基于神经网络混合整数线性规划的精馏分离序列优化综合

针对精馏分离序列综合问题,运用图论方法研究网状超级结构。结合相对费用函数建立了混合整数线性规划模型。开发了面向大规模精馏分离序列综合问题的自动求解程序,实现了10组分精馏分离序列综合问题的成功解算,探索了神经网络混合整数线性规划的思想框架。     

设计演化算法实现精馏分离序列优化综合

采用演化算法求解具有组合爆炸特征的精馏分离序列优化综合问题。由于精馏分离序列与二叉树之问具有同构性．在数据结构上精馏分离序列可以抽象为二又树,直接采用二叉树结构编码方案可以同时表达个体的基因型和表现形。借鉴生物界父本可以经过有性繁殖或无性繁殖得到子代的现象。对遗传算子进行设计。应冒图论方法建立有效的二叉树结构演化重组机制,从而形成基于双亲或单亲父本的交叉算子。实例表明：双亲遗传操作其空间搜索率较低,而单亲遗传操作其最优解命中率较高。因此。演化算法能够成功解算大规模精馏分离序列优化综合问题。     

热偶精馏过程模拟优化方法的改进——人工神经网络-遗传算法

采用人工神经网络和遗传算法对热偶精馏分离过程提出了一种新的建模方法和优化算法,该方法不仅能够有效地求解热偶精馏过程的数学模型,迅速地得到优化变量和目标函数的解,而且具有获得全局最优解的能力.最后通过实例说明了本方法的有效性.     

基于自适应并行禁忌搜索的精馏分离序列优化综合

由于精馏分离序列与二叉树之间具有同构性,在数据结构上精馏分离序列可以抽象为二叉树.采用图论方法建立了二叉树相邻切分点变换机制,进而形成有效的邻域结构.将自适应机制和并行技术引入禁忌搜索算法中,根据记忆频率信息自适应调整禁忌长度与候选集规模,通过搜索任务分配安排形成多任务并行处理.数值实验表明自适应并行禁忌搜索算法能够成功解算大规模精馏分离序列优化综合问题.     

考虑中间换热器的能量集成精馏序列合成

针对考虑中间换热器（IHE）的精馏序列合成问题,提出基于随机优化策略的能量集成非清晰精馏序列（IHE-HIDSs）合成方法。通过对精馏序列分离任务合并处引入二元0/1变量表示是否存在IHE,以精馏序列的年总成本（TAC）为优化目标,建立了该合成问题的隐式混合整数非线性规划模型（MINLP）,通过模拟退火和粒子群优化（SA-PSO）混合随机优化算法进行求解。为验证在精馏序列合成中同时考虑IHE的必要性以及所提出合成方法的有效性,对五组分醇类混合物和五组分烷烃类混合物两个算例的精馏序列合成问题进行了研究。结果表明,相比同时考虑热耦合和能量集成的精馏序列,IHE-HIDS具有更低的TAC。此外,所提出的方法可以在合理的计算时间内以高概率获得多个分离序列方案。     

热集成复杂精馏系统综合的研究

将夹点分析法应用于热集成复杂精馏系统综合的换热网络设计中,避免了以换热网络结构作为独立变量,建立了一个以预分馏塔组分回收率、回流比及操作压力为连续变量,以分离序列和热耦合方式为离散变量的混合整数非线性规划(MINLP)模型。该模型用改进的模拟退火算法求解,可同时得到优化的流程结构和操作参数。对多个五组分混合物分离问题进行了求解,并对不同优化方案的优化结果及其经济性作了比较和分析,结果表明采用热集成复杂精馏塔流程可以显著地降低系统的总费用,还表明该方法是求解热集成复杂精馏系统综合问题的有效方法。     

基于模糊逻辑推理的精馏分离序列优化综合

模糊逻辑推理能够反映自然语言要素信息传递特性. 通过抽象有效重组参数提炼if-then模糊逻辑推理规则、根据精馏分离序列综合问题数字特征创建Sugeno模糊逻辑推理模型,系统化地提出了基于模糊逻辑推理的精馏分离序列优化综合方法.     

精馏分离序列综合超级结构研究

运用组合数学理论深入研究了精馏分离序列综合问题,简明分析了有序剖分问题的计算复杂性;在可行域中采用二叉树数据结构,实现了对精馏分离序列的随机搜索;通过中间结点和叶子结点相互变换机制,构造了一种高效演化邻域(超级)结构。     

混合型膜的使用对节能型精馏-膜分离集成工艺的优化影响

提出了基于遗传规划(GP)的更新型精馏-膜分离集成过程综合求解策略,对共沸物系分离进行优化计算;该综合求解策略可以应用于尚处于实验研究阶段的膜计算。以甲醇-甲苯共沸物系和壳聚糖膜为计算实例,研究了混合型膜应用于同一精馏-膜分离集成流程的经济效益等内容。计算结果表明,混合型膜同时应用于同一集成过程可以降低精馏-膜分离集成过程成本,提高膜的应用可行性。GP综合求解策略具备可扩展性和广泛适用性,可以适用于针对任何共沸物系分离快速计算出其最优精馏-膜分离集成流程。     

