复杂精馏过程用能分析评价与能效优化研究

发布时间：2020-05-06 12:22

【摘要】：精馏过程是以热能的消耗换取产品的分离提纯,在热力学上是低效的耗能过程,具有极高的热力学不可逆性,能耗较高。精馏过程的(火用)分析能够对分离系统用能情况进行分析,并确定该系统及各个分离单元的(火用)损及(火用)效,揭示能量在转换、传递和利用中的(火用)损失情况,同时找出用能过程中设备,以及操作条件中的不合理性,从而能够提出精准的节能优化方案,提高能量利用率。本文以甲醇制烯烃产品分离过程为研究对象,该工艺流程以精馏体系为主,分离单元多、过程能耗大,在节能降耗上有较大的改进潜力。在全面了解甲醇制烯烃产品分离过程的技术路线及工艺机理的基础上,运用(火用)分析方法对其进行用能分析评估,找出过程中用能的薄弱环节,并针对该薄弱环节建立(火用)效软测量模型,开展能效优化的研究。本文主要内容如下:(1)通过大量阅读(火用)分析方法和能效优化方面的文献,对(火用)分析方法的研究进展及现状进行了系统性的综述;并对(火用)效软测量建模与优化方法进行了总结。这些工作为本文的研究工作提供了思路和理论支持。(2)详细分析了精馏体系(火用)分析模型建立方法。对精馏塔整体进行用能划分,得到(火用)平衡方程,并阐述(火用)平衡方程的具体计算方法,提出以(火用)损、(火用)效及(火用)损率为用能评价指标,评判精馏过程用能情况。(3)以甲醇制烯烃产品分离过程为应用研究对象,开展(火用)分析和能效评估的研究。首先,通过Aspen plus对精馏全流程进行模拟,将模拟结果与真实情况进行了对比,结果表明模拟后的各个分离单元塔顶和塔釜产品流量、组分浓度以及温度值与实际情况吻合度较高,确保全流程模拟的准确性。在此基础上,得到(火用)分析所需要的相关热力学参数,运用所提出的(火用)平衡方程,对全过程以及各分离单元进行(火用)分析和用能评估分析。结果表明,乙烯精馏单元(火用)效最低为50.4%,(火用)损率最大为37.6%,该精馏单元为过程用能的薄弱环节。最后,根据该薄弱环节能耗大的原因进行分析,提出了合适的改进措施,为后续节能优化研究指明了方向。(4)基于Bagging算法的集成人工神经网络,建立了精馏过程的(火用)效软测量模型和能效优化方法。首先,基于灵敏度分析方法,确定了(火用)效与关键操作参数之间的关系;其次分别建立了(火用)效单一人工神经网络模型与集成人工神经网络,并对两种模型的预测性能进行了比较。结果表明,后者预测精度更高。最后,以(火用)效最大化为优化目标,在满足产品质量约束的条件下,得到最佳(火用)效下的工艺操作条件,并将优化后的结果用Aspen plus进行了模拟。结果表明,在该操作条件下,(火用)效得到了明显的提高。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ028.31

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 李晓竹;解华;;基于AdaBoost的多项式旋流器溢流粒度软测量模型[J];计量学报;2016年03期

2 刘丽颖;李悦;方鲁杰;胡浩威;张蒙蒙;王立冬;王娟;;基于Adaboost混合模型的乙烯裂解结焦量软测量[J];自动化与仪器仪表;2015年06期

3 林子昕;安维中;袁琳皓;蔡浩;朱建民;;基于损失分析的反应精馏塔板上反应体积的优化设计[J];化工学报;2015年02期

4 滕少华;樊继慧;陈潇;张巍;刘冬宁;;SVM多分类器协同挖掘局域气象数据[J];广西大学学报(自然科学版);2014年05期

5 王春鹏;于佐军;孟凡强;;折息移动窗递推PLS算法及其在聚丙烯生产过程中的应用[J];化工学报;2013年12期

6 李海波;柴天佑;岳恒;;浮选工艺指标KPCA-ELM软测量模型及应用[J];化工学报;2012年09期

7 邢广成;强天伟;;人工神经网络的发展与应用[J];科技风;2012年15期

8 杨慧中;章军;陶洪峰;;基于互信息的软测量变量选择[J];控制工程;2012年04期

9 何仁初;韩伟东;;基于严格机理模型的精馏塔软测量技术的开发[J];石油化工;2012年05期

10 彭小奇;武春阳;张建智;宋彦坡;李时民;;基于火用分析的氧化铝双流法溶出工序的节能[J];冶金能源;2011年04期

，

本文编号：2651247