基于遗传规划的醇—水共沸物系精馏—膜分离集成工艺优化研究

发布时间：2020-07-07 02:02

【摘要】：共沸物系分离是化工生产的难点,因此对其进行节能新型分离工艺的研究具有重要意义。近年来,随着渗透蒸发膜分离技术迅速发展,精馏-膜分离集成过程凸显优势。本文建立了一套基于遗传规划的精馏-膜分离集成过程综合求解策略,可以根据某种共沸物特点和渗透蒸发膜类型,快速准确求解出最优精馏-膜分离集成工艺流程,同时确定流程中最优设备参数和操作参数。运用该综合求解策略,对具有工业实用性的异丙醇-水和叔丁醇-水两个共沸物系分离进行实例研究。本文构建了基于遗传规划的综合解算策略,首先建立化工专业知识库,以此对算法代码生成及进化操作加以符合化工专业要求的有效指导。综合求解策略包括:化工节点模型库建立、树状代码生成规则、初始种群生成原则、个体适应度计算、进化操作和终止准则设定。求解过程中,精馏-膜分离集成工艺流程中的结构变量和操作变量同时参与优化。运用上述解算策略,在无需确定流程超结构的前提下,根据分离要求匹配合理可行的渗透蒸发膜后,可以快速准确求解出共沸物系的精馏-膜分离最优集成工艺流程,并求得最优设备和操作参数。本文运用提出的综合求解策略,进行工业实例研究。选择亲水性PERVAP2510膜,分别对异丙醇-水和叔丁醇-水两个物系的多种不同进料流量和进料组成进行计算,分别搜索得到其对应的最优集成分离流程,同时计算出最优设备及操作参数。对于异丙醇-水共沸物系分离,计算结果表明:在进料流量较小且进料中水含量较大时,算法搜索到的最优集成流程为精馏-膜分离集成过程;在进料流量较大且进料中水含量较小时,算法搜索到的最优集成流程为精馏-膜分离-精馏集成过程;对于叔丁醇-水共沸物系分离的各种进料流量和各种进料组成下,算法搜索到的最优集成流程均为精馏-膜分离-精馏集成过程。同时进行了上述各种结构的费用变化分析。上述结果完全符合化工生产实际要求。本文提出的基于遗传规划的精馏-膜分离集成过程综合求解策略,可以应用于化工生产中的其他共沸物系分离的集成设计和计算,为同类问题求解提供可靠的理论依据。
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ028.8

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本文编号：2744478