二甲苯异构化过程的优化及仿真研究

发布时间：2017-04-09 08:17

  本文关键词：二甲苯异构化过程的优化及仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：二甲苯是基本的有机化工原料,它广泛地应用于工业生产,对现代化工业的发展有着极其重要的影响。二甲苯异构化过程中,对二甲苯产品的质量、产量、收率等受着诸多因素的影响,提高对二甲苯的产率则需要考虑众多因素。为了实现过程系统生产潜力的最大化,降低生产过程的能耗、物耗,取得最大的经济效益,需要建立二甲苯异构化流程的虚拟仿真平台,对实际生产过程进行理论性的分析和研究。 本文基于二甲苯异构化过程的机理,结合工业装置运行数据,建立了二甲苯异构化反应器和分离系统的工艺模型。针对模型参数最优估计及目标函数优化求解问题提出了一种基于混合智能的人工鱼群算法。该算法采取人工鱼群算法和粒子群算法并行的策略进行全局搜索,在人工鱼觅食行为中引入模拟退火算法实施局部搜索。通过引入搜索域动态“缩小”和高斯变异的策略提高算法的运行效率。本文首先验证了新算法在全局优化问题上的优越性,然后利用该算法对二甲苯异构化过程进行优化研究,包括异构化反应器操作参数的优化选择,分离系统塔板效率因子的最优估计及分离系统能耗的优化分析。本文的优化结果与实际工业数据的对比表明：改进后的优化算法具有良好的优化性能,在过程优化领域具有较高的应用价值。 本文在对稳态模型参数进行最优估计的基础上建立二甲苯异构化分离系统的动态模型,实现模型数据的动态调整同时验证模型的稳定性。利用组态软件开发二甲苯异构化分离系统的虚拟平台,完成对实际工艺流程的模拟,通过平台界面实现动态数据的显示及调节功能。
【关键词】：二甲苯异构化 参数最优化估计 混合智能算法 虚拟平台
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ241.12
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 过程系统优化概述11-13
• 1.3 过程系统虚拟现实技术13-14
• 1.4 全文主要内容与安排14-16
• 第2章 二甲苯异构化过程的理论分析16-27
• 2.1 甲苯异构化过程工艺流程概述16-20
• 2.1.1 主要流程描述16-17
• 2.1.2 异构化的反应机理17-19
• 2.1.3 混合二甲苯分离技术19-20
• 2.2 异构化反应器分析与模拟20-23
• 2.2.1 反应网络20-21
• 2.2.2 动力学模型21-22
• 2.2.3 模型动力学方程22
• 2.2.4 反应动力学参数估计22-23
• 2.3 二甲苯异构化分离系统分析与模拟23-26
• 2.3.1 分馏装置建模机理研究23-24
• 2.3.2 建立分离系统数学模型24-25
• 2.3.3 独立变量数确定25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 人工鱼群算法的改进与仿真27-45
• 3.1 人工鱼群优化算法概述27-32
• 3.1.1 鱼群的行为分析28-29
• 3.1.2 人工鱼29
• 3.1.3 算法的相关定义29
• 3.1.4 算法的行为描述29-30
• 3.1.5 算法步骤及流程30-31
• 3.1.6 基本人工鱼群算法的优缺点31-32
• 3.2 粒子群优化算法概述32-33
• 3.2.1 粒子群算法的基本理论32
• 3.2.2 基本PSO算法的实现步骤32-33
• 3.2.3 粒子群算法的优缺点33
• 3.3 模拟退火算法33-35
• 3.3.1 固体退火原理34
• 3.3.2 Metropolis准则34-35
• 3.3.3 模拟退火算法的步骤35
• 3.3.4 模拟退火算法的优缺点35
• 3.4 混合优化策略35-36
• 3.4.1 无免费午餐定理35-36
• 3.4.2 混合优化方法36
• 3.4.3 混合优化策略对人工鱼群优化算法的启发36
• 3.5 基于混合智能的人工鱼群算法36-40
• 3.5.1 算法的改进思想36-37
• 3.5.2 算法的改进策略37-39
• 3.5.3 算法的主要步骤及流程39-40
• 3.6 新算法的函数仿真与数据对比40-44
• 3.6.1 函数选择40-41
• 3.6.2 仿真比较与分析41-44
• 3.7 本章小结44-45
• 第4章 二甲苯异构化过程的稳态模拟及参数优化45-59
• 4.1 ASPENPLUS软件介绍45
• 4.2 二甲苯异构化过程的稳态建模45-51
• 4.2.1 模拟流程的设置45-46
• 4.2.2 模拟参数的设定和原始数据的输入46-47
• 4.2.3 物性方法的选择47-48
• 4.2.4 模拟结果与讨论48-51
• 4.3 二甲笨异构化反应器的参数优化与分析51-53
• 4.3.1 试验参数设置52
• 4.3.2 优化结果比较分析52-53
• 4.4 分离系统参数的校正与优化53-57
• 4.4.1 塔板效率参数最优化估计53-56
• 4.4.2 分离系统的能耗优化56-57
• 4.5 本章小结57-59
• 第5章 分离单元动态模拟与虚拟平台设计59-69
• 5.1 iFIX软件59-60
• 5.1.1 iFIX软件主要特点59-60
• 5.1.2 软件主要功能60
• 5.2 二甲苯异构化反应分离单元的动态模拟60-65
• 5.2.1 动态模型建立60-64
• 5.2.2 动态模型性能调试64-65
• 5.3 虚拟仿真平台的设计65-68
• 5.3.1 工艺流程界面设计65
• 5.3.2 工程及系统配置65-66
• 5.3.3 实时虚拟平台的运行66-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第6章 总结与展望69-70
• 6.1 本文研究工作总结69
• 6.2 研究工作展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士期间发表的论文以及参与的项目75

【参考文献】

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