常压精馏塔过程模拟及优化

摘要

精馏塔是石油化工程生产过程中最主要的设备单元，用于完成对原料的加工提纯工作，分离出不同的产品。同时精馏塔也是石油化工生产过程中主要的能源消耗设备。所以精馏塔是否在一个高效的工作状态至关重要。对精馏塔进行操作优化，可以提高产品馏出率，降低企业成本，提高企业经济效益。　　本文以常压精馏塔的操作优化为主要工作，在分析了精馏体系的基础上，研究并建立了更加符合实际生产过程的平衡级数学机理模型MESH方程组机理模型，分别求取质量平衡方程，气液平衡方程，归一化方程和能量平衡方程。通过建立温度计算方程和焓值计算方程，使整个模型更加精确，并采用合理的求解策略进行求解，并通过一组假组分验证模型的准确性。　　在优化算法方面，作者提出了一种基于元胞自动机和遗传算法相结合的新型优化算法。元胞遗传算法继承了遗传算法模拟自然种群演化机制的高效寻优特性，而且还借助元胞自动机的拓扑结构和邻居机制，使种群的最优解能缓慢地扩散到整个种群中，实现了全局寻优和局部寻优良好的平衡。　　最后将新型优化算法与精馏塔机理模型相结合，通过给定约束条件，目标函数来优化精馏塔操作参数，并将优化后的操作参数应用到实际化工工业提纯苯设备中，结果证明，优化后的操作参数能使精馏塔工作在一个更好的状态，塔顶产能及产品浓度都达到了产品要求，最终结果证明优化算法是行之有效的。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 常压精馏塔过程模拟发展及现状

1.3 精馏塔过程优化现状及发展

1.4 本文的主要研究内容

1.5 论文章节安排

第2章 常压精馏塔数学模型

2.1 引言

2.2 精馏基础知识

2.3 单闪蒸罐过程模型

2.4 精馏塔质量平衡方程

2.5 精馏塔相平衡方程

2.6 精馏塔能量平衡方程

2.7 塔板压力计算

2.8 精馏塔塔板温度计算

2.9 本章小结

第3章 基于元胞自动机改进的遗传算法

3.1 引言

3.2 遗传算法简介

3.3 元胞自动机

3.4 元胞遗传算法(CGA)

3.5 元胞遗传算法测试

3.6 本章小结

第4章 精馏塔仿真模型的建立及优化

4.1 引言

4.2 MATLAB简介

4.3 目标函数和约束条件的建立

4.5 精馏塔建模及优化算法的使用

4.6 本章小结

第5章 优化精馏提苯应用

5.1 引言

5.2 仿真精馏效果

5.3 仿真优化结果

5.4 设备验证

5.5 结果分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