基于初值优选的模拟数据驱动型复杂精馏塔操作优化
发布时间：2022-08-10 19:14
化工行业中,复杂精馏塔是最常见的分离单元,其操作不但关乎能耗,也关乎产品质量和分布。但由于机理复杂、变量多,其设定目标（单目标/多目标）下的操作优化十分困难,一直是工程和学术界关注的热点。本文开展的研究就是用数据处理技术,引导流程模拟软件（如PRO/II、ASPEN等）,在塔系统的可行操作域内,快速有效的找到其独立可调操作变量的最优值,以保证其目标函数达到极值。主要研究有:一、鉴于模拟初值多凭经验选取,且对寻优进程有重大影响,提出了基于模拟计算值与现场实际值误差（又称拟合误差）最小,用单目标和多目标遗传算法（GA和NSGA-II）优选模拟初值的方法。二、鉴于复杂精馏塔系统可调变量多,对特定目标函数影响程度不一的特点,提出了用主成分分析法（PCA）优选独立变量的方法,将那些对目标函数贡献大的可调变量设为独立变量,提速了收敛进程。三、在复杂精馏塔独立变量目标函数数组常规GA寻优中嵌入粒子群算法（PSO）,以改善GA的局部寻优能力和加快其收敛速度。具体是利用PSO基于个体最优值及群体最优值更新速度的选择操作替换常规GA的轮盘赌选择算子。将本文开发的方法应用于某炼油厂50...
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 精馏过程的节能研究现状
1.2.1 精馏塔设计及工艺优化
1.2.2 精馏塔操作优化
1.3 复杂精馏塔的操作优化
1.4 本文的研究内容
第二章 优选模拟初值
2.1 复杂精馏塔的全流程模拟
2.2 复杂精馏塔的操作参数及可行域
2.2.1 操作参数
2.2.2 参数变化及输出范围
2.3 模拟初值优选
2.3.1 模拟初值优选的一般方法
2.3.2 单目标初值优选
2.3.3 双目标初值优选
2.4 参数误差修正
2.5 本章小结
第三章 用PCA优选决策变量
3.1 复杂精馏塔的可调操作变量
3.2 用PCA优选决策变量
3.2.1 PCA简介
3.2.2 用PCA优选决策变量的一般方法
3.3 案例说明
3.3.1 目标函数
3.3.2 数据获取与处理
3.3.3 主成分分析
3.4 本章小结
第四章 工艺单元的操作优化
4.1 单目标优化算法
4.1.1 GA算法
4.1.2 GA+PSO算法
4.1.3 两种算法效果对比
4.2 软件交互与算法集成
4.3 本章小结
第五章 案例应用
5.1 研究对象
5.2 优选初值
5.3 目标函数
5.4 决策变量优选及可行域
5.5 约束条件
5.5.1 系统内热联合约束
5.5.2 产品质量约束
5.6 操作优化
5.6.1 基于GA+PSO算法的操作优化
5.6.2 基于GA算法的操作优化
5.6.3 结果对比与分析
5.7 本章小结
结论与建议
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]GA与PSO的混合研究综述[J]. 李红亚,彭昱忠,邓楚燕,龚道庆. 计算机工程与应用. 2018(02)
[2]基于带搜索约束的神经网络实现吸收稳定系统操作优化[J]. 廖藤藤,李国庆,李若溪. 石油学报(石油加工). 2017(06)
[3]国内反应精馏技术研发进展[J]. 张剑,姬鹏宇. 广东化工. 2017(12)
[4]隔壁反应精馏技术进展[J]. 凌笑媚,郑伟跃,王晓达,邱挺. 化工进展. 2017(08)
[5]分壁塔控制方法研究进展[J]. 高明,王兵,高景山,薄徳臣. 当代化工. 2016(12)
[6]前四月石油和化工行业经济效益情况[J]. 中国石油和化工. 2016(06)
[7]精馏塔的节能研究与应用现状[J]. 赵欢欢. 化工管理. 2015(32)
[8]精馏技术的原理及在化工生产中的应用[J]. 陈小芳. 山西化工. 2015(03)
[9]流程雁阵的多目标跟踪优化方法[J]. 卢爱飞,黄静雯,李宏光. 计算机与应用化学. 2014(09)
[10]石油化工行业节能工作现状与展望[J]. 李永亮. 资源节约与环保. 2013(08)
博士论文
[1]过程系统的数据校正与参数估计[D]. 张正江.浙江大学 2010
[2]连续工业过程的在线优化[D]. 邵之江.浙江大学 1997
硕士论文
[1]中间热泵耦合的近沸点物系塔底闪蒸热泵精馏流程及建模研究[D]. 欧春松.华南理工大学 2017
[2]基于最优性条件的流程雁阵自主优化控制方法[D]. 沈俊鹏.北京化工大学 2015
