项目名称: 资源高效利用间歇共沸精馏系统集成优化研究

项目编号: No.21276039

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 化学工业

项目作者: 董宏光

作者单位: 大连理工大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 间歇共沸精馏技术在医药等精细化工产品提纯与溶剂回收中广泛采用。我国精细化工产业已形成庞大产业群,在整个国民经济结构中其资源消耗所占比例相当大,因此,间歇共沸精馏系统设计与操作水平的高低,将对整个国家资源利用水平产生重要影响。课题以间歇共沸精馏系统为对象,提出以板罐为基本单元的复杂间歇共沸精馏塔系统状态时空间超级结构,据此建立混合整数动态优化模型,采用综合目标函数权衡优化操作时间、流程空间,包括过程设备、工艺物料和公用工程等资源要素,利用正交配置法离散化转换成混合整数非线性模型。通过可行性分析提供高效初值,开发随机算法与确定性算法相结合的自适应并行算法策略,同时获得最佳设备参数,塔板-储罐连接配置和决策变量动态控制方案,由此实现资源高效利用间歇共沸精馏系统集成优化。研究成果将为复杂精馏流程一体化设计奠定技术基础,具有重要的理论研究意义和工程应用价值。

中文关键词: 间歇过程;共沸精馏;过程综合;最优化;传质网络

英文摘要: Azeotropic batch distillation is widely used in purification of fine chemical products and solvent recovery. In our country, fine chemical industry has already formed large-scale industrial cluster, and the resource consumption of fine chemical industry plays an important role in the entire national economic structure. As a result, the design and operation of azeotropic batch distillation system will have a tremendous impact on the resource utilization of the whole country. This research project focuses on azeotropic batch distillation system, and a state-time-space superstructure of complex multi-vessel batch distillation system which considers trays and vessels as basic units is proposed, and the mathematical model of proposed superstructure is performed with mixed-integer dynamic optimization (MIDO). A comprehensive objective function is generated with the consideration of process time, flow sheets structure and resource elements including of equipment, material and utility. We reformulate the MIDO model as a mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problem using orthogonal collocation on finite elements technique. The high-efficiency initial value is achieved through the analysis of feasibility, and by incorporating both deterministic and stochastic components, a hybrid adaptive and parallel algorithm str

英文关键词: batch process;azeotropic distillation;process synthesis;optimization;mass exchange network

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