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(火积)传递方程及其应用

科学通报 2009年第19期54卷 2247-2251页

作者：王松平陈清林张冰剑青岛大学师范学院青岛266071 中山大学化学与化学工程学院广州510275

(火积)是描述传热能力的物理量,在热量传递过程中伴随的(火积)传递,热量在传递过程中守恒,(火积)并不守恒,因而(火积)必定有其独特的传递规律.基于(火积)定义及其传递的思想,导出了描述多组分黏性流动体系(包含热传递、对流、质量传递... 详细信息

(火积)是描述传热能力的物理量,在热量传递过程中伴随的(火积)传递,热量在传递过程中守恒,(火积)并不守恒,因而(火积)必定有其独特的传递规律.基于(火积)定义及其传递的思想,导出了描述多组分黏性流动体系(包含热传递、对流、质量传递和化学反应过程)的(火积)传递方程,它描述了该体系传热过程中(火积)的传递规律.给出了(火积)流及其(火积)耗散的表达式,并分析了其物理机制.进而讨论了(火积)传递方程在稳态对流传热过程中优化传热的理论和方法,从不同侧面应用稳态过程(火积)传递方程得到了(火积)耗散极值原理和最小热阻原理,给出了对单组分体系稳态对流传热和稳态导热过程应用的例证.

关键词： (火积)传递 (火积)耗散对流传热

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汽油调合调度优化

化工学报 2007年第1期58卷 168-175页

作者：张冰剑华贲陈清林华南理工大学强化传热与过程节能教育部重点实验室广东广州510640

采用连续时间建模方法,建立了一种新的汽油非线性调合和调度集成优化的混合整数非线性规划(MIN-LP)模型,克服了当前在油品调合调度中采用线性调合模型或者将非线性调合过程和调度分开优化的缺陷。针对建立MINLP模型的特点,将原MINLP问... 详细信息

采用连续时间建模方法,建立了一种新的汽油非线性调合和调度集成优化的混合整数非线性规划(MIN-LP)模型,克服了当前在油品调合调度中采用线性调合模型或者将非线性调合过程和调度分开优化的缺陷。针对建立MINLP模型的特点,将原MINLP问题转化为求解一系列的混合整数线性规划(MILP)模型,避免了直接求解MINLP模型的复杂性。最后以某大型炼油企业为例,验证了模型和算法的实用性。

关键词：调合调度混合整数非线性规划连续时间优化

基于统计模型的延迟焦化过程关键参数分析与优化

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石油学报（石油加工） 2014年第6期30卷 1072-1079页

作者：雷杨张冰剑陈清林中山大学化学与化学工程学院低碳化学与过程节能广东省重点实验室广东广州510275

提出了基于统计模型的易操作的延迟焦化关键参数优化方法。首先基于大量的工业装置数据,利用最小二乘法回归出置信度高的关于能耗和产品收率的多项式模型。其次选取操作温度、压力和循环比作为优化变量,以装置能耗和物料效益的权衡为目... 详细信息

提出了基于统计模型的易操作的延迟焦化关键参数优化方法。首先基于大量的工业装置数据,利用最小二乘法回归出置信度高的关于能耗和产品收率的多项式模型。其次选取操作温度、压力和循环比作为优化变量,以装置能耗和物料效益的权衡为目标函数,考虑建立包含能耗、收率、循环比、加热炉出口温度、操作压力约束在内的多种参数同时优化的非线性模型,并利用建模软件GAMS求解该模型。最后采用边际价值分析,辨识各个参数之间的耦合关系及敏感性,为实际操作调优提供指导。通过该方法计算得到某延迟焦化装置优化的操作温度、压力和循环比分别为495.767℃,0.171MPa和0.498,与现有运行状态相比,模型预测可增加经济效益6.19×106 RMB/a。

关键词：延迟焦化关键参数非线性模型优化

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油轮到达时间不确定条件下的原油调度优化

高校化学工程学报 2009年第3期23卷 500-509页

作者：张冰剑陈清林华贲中山大学化学与化学工程学院广东广州510275 华南理工大学化学与化工学院强化传热与过程节能教育部重点实验室广东广州510640

原油调度是炼油企业生产的第一个环节,它直接影响后续生产过程的稳定性和经济性。文中采用连续时间建模方法,建立了油轮到达时间不确定条件下的原油从到港、卸载、储存、调合到进料全过程的随机规划机会约束调度优化模型,模型的优化目... 详细信息

原油调度是炼油企业生产的第一个环节,它直接影响后续生产过程的稳定性和经济性。文中采用连续时间建模方法,建立了油轮到达时间不确定条件下的原油从到港、卸载、储存、调合到进料全过程的随机规划机会约束调度优化模型,模型的优化目标是最小化给定调度时界内的总操作费用。采用直方图法对油轮迟到时间进行回归,得到油轮迟到时间的概率密度函数和分布函数,并引入置信水平,将模型中的不确定性约束转化为确定性约束,使得油轮到达时间不确定条件下的随机规划机会约束模型转变为可以求解的确定性混合整数非线性规划模型。针对原油调度模型的特点,采用广义Benders分解算法将原模型分解为两个混合整数线性规划问题和一个非线性规划问题进行迭代求解,避免了直接求解混合整数非线性规划问题的复杂性。最后,将建立的模型和算法应用于背景企业的原油调度过程,结果表明模型和算法都有良好的实用性。