[3]分离三组分物系精馏方式的模拟和优化选择[D]. 袁野.天津大学 2015
[4]加热炉前置燃气轮机方案研究[D]. 姚振宇.华南理工大学 2014
[5]低碳烃类分离塔中间取热和供热的优化研究[D]. 白烨.华南理工大学 2012
[6]影响标准孔板流量计计量精度因素的定量分析研究[D]. 杨红.西南石油大学 2012
[7]连续禁忌搜索算法改进及应用研究[D]. 王明兴.浙江大学 2005
本文编号：3674203
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 精馏过程的节能研究现状
1.2.1 精馏塔设计及工艺优化
1.2.2 精馏塔操作优化
1.3 复杂精馏塔的操作优化
1.4 本文的研究内容
第二章 优选模拟初值
2.1 复杂精馏塔的全流程模拟
2.2 复杂精馏塔的操作参数及可行域
2.2.1 操作参数
2.2.2 参数变化及输出范围
2.3 模拟初值优选
2.3.1 模拟初值优选的一般方法
2.3.2 单目标初值优选
2.3.3 双目标初值优选
2.4 参数误差修正
2.5 本章小结
第三章 用PCA优选决策变量
3.1 复杂精馏塔的可调操作变量
3.2 用PCA优选决策变量
3.2.1 PCA简介
3.2.2 用PCA优选决策变量的一般方法
3.3 案例说明
3.3.1 目标函数
3.3.2 数据获取与处理
3.3.3 主成分分析
3.4 本章小结
第四章 工艺单元的操作优化
4.1 单目标优化算法
4.1.1 GA算法
4.1.2 GA+PSO算法
4.1.3 两种算法效果对比
4.2 软件交互与算法集成
4.3 本章小结
第五章 案例应用
5.1 研究对象
5.2 优选初值
5.3 目标函数
5.4 决策变量优选及可行域
5.5 约束条件
5.5.1 系统内热联合约束
5.5.2 产品质量约束
5.6 操作优化
5.6.1 基于GA+PSO算法的操作优化
5.6.2 基于GA算法的操作优化
5.6.3 结果对比与分析
5.7 本章小结
结论与建议
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]GA与PSO的混合研究综述[J]. 李红亚,彭昱忠,邓楚燕,龚道庆. 计算机工程与应用. 2018(02)
[2]基于带搜索约束的神经网络实现吸收稳定系统操作优化[J]. 廖藤藤,李国庆,李若溪. 石油学报(石油加工). 2017(06)
[3]国内反应精馏技术研发进展[J]. 张剑,姬鹏宇. 广东化工. 2017(12)
[4]隔壁反应精馏技术进展[J]. 凌笑媚,郑伟跃,王晓达,邱挺. 化工进展. 2017(08)
[5]分壁塔控制方法研究进展[J]. 高明,王兵,高景山,薄徳臣. 当代化工. 2016(12)
[6]前四月石油和化工行业经济效益情况[J]. 中国石油和化工. 2016(06)
[7]精馏塔的节能研究与应用现状[J]. 赵欢欢. 化工管理. 2015(32)
[8]精馏技术的原理及在化工生产中的应用[J]. 陈小芳. 山西化工. 2015(03)
[9]流程雁阵的多目标跟踪优化方法[J]. 卢爱飞,黄静雯,李宏光. 计算机与应用化学. 2014(09)
[10]石油化工行业节能工作现状与展望[J]. 李永亮. 资源节约与环保. 2013(08)
博士论文
[1]过程系统的数据校正与参数估计[D]. 张正江.浙江大学 2010
[2]连续工业过程的在线优化[D]. 邵之江.浙江大学 1997
硕士论文
[1]中间热泵耦合的近沸点物系塔底闪蒸热泵精馏流程及建模研究[D]. 欧春松.华南理工大学 2017
[2]基于最优性条件的流程雁阵自主优化控制方法[D]. 沈俊鹏.北京化工大学 2015
[3]分离三组分物系精馏方式的模拟和优化选择[D]. 袁野.天津大学 2015
[4]加热炉前置燃气轮机方案研究[D]. 姚振宇.华南理工大学 2014
[5]低碳烃类分离塔中间取热和供热的优化研究[D]. 白烨.华南理工大学 2012
[6]影响标准孔板流量计计量精度因素的定量分析研究[D]. 杨红.西南石油大学 2012
[7]连续禁忌搜索算法改进及应用研究[D]. 王明兴.浙江大学 2005
本文编号：3674203
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3674203.html
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