集成NGL回收的新型天然气液化系统AP-X~(TM)的概念设计与模拟分析

为提高液化天然气能量集成与设备共用水平,提出了一种基于大型AP-X~(TM)液化流程,综合气体过冷技术(GSP)的集成NGL (天然气凝液)回收工艺的天然气液化系统的概念设计。基于化工流程模拟软件AspenHYSYS进行模拟和分析,将集成工艺多流股换热器性能、全流程的单位功耗和乙烷回收率作为衡量系统性能的三项指标。模拟和分析的结果表明,集成NGL回收的AP-X~(TM)液化工艺单位功耗降低至0.45 kW·h·(kgLNG)-1,较单产系统能耗降低了6%,同时乙烷回收率达到93%,实现了NGL的高效分离。通过热力学分析、?分析和经济性分析得出本设计流程具有较高的性能和经济价值,可为天然气液化工艺的集成设计和技术改造提供指导借鉴。     

化工原理国家精品在线开放课程的建设和开放

文章介绍了化工原理国家精品在线开放课程的建设思路和内容构建，并基于该课程的开放应用探讨了基于在线开放课程的教学模式改革，进而提出了持续建设课程的思路和计划。     

基于转运模型的功交换网络综合

功交换网络作为能量回收系统的重要组成部分,其设计水平的高低对过程系统的能耗将有着重要的影响,但是目前对功网络综合的研究仍处于理论研究的起步阶段。本文根据功级联分析,首次提出了一种基于转运模型进行功交换网络综合的新方法。该方法以公用工程用量最小为目标函数,建立了适用于等温过程的LP数学模型。通过提出构造低压流股压力中间值的策略,解决直接式功交换匹配过程中压力约束的限制,在每个压力间隔内寻求可行流股匹配,从而得到功交换的初始网络结构;再根据所提的合并相邻压力间隔的策略,进一步减少公用工程用量,进而达到优化网络结构的目的。最后通过实例计算,验证了本文方法的可行性及有效性。     

柔性换热器网络综合与清洗时序安排同步优化

提出在柔性换热器网络设计时考虑设备投入运行后实施在线清洗时序安排的同步优化方法，实现换热器网络动态综合。为降低该问题计算的复杂性，提出采用两阶段法。第一阶段利用虚拟温-焓图法初步综合获得考虑设备结垢过程和流股入口温度、热容流率发生变化时的多周期柔性网络，在同步优化之前识别出较优匹配候选。第二阶段，换热网络结构、设备面积和清洗时序安排利用遗传/模拟退火算法进行同步优化。通过积分方法来计算随时间变化的公用工程消耗，所建立的数学模型因此比以往文献更加严格。计算实例表明，所提方法有效降低年度总费用，同时能够解决大规模柔性换热器网络综合问题。     

化工原理网络远程教学展望

化工原理是研究化学工程问题的技术基础课程,其内容覆盖以传递理论为主线的单元操作,一般包括课程教学、课程实验和课程设计等三个教学环节。化工原理计算机辅助教学(ＣＡＩ)是一项信息系统工程。     

基于混合优化算法的多杂质废水回用网络的优化设计

废水回用网络(Wastewater reuse network，WWRN)的优化设计是过程工业减少废水产生的关键所在。设计中所面临的主要困难是如何建立一个有效的过程流程，使水流股能进行有效的分配，同时保证清洗的质量。笔者提出了多杂质WWRN的有效优化设计方法，建立了多杂质WWRN的混合整数非线性规划(MINLP，Mixed integer nonlinear programming)超结构模型。由于MINLP问题求解困难，因此采用了自适应模拟退火遗传算法进行求解。该混合算法不仅克服了一般算法求解过程难于收敛或容易陷入局部最优的缺陷，而且自适应调整步长和交叉及变异概率的策略提高了算法的计算效率。对实例的研究结果表明，该混合算法能找到全局最优解，且计算时间可满足要求，另外，该算法也不要求提供初始可行解。     

采用两种中间介质的工业园区厂际余热集成

发挥园区集群效应，借助中间介质回路将工业园区中各单厂内的余热于厂际间进一步回收利用，能够显著提高园区整体能源效率。其中，中间介质回路的设置与介质的选择将关系到整个余热回收系统的最优设计与节能效果。因此，不同于目前研究仅采用一种中间介质的集成策略，同时选用热水和导热油为介质开展厂际余热集成研究。提出耦合介质与厂内流股换热及介质流股在厂际间分配的换热器网络超结构，以年度总费用最小为目标建立MINLP热集成数学模型，优化获得包含介质回路结构与厂内换热器网络结构等内容的园区余热集成结果。最后，在一个包含3个厂的厂际余热集成案例中，分别研究了单种介质单回路、单种介质双回路及双种介质双回路3种情况，通过对比验证了所提方法的有效性。     

基于Dragon描述符与改进的决策树-遗传算法的反应溶剂设计方法

反应溶剂被广泛应用于液-液均相有机合成中，能够大幅度提高反应速率与选择性，有助于绿色合成新工艺路线的开发。提出了一种基于Dragon描述符与SMILES (simplified molecular-input line-entry system)编码的计算机辅助(computer-aided molecular design, CAMD)反应溶剂设计方法。首先，利用决策树-遗传算法构建可定量预测反应速率常数k的反应动力学模型；基于构建的反应动力学模型，提出了集成决策树-遗传算法与CAMD设计方法，通过SMILES分子编码算法生成同分异构体，并利用Dragon软件计算描述符大小，建立由目标函数与约束方程组成的混合整数非线性规划(mixed integer nonlinear programming, MINLP)模型，进一步采用分解算法对模型进行优化求解，从而实现反应溶剂设计目标；最后，以Diels-Alder反应为例，验证了该方法的可行性与有效性。     

基于自适应模拟退火遗传算法的多杂质用水网络设计

水资源的短缺和环境污染的日益严重，对过程工业提出了减少新鲜水用量和废水排放量的要求，且通常废水中都含有多种污染物，由此本文提出了考虑回用的多杂质用水网络设计。不但建立了多杂质用水网络超结构MINLP模型，而且针对MINLP问题求解困难的现状，开发了自适应模拟退火遗传算法。实例研究结果表明该算法可以找到全局最优解且计算时间可满足要求。另外，该算法可有效避免陷入局部最优，也不要求提供初始可行解。     

全过程系统用能分析与调优

大规模化工系统工序多 ,物流多 ,能耗大 ,用能状况复杂 ,其节能改造是过程系统热集成的难点。应用全过程系统热集成技术 ,对某一大规模化工系统的总体用能状况进行了分析 ,确定了系统的用能“瓶颈” ,并利用用能一致性原则对其“瓶颈”即反应器部分进行改造 ,通过改变公用工程使用状况等易实施的措施 ,节能可达 30 %。