隔壁塔分离乙醇-正丙醇-正丁醇体系

以乙醇-正丙醇-正丁醇为分离体系,研究回流比、气液分配比等操作参数对隔壁塔分离效果的影响。将常规双塔精馏序列转化为隔壁精馏序列并保证各操作参数的最优值,利用Aspen Plus模拟软件对乙醇-正丙醇-正丁醇三组元的常规精馏序列和隔壁塔精馏序列进行模拟分析,探究隔壁精馏工艺最佳操作区域及节能效果,模拟结果表明,在满足分离要求下,气液分配比存在一个相互关联关系,使隔壁塔精馏序列存在一个再沸器热负荷最小的最佳操作区域。与常规精馏序列相比,完成相同的分离任务,隔壁塔精馏序列再沸器节能6 954.368 k W,冷凝器热负荷减少2 934.291 k W。结果表明,隔壁塔精馏序列不但提高了热力学效率、降低了能耗,并且大幅降低设备投资。     

基于遗传规划的复杂精馏系统综合

提出了基于遗传规划的复杂精馏系统的综合方法.针对复杂精馏系统特点并结合化工领域知识,对遗传算子进行了改进,给出了一套独特的编码方法和求解策略.算法利用层次化结构来直观地表达复杂分离流程,同时解决了其他随机算法编码在表达精馏过程时的歧意性问题.在不必给定精馏系统超结构的情况下,能够完成可行域的自动搜寻.实例计算表明,基于遗传规划的综合策略可以用于求解复杂精馏系统的最优综合问题,实现了包括侧线塔、完全热偶塔及同时考虑热集成的各种复杂精馏结构的自动搜索寻优.     

基于多目标优化精馏系统综述

综述了精馏系统中多目标的优化问题,分析列举了人工神经网络、正交设计、响应面、遗传算法和粒子群算法在精馏系统多目标优化中的应用,旨在总结精馏系统中的优化算法,寻求最优操作条件的解法,为精馏塔的多目标优化提供参考。结果表明,针对于目前精馏系统的复杂多变性及混合规划问题,这些算法可以很好地对精馏系统进行建模,预测精馏模型,预测值与模拟值拟合较好,有较高的精度。且可用于求解精馏过程中的最优操作条件,降低系统的不可逆性,实现了精馏系统的节能优化,提高了产品质量,降低了能耗。最后指出了多目标优化精馏系统方法的可行性,也表明在实际生产中将多种优化算法相结合进行多步优化的可行性。     

过程系统能量集成同步最优综合法

将换热网络超结构混合整数非线性规划多目标同步最优综合方法进一步扩展到与过程系统的联合优化,提出了改进的过程热集成同步综合方法,并以反应分离过程与换热网络能量集成为例,建立了同步优化超结构模型,采用混合整数非线性规划的遗传算法求解,可同时得到热集成系统最优的流程结构和操作条件。     

基于遗传算法的结构振动主动控制优化方法

在结构振动主动控制的研究中,控制能量是限制其广泛应用的瓶颈。为减少控制系统所需能量,有必要对结构进行优化设计,而传统的优化方法对于振动主动控制系统的优化不太适合。为此,在杂交遗传算法和实代码遗传算法的基础上,开发了一种改进的杂交遗传算法,该算法不仅可以计算含不等式约束的优化问题,而且可以处理含线性等式的优化目标问题。最后给出了计算实例来说明所提方法的有效性。     

多流股换热器网络综合方法在原油预热系统中的应用

以原油常减压蒸馏装置原油预热网络为研究对象,进行了多流股换热器网络的实例综合. 基于超结构物理模型建立了改进的多流股换热器网络综合数学模型,提出将该网络综合问题由混合整数非线性规划问题转化为简单的非线性规划问题的求解策略,并利用改进的遗传/模拟退火新算法进行了原油预热网络的综合. 与Hextran软件的综合结果以及现场换热网络的对比表明,本模型和求解策略可以应用于工业规模的多流股换热器网络综合,有可能取得较好的经济效益.     

A systematic procedure for synthesis of intensified nonsharp distillation systems with fewer columns

Nonsharp separation sequences can intrinsically improve thermodynamic efficiency than that of sharp sequences for a multicomponent distillation. There are much more nonsharp sequences than that of sharp sequences. In this paper, the synthesis of new intensified distillation systems from nonsharp separation sequences is presented. Such intensified distillation systems have fewer columns and have the potential to reduce both energy and capital costs than conventional configurations. First, the representation of any nonsharp sequence with the simple column configuration is found to be the necessary starting point. Then, five strategies are introduced which present different mechanisms to change the structures of the distillation configurations. Third, a systematic procedure is formulated which can achieve the intensified distillation systems with fewer columns systematically. Finally, the systematic method has been applied to different examples of nonsharp separation sequences. It is demonstrated that the method can be used to generate the new intensified distillation systems from any nonsharp separation sequences. The method is easy to use and can explicitly derive all of the intensified distillation systems for the nonsharp separation sequences for a multicomponent distillation.