论文部分内容阅读
为了更充分合理地利用能量,将多效精馏系统中可利用的余热（第一效再沸器加热蒸汽冷凝液、各效塔顶及塔底产品的显热）用于预热原料液,建立了由多效精馏及多级预热两个子系统构成的平流、并流、逆流三种流程的多效精馏系统能量集成模型;将系统的物料衡算、热量衡算方程组写成矩阵方程的形式,矩阵方程具有结构清晰、易于简化成不同效数或无预热的各种情况的优点;采用迭代法结合矩阵法求解系统的物料衡算和热量衡算方程组,采用严格的逐板计算法求解各效精馏塔的理论板数并结合辅助计算（如泡、露点计算,预热器计算等）,可以求出多效精馏系统常规设计的各种参数。为了达到最佳的节能效果,在多效精馏系统常规设计的基础上,建立了平流、并流、逆流三种流程的多效精馏系统优化设计的数学模型;模型以整个精馏系统（包括多效精馏和多级预热两个序贯系统）的年总费用（包括系统年总操作费用:加热蒸汽年费用、真空泵年动力费用和系统的年设备折旧费用--精馏塔、再沸器、预热器的年折旧维修费用等）最小为优化目标,以第一效精馏塔塔底再沸器加热蒸汽温度、末效精馏塔塔顶蒸汽温度、各效精馏塔的操作回流比、各效精馏塔再沸器的传热温度差、各级预热器溶液出口温度为决策变量;由于目标函数是多变量、高度非线性的复杂函数,既有不等式约束（包括显式约束、隐式约束）又有等式约束,其求解过程相当困难且未见适用于该过程求解的算法报道,故研究并提出了求解该模型的一种新算法--遗传算法结合菲波那契法和拉格朗日乘子法;将目标函数求解过程分成内、外两层,外层的决策变量为ts、tDn、tz,用遗传算法搜索寻优,内层的决策变量为Ri 、Δti, Ri 用菲波那契法搜索寻优, Δti用拉格朗日乘子法求解,算法用可视化语言Visual Basic 6.0 编程实现。研究结果表明:带预热系统的平流、并流、逆流三效精馏系统优化设计比不带预热系统的平流、并流、逆流三效精馏系统常规设计节省年总费用分别为:48.1%、41.3%、33.8%,说明预热及优化是非常有效的节能措施;新算法收敛稳定性好、收敛速度快,是求解多效精馏系统优化问题的一种有效算法;用可视化语言Visual Basic 6.0 编制的多效精馏设计软件,界面友好、使用方便,可用于平流、并流、逆流多效精馏系统的常规设计及优化设计计算。