is based on adapted genetic algorithm (GA). Standard data sets of VRPB of real life cases for BVFB and randomly generated datasets for BVFB are solved using all the three heuristics. The results are compared and found that all the three heuristics are competitive in solving BVFB. GA yields better solution compared to the other two heuristics.     

无线传感器网络中基于链的虚拟MIMO策略

无线传感器网络能量受限,策略应尽可能地减少能量消耗,以延长网络寿命。提出一种基于链的能量高效的虚拟MIMO传输策略,对该传输策略进行能耗和时延建模,确定最优的虚拟MIMO链的个数、协作节点个数以及传输速率等网络通信参数。仿真结果表明,即使考虑到电路能耗和信道训练开销,该传输策略也能有效节省能量,提高网络生命期,同时降低时延。     

Real-time energy management for electric arc furnace operation

Electric arc furnaces are used extensively in the steel industry for steel production. Development of energy savings strategies for the highly energy-intensive batch process is extremely challenging due to the complexity of the process and lack of measurements due to the harsh operating conditions. Here we introduce a new energy management approach that effectively curtails the energy cost in real-time through the implementation of economically optimal operating decisions. An economics- oriented shrinking horizon nonlinear model predictive control (NMPC) algorithm that exploits time-varying electricity prices is coupled with a multi-rate moving horizon estimator (MHE) to form an integrated decision- making framework. With a detailed first-principles dynamic model functioning at the core, the multi-variable interactions and plant variations are successfully incorporated into the control strategy to achieve reliable performance. We also present a novel initialization scheme for obtaining fast on-line solutions of the economic NMPC and multi-rate MHE dynamic optimization problems. Using this initialization algorithm, we show that the optimal input decisions are obtained with sufficient computational speed for real-time implementation. The energy usage optimization results indicate a significant reduction in the operating cost and peak electricity demand compared to the case where the electricity price profile is not updated.     

组播路由综合优化及其算法

路由优化是组播通信的一个关键问题,它的目标是将低路由费用。论文中首次提出了组播路由费用综合优化的思想,即组播路由的网络费用和目的地费用同时得到优化：优化网络费用以降低路由消耗的网络资源;优化目的地费用以减少源到目的地的平均时延。并提出了一种组播路由综合优化算法,该算法的时间复杂性低,实现简单,还可以分布式实现。     

基于正交数值试验的精馏过程参数的优化

精馏是1种重要的高成本的工业单元操作,其操作费用及设备投资费用主要和进料位置、回流比及塔板数有关.然而,过程参数对精馏操作费用和设备投资费用的影响是复杂的,且参数之间有着强耦合关系.因此本文结合丙二醇脱水塔过程参数的优化实例,引入正交试验设计思想,基于Aspen Plus的模拟结果,确定精馏过程的年度化总费用,通过正交数值试验,实现参数优化,并验证了以上方法的可行性和有效性.结果表明,依据基于正交数值试验得到的精馏过程最优参数进行设计,即第6块板进料,回流比为1,塔板数为9,可使丙二醇脱水塔年度化总费用比现行工程实际年度化总费用降低0.35%,从而弥补了依次进行单参数优化方法中的缺陷,达到了节能降耗的目的.     

基于改进粒子群算法的无人机爬升轨迹优化

研究无人机控制优化爬升性能问题,由于单独提高速度或节省燃油问题,均存在互相影响。为了使无人机能够快速、省油地爬升到预定高度,综合考虑了油耗和时间这两个因素。在分析了无人机爬升段数学模型的基础上,提出将油耗和时间的综合运营成本作为优化指标,并提出了一种改进粒子群算法的无人机爬升轨迹优化方法。将无人机轨迹优化问题转化为有约束的参数优化问题,并用改进粒子群算法进行参数优化,从而得到综合指标最优的爬升轨迹。对某无人机实例进行爬升轨迹优化,仿真结果比传统方法更节省了运营成本,证明了改进方法的优越性。