基于EMMS模型的聚乙烯流化床流体力学模拟

目前,针对气-固流化床的数值模拟多采用欧拉-欧拉双流体模型(TFM)。而传统的TFM基于均匀拟流体假设,不能准确描述流化床内流态化的非均匀性及介观尺度的性质,如颗粒团聚。本文采用基于能量最小多尺度方法(EMMS)的双流体模型(EFM)来研究聚乙烯流化床流体动力学,模拟结果证明EFM较好把握了流化床内的非均匀性以及介观尺度性质,更能准确描述聚乙烯流化床反应器内部的流体动力学。EFM模型的应用可以为聚乙烯生产过程中流化床结构改进以及"热点"的避免提供更有说服力的模拟验证。     

基于列队竞争算法的多杂质水网络集成优化

对于多杂质的用水和水处理集成优化问题,建立了以总费用最小为目标的混合整数非线性规划(MINLP)模型,并提出了一种将列队竞争算法(Line-up competition algorithm,LCA)和序列二次规划(Sequential Quadratic Programming,SQP)法相结合的求解策略。其中,用LCA优化整数变量,而用SQP法优化连续变量,通过这两种方法的交替求解来逼近最优解。将所提出的计算方法对文献中的2个典型实例进行了求解,求解结果优于文献。实例计算表明,本文所提出的计算方法是有效的。     

降维映射分析法及其应用

用人工神经网络将多维空间的样本数据降维映射到二维平面上,并生成目标函数的等值线,可全景式地展现出样本数据集操作空间的面貌和特征,由此可直接看出最优操作点或最优操作区域。映射平面上的任意点可通过逆映射算法将其还原到多维空间。本文对这个方法的基本原理进行了简要的描述,并用于操作优化的实例计算。演示的实例说明,这个方法比模式识别方法优越。     

多因素不确定条件下的间歇生产调度优化

不确定条件下的间歇生产调度优化是生产调度问题研究中具有挑战性的课题。提出了一种基于混合整数线性规划(MILP)的鲁棒优化模型，来优化不确定条件下的生产调度决策。考虑到生产过程中的操作成本和原料成本，建立了以净利润最大为调度目标的确定性数学模型。然后考虑需求、处理时间、市场价格三种不确定因素，建立可调整保守程度的鲁棒优化模型并转换成鲁棒对应模型。实例结果表明，鲁棒优化的间歇生产调度模型较确定性模型利润减少，但生产任务数量增加，设备空闲时间缩短，从而增强了调度方案的可靠性，实现了不确定条件下生产操作性和经济性的综合优化。     

正交多项式回归设计方法在纸浆漂白工艺中的应用

本文应用正交多项式回归设计方法,对大麻全杆化机浆H_2O_2漂白工艺条件进行了研究,建立了工艺参数对白度指标的回归数学模型,通过对数学模型的分析,找到了最优的漂白工艺条件。     

种群分布式并行遗传算法解化工多目标优化问题

带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)在与流程模拟软件Aspen Plus结合求解化工多目标优化问题方面耗时较高.为了解决这一问题,本文提出了一种种群分布式的并行遗传算法(populations distributed parallel genetic algorithm,PDPGA),将模拟计算任务分配给局域网的多台子节点计算机并行执行.以氯乙烯精制的多目标优化过程为研究对象,选取氯乙烯采出量最大化和系统总能耗最小化为两个目标,低沸塔和高沸塔的质量回流比、塔顶馏出率和塔压6个操作参数为优化变量.分别应用PDPGA和NSGA-II对上述过程进行优化求解,二者的种群规模均设为70,进化代数均设为70,PDPGA使用1主节点和2子节点共3台计算机.结果表明,与直接应用NSGA-II进行串行优化相比,PDPGA优化方法能充分利用闲置的计算机资源、有效提高解得质量和大幅降低优化计算的时间.     

基于流程模拟器和列队竞争算法的精馏操作优化

精馏是高耗能的操作单元,对其进行操作优化是企业实现节能降耗、提高经济效益的有效手段。本文提出列队竞争算法与流程模拟软件相结合的精馏操作优化方法,通过MATLAB-Aspen Plus的接口工具调用Aspen Plus模拟精馏操作过程,得到目标函数值,使用列队竞争算法对其进行操作条件的优化。将所提出的方法应用于某石化企业催化裂化主分馏塔的操作优化,其中目标函数值同时考虑了热能利用与产品分布,优化求解得到了总体效益最大的优化操作方案。     

并行多家族遗传算法解多目标优化问题

提出了一种并行多家族遗传算法,采用主从节点分布式的计算策略,并应用分解协调的思想,对Pareto前沿进行分段,将计算任务分配到局域网上的多台计算机上完成,以减少计算时间。将所提出的方法用于两个化工实际问题的求解,得到的Pareto前沿的分布均匀性和全面性均优于单个遗传算法算得的结果。解决了遗传算法与流程模拟器结合解化工过程多目标优化问题时计算耗时太长的难题。     

热集成变压精馏分离乙二胺-水共沸体系的模拟优化

针对乙二胺-水共沸物组成对压力较为敏感的特性,采用部分热集成变压精馏工艺分离该共沸物。先利用Aspen Plus软件对该工艺进行稳态模拟,再以理论塔板数、进料位置、回流比为优化变量,水和乙二胺的纯度为约束,以年度总费用（total annual cost,TAC）为目标函数建立乙二胺-水共沸体系分离系统的优化设计模型。采用列队竞争算法对该分离过程主要工艺参数进行优化,得到了变压精馏分离乙二胺-水体系的最佳工艺操作参数及设备参数。模拟结果表明,利用算法对多变量进行同时优化可得到更具经济效益的分离系统,与传统优化结果相比,可降低TAC约7.31%。在此基础上,对高压塔的操作压力进行优化分析,将其由2atm提升至4atm（1atm=101325Pa）,并对流程其他参数进行优化,可显著降低TAC约24.62%。进一步,采用部分热集成比普通变压双塔精馏降低TAC约21.87%     

公用工程系统多周期操作的优化调度

针对公用工程系统必须满足外界蒸汽和电力的需求发生周期性变化的情况，建立了优化调度模型，目标函数考虑了每个周期的操作费用和周期之间设备启动和停运的转运费用。提出了用列队竞争算法和动态规划法分步求解的计算方法，此方法所需的计算时间仅与周期数成正比，而且能得到全局最优解。用实例计算说明了提出的方法的有效性。