废物最小化为目标的质量集成方法研究

发布时间：2021-10-14 16:08

　　日益严重的环境和资源问题已经威胁到人类的生存和社会的发展。作为实施可持续发展战略的最佳模式和技术手段的清洁生产成为广大学者和企业界研究的热点。如何实现清洁生产的问题还未得到很好的解决。本文以废物最小化为目标，对清洁生产重要的支持和实现技术——质量集成进行了研究：从过程系统工程的基本理论出发，首次提出质量综合利用原则，建立了过程废物最小化的集成框架；对废物最小化的定量化方法—质量交换网络综合、质量集成及其方法进行研究，并对质量集成问题建立超结构数学模型，以定量确定过程的废物最小化方案；为求解模型构成的混合整数非线性规划（MINLP）问题有针对性地开发了自适应模拟退火遗传算法（ASAGA），从而为定量化确定废物最小化最优操作方案提供了有效的工具。上述工作的具体开展为： 1．建立了过程废物最小化集成框架：现有的研究主要集中于策略研究和定性化方法，对过程废物的实质和演变缺乏认识，未能给出可操作的废物最小化方案。本文总结了过程物料在使用中的演变及废物产生过程，借鉴总能系统概念，首次提出了过程质量（物料）综合利用原则，以此作为废物最小化集成框架的基础；以工艺闭路循环思想为核心，结合现有的定性... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
第一章 导论
    1.1 清洁生产
    1.2 生态工业
    1.3 过程综合
    1.4 清洁生产、生态工业与过程集成
    1.5 质量交换网络综合与质量集成
    1.6 论文的研究思路与整体结构
    1.7 参考文献
第二章 化工过程度物最小化集成框架的建立
    2.1 废物最小化的研究
        2.1.1 废物最小化的定义与动机
        2.1.2 废物最小化的研究现状
    2.2 废物最小化的集成框架的建立
        2.2.1 物料综合利用原则
        2.2.2 工艺闭路循环思想
        2.2.3 过程工艺闭路循环的步骤
        2.2.4 废物最小化的集成策略
        2.2.5 实例研究
    2.3 造纸工业废物最小化研究
        2.3.1 负流程图的绘制
        2.3.2 废物处理的分析
        2.3.3 KP法纸浆过程的废物最小化方案
    2.4 废物最小化的经济性分析
    2.5 乙烯急冷系统的工程改造实例
        2.5.1 急冷系统的问题与分析
        2.5.2 汽油分馏塔DA101的优化改造
        2.5.3 两种排污水的质量和能量的综合利用
    2.6 小结
    2.7 参考文献
第三章 质量交换网络综合的研究
    3.1 质量交换网络综合的研究进展
    3.2 质量交换网络综合的研究内容
        3.2.1 质量交换网络综合的定义及基本概念
        3.2.2 质量交换网络和换热网络的异同
        3.2.3 质量交换的热力学可行性探讨
        3.2.4 实用可视化工具
        3.2.5 重要的质量交换网络
    3.3 质量交换网络综合方法简述
        3.3.1 状态空间法
        3.3.2 区间分析法
        3.3.3 过程图法
    3.4 质量交换网络综合实例
        3.4.1 问题描述
        3.4.2 热力学可行性分析
        3.4.3 产生质量交换网络
    3.5 质量交换网络综合方法的比较
        3.5.1 夹点方法与数学规划方法的比较
        3.5.2 不同方法对铜回收实例的求解比较
    3.6 小结与展望
    3.7 参考文献
第四章 过程质量集成的超结构建模研究
    4.1 企业废物最小化方案的选择
    4.2 化工过程的MINLP问题
        4.2.1 过程综合问题
        4.2.2 过程的超结构表示
        4.2.3 超结构数学建模
        4.2.4 求解数学模型的算法
    4.3 过程超结构的建模策略和MINLP算法
        4.3.1 废物最小化的流程综合方法
        4.3.2 化工过程MINLP超结构的建模策略
        4.3.3 MINLP算法
