石油供应链计划层优化与不确定性风险管理模型

提出了一种基于有限场景的两阶段随机混合整数线性规划（MILP）模型,来优化不确定条件下多周期、多层级的石油工业供应链的计划层管理。模型以碳排放税的形式将减少CO₂排放的环境目标融入到经济目标之中。供应链的各级节点均以黑箱的形式存在,使模型得以简化,在时间尺度相对较长的计划层获得优化结果,为供应链的计划与管理提供指导方案。并且分析了算例最优期望收益的风险性,在此基础上引入风险管理约束,得到了带有风险管理约束的供应链计划层优化模型。该模型的结果与原模型相比,期望收益附近的收益风险性降低。     

求解带有等式约束的混合整数非线性规划问题的粒子群算法

针对带有等式约束的混合整数非线性规划(MINLP)问题,建立了一种改进的粒子群优化(PSO)算法--简约空间法.利用等式约束将问题的维数降低,使带有等式约束的优化问题转化为无等式约束优化问题.通过测试函数和过程综合的实例对该算法进行了测试并与其他算法所得的结果进行了比较,结果表明,PSO算法在使用的普遍性、求解的准确性等方面都优于一般的算法,尤其对于非凸的MINLP问题,PSO算法是一种有效的求解方法.     

水处理集成微藻生物柴油生命周期系统环境影响评价

采用生活废水的二级出水培养微藻可有效提高微藻生物柴油生产过程的环境效益，降低其环境影响。本文基于生命周期分析原理，针对结合了废水培养微藻的两种微藻生物柴油生产技术路线，即传统路线和热解酯化路线，建立了环境影响评价模型；提出了水处理集成微藻生物柴油生命周期系统评价的水处理过程替代效应的概念及其环境效益定量评价方法；通过计算对比了基于新鲜水培养微藻的两种技术路线的总环境影响指数和废水培养微藻的两种技术路线的环境效益，表明热解酯化工艺结合废水培养微藻路线相较其他工艺路线具有最小的环境影响，表明水处理过程替代效应在水处理集成微藻生物柴油生命周期系统评价中的有效性和必要性。     

C3选择性加氢能量耦合催化精馏结构与分析

提出了一种C₃选择性加氢能量耦合催化精馏新工艺,首先将催化精馏构件放置在丙烯精馏塔的提馏段,再将丙烯塔与脱乙烷塔通过气液流股连接成热耦合结构。与传统加氢工艺相比,能量耦合催化精馏工艺通过分离和加氢反应的结合使丙炔、丙二烯加氢过程的选择性得到较大幅度的提高,并通过热量耦合消除丙烯在脱乙烷塔内的返混,从而降低分离能耗。采用Aspen Plus化工流程模拟软件对该流程进行模拟。模拟结果表明,能量耦合催化精馏工艺可以使丙烯收率提高0.74%～2.19%,年度冷剂费用降低2.44%～3.61%。同时,热量耦合催化精馏工艺对于重质裂解原料油具有更好的适用性。     

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。     

低温精馏过程模拟及其分离特性分析 (Ⅰ)氢溶液状态方程及热力学性质计算

将Soave改进的BWR方程(1999年)应用于饱和氢流体,通过实验数据对方程的参数进行了选择和优化.此方程可用于饱和氢溶液气液两相p-V-T关系、热力学性质以及气液平衡关系的预测.对于H₂、D₂、T₂饱和流体,气相密度的平均相对误差分别为0.19905%、0.28173%、0.001295%,最大偏差分别为-0.99511%、4.6664%、-0.0040385%;液相密度的平均相对误差分别为0.5504%、0.33704%、0.04703%,最大偏差分别为3.2950%、-2.2629%、0.12126%,其准确性良好.可作为低温精馏分离氢同位素的一个严格的热力学模型.     

压力旋流式喷嘴喷淋液膜区换热过程的数值模拟

利用Fluent软件对压力旋流式喷嘴的内外流场进行了数值模拟，以等效的二维网格模型模拟圆周对称的三维流动，多相流和湍流模型分别采用VOF和雷诺应力模型。在两种条件下，对喷嘴流场进行模拟：①气相为空气，不发生相间热质传递；②气相为饱和水蒸气，发生相间热质传递。相变模型采取Fluent中内嵌的Lee模型。将数值模拟结果同实验结果进行对比，并以数值模拟的数据对喷嘴内外流场展开分析。模拟结果显示，由于液相在喷嘴旋流室内的螺旋运动，导致喷嘴内部形成“空气芯”，液相速度在喷嘴旋流室与收缩段的连接处变化剧烈；另外，发生相间热质传递条件下，流场的压力要整体稍低且速度场的速度最大值更大；液膜的传热系数沿液膜流动方向不断减小；因气相冷凝使得液膜厚度更大，液膜破碎长度也因蒸气冷凝而变得更长。     

蒸汽在过冷液体喷雾上直接接触相变换热过程实验研究

以水为工质,通过实验研究了饱和水蒸汽与过冷水喷雾逆流直接接触冷凝换热过程,考察了不同入口液相温度下液膜厚度及破碎长度变化、液膜轴向及径向的温度分布;基于实验数据计算出了液膜局部传热系数及总传热系数。实验研究的结果表明,直接接触冷凝换热过程中,低入口液相温度时的液膜厚度和破碎长度更大;液膜在径向方向上存在温度梯度变化,液膜表面的温度较高,中心存在1个最低温度;随着液膜运动轴向距离的增大,液膜温度逐渐升高,喷嘴出口处液膜的温升最快,在整个喷雾的冷凝换热过程中,液膜温升占喷雾换热总温升的80%～85%,因此相比液滴,液膜起主要换热作用;喷嘴出口处的局部传热系数最大,并随着轴向距离增大逐渐减小。实验得到总传热系数的值远大于传统的膜状冷凝传热系数,体现了蒸汽-过冷液体喷雾这类直接接触换热方式的优势。     

受限空间内浮升气泡与液体间传质行为实验研究

采用紫外诱导荧光(UIF)实验方法,研究Hele-Shaw狭缝受限尺度对受限空间内浮升气泡流体力学与气液传质行为的影响。实验中以二苯并[b,e]吡啶作为荧光剂实现了受限空间内CO₂溶液浓度分布及其气泡运动速度的定量测量,获得了CO₂在受限空间内运动过程中的传质量和气泡动力学参数,并分别计算气泡受限空间内液膜区和自由接触区的传质速率。分析得到受限空间中不同狭缝宽度内CO₂的传质行为,分析了受限尺度对CO₂-水体系传质过程的影响。     

C3选择性加氢热耦合催化精馏流程模拟

针对C₃ 选择性加氢过程中冷剂费用过高问题提出将选择性加氢催化反应器设置在脱乙烷精馏塔的提馏段,并通过原流程的3 个精馏塔的不同热耦合方式所构成的3 种热耦合催化精馏结构;对三热耦合催化精馏结构分别进行严格模拟和评价,表明通过分离和加氢反应的结合增加了加氢反应的转化率,并通过热耦合降低了分离能耗,年度总费用降低显著。模拟结果表明,3 种方案的年度总费用节约效果分别为4.107%、6.420%和10.337%。