    4.4 质量集成的模型建立
        4.4.1 问题表达
        4.4.2 模型变量的选取和约束的确定
        4.4.3 超结构的数学模型建立
        4.4.4 MINLP问题备选方案的筛选
        4.4.5 WINs的最小操作费用MINLP优选模型
    4.5 氯乙烷案例的MINLP建模研究
        4.5.1 氯乙醇废物末端处理最优方案
        4.5.2 氯乙醇废物截断网络的超结构MINLP模型
        4.5.3 氯乙醇的质量集成超结构MINLP模型
        4.5.4 不同方案的比较
    4.6 小结
    4.7 参考文献
第五章 求解过程综合MINLP问题的自适应模拟退火遗传算法研究
    5.1 遗传算法和模拟退火算法
        5.1.1 遗传算法
            5.1.1.1 遗传算法的基本操作与步骤
            5.1.1.2 算法改进的研究工作
            5.1.1.3 评价遗传算法的常用方法
            5.1.1.4 遗传算法用于约束优化问题的技术问题
        5.1.2 模拟退火算法
            5.1.2.1 模拟退火算法的思想和基本过程
            5.1.2.2 算法实现中的若干技术问题
            5.1.2.3 模拟退火算法的改进
        5.1.3 遗传算法和模拟退火算法的关系和比较
    5.2 自适应模拟退火遗传算法的开发
        5.2.1 算法的总体构思
            5.2.1.1 算法流程结构的构思
            5.2.1.2 算法性能保证的构思
            5.2.1.3 提高算法计算效率的构思
            5.2.1.4 处理混合整数非线性规划问题的考虑
        5.2.2 自适应模拟退火遗传算法的构造
            5.2.2.1 遗传算法的编码表示
            5.2.2.2 遗传选择算子的设计
            5.2.2.3 遗传算法中交叉和变异算子的设计
            5.2.2.4 模拟退火算法的温降函数
            5.2.2.5 模拟退火算法的步长调整
            5.2.2.6 算法的终止规则
            5.2.2.7 约束条件的处理
        5.2.3 ASAGA算法的基本步骤
        5.2.4 ASAGA算法的计算框图
        5.2.5 ASAGA算法的性能测试
        5.2.6 ASAGA算法求解过程综合MINLP例题
        5.2.7 算法性能的讨论分析
    5.3 ASAGA算法求解氯乙醇MINLP模型
    5.4 小结
    5.5 参考文献
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
个人情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]利用改进的遗传算法进行质量交换网络的最优综合[J]. 李绍军,阳永荣.  化工学报. 2002(01)
[2]炼厂废水的回用及发展趋势[J]. 康守方,闫光绪,马学良,孙铁珩.  化学工程. 2001(01)
[3]邻域搜索算法的统一结构和混合优化策略[J]. 王凌,郑大钟.  清华大学学报(自然科学版). 2000(09)
[4]从可持续发展到循环型经济[J]. 诸大建.  世界环境. 2000(03)
[5]全局优化搜索新算法──列队竞争算法（Ⅱ）解网络综合问题[J]. 鄢烈祥,麻德贤.  化工学报. 2000(02)
[6]环境保护工程、产业与再生资源回收利用[J]. 朱坦.  再生资源研究. 2000(01)
[7]全局优化搜索新算法——列队竞争算法（Ⅰ） 解非线性和混合整数非线性规划问题[J]. 鄢烈祥,麻德贤.  化工学报. 1999(05)
[8]环境荷尔蒙问题综观[J]. 郑丹星,齐建平.  化工进展. 1999(03)
[9]绿色化工技术的进展[J]. 闵恩泽,傅军.  化工进展. 1999(03)
[10]清洁生产的技术演变及其整体框架[J]. 石磊,李绍军,姚平经.  化工进展. 1999(03)



本文编号：3436458