关键词：原油调度不确定性算法优化

基于分馏塔总组合曲线进料位置与进料状态的同步优化

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清华大学学报（自然科学版） 2016年第7期56卷 700-706页

作者：刘雪刚张冰剑陈清林中山大学化学与化学工程学院广东省石化过程节能工程技术研究中心广州510275

为降低精馏塔冷热公用工程总费用，该文采用分馏塔的总组合曲线（column grand composite curve，CGCC）对精馏塔进料位置与进料状态进行同步优化。基于实际接近最小热力学状态（practical near-minimum thermodynamic condition, PNMT... 详细信息

为降低精馏塔冷热公用工程总费用，该文采用分馏塔的总组合曲线（column grand composite curve，CGCC）对精馏塔进料位置与进料状态进行同步优化。基于实际接近最小热力学状态（practical near-minimum thermodynamic condition, PNMTC）的CGcc可由2条理论曲线即全塔精馏线与全塔提馏线构成，2条曲线的交点O既为精馏塔的理论最优进料点，又为进料预热的分割点。以精馏塔冷热公用工程费用节省量为目标可先确定交点O的位置，再结合焓差值△Hn,def，可定量确定精馏塔的最优进料位置，最终达到同步优化进料位置与进料状态的目的。该文以苯一甲苯塔为例，其冷热公用工程费用最大节省量为1．24RMB／h，对应的最优预热量为1．98MW，焓差值△Hn,def为0．038MW，对应的最优进料位置为第21块塔板。基于CGCC方法计算的最优进料位置和进料状态与AspenPlus模拟软件结果相同，误差仅为1％～3％，表明此方法准确可行。

关键词：进料位置进料状态图形法 Aspen Plus 费用

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基于管网模拟的蒸汽动力系统多周期运行优化

石油学报（石油加工） 2006年第5期22卷 56-62页

作者：罗向龙华贲张冰剑华南理工大学强化传热与过程节能教育部重点实验室广东广州510640

分析了管网输送过程中蒸汽参数变化对工艺过程和蒸汽动力系统运行的影响。为了消除这些影响,提出了与管网模拟相集成的蒸汽动力系统优化运行策略,并且建立了考虑蒸汽输送损失的混合整数非线性规划(MINLP)模型。针对大规模MINLP模型求解... 详细信息

分析了管网输送过程中蒸汽参数变化对工艺过程和蒸汽动力系统运行的影响。为了消除这些影响,提出了与管网模拟相集成的蒸汽动力系统优化运行策略,并且建立了考虑蒸汽输送损失的混合整数非线性规划(MINLP)模型。针对大规模MINLP模型求解困难的问题,开发了分解迭代的算法,将建立的模型系统分解为优化运行子系统和管网模拟子系统,通过协调子系统之间的关系,迭代计算,直到求得满足误差条件的最优解。通过实例证明了提出的策略和算法能够在合理的时间内得到系统优化运行的最优解,既为企业节省了大量的资金,又为蒸汽动力系统和工艺系统的安全稳定运行提供了保障。

关键词：蒸汽动力系统优化运行管网模拟混合整数非线性规划(MINLP)

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考虑蒸汽优化的工艺装置间热进出料

化工学报 2011年第12期62卷 3458-3462页

作者：张冰剑吴升元陈清林中山大学化学与化学工程学院/低碳化学与过程节能广东省重点实验室广东广州510275

工艺装置在回收产品等热物流的热量预热进料或其他冷工艺物流中,利用夹点之下的热量适当增产蒸汽,提高装置能量回收效率。热进出料作为装置间热集成的重要方法,不仅减少了上下游装置总公用工程消耗量,而且能够通过合理改变上下游装置的... 详细信息

工艺装置在回收产品等热物流的热量预热进料或其他冷工艺物流中,利用夹点之下的热量适当增产蒸汽,提高装置能量回收效率。热进出料作为装置间热集成的重要方法,不仅减少了上下游装置总公用工程消耗量,而且能够通过合理改变上下游装置的夹点位置和总组合曲线趋势,优化装置生产蒸汽的压力等级和流量。基于夹点技术构建涉及热进出料物流的温焓线和工艺装置的总组合曲线,通过反转并平移热进出料物流的温焓线确定最高的热出料温度,同时考虑不同压力等级蒸汽对热量需求的差别优化蒸汽生产参数。提出的工艺装置热进出料及蒸汽平衡优化应用于渣油加氢和催化裂化装置的热进出料优化,结果表明不仅降低了上下游装置总公用工程量,而且提高了工艺装置生产蒸汽的品质,增加了能量回收利用效率。

关键词：热集成蒸汽优化

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基于能量目标的芳烃萃取精馏溶剂评价模型

化工学报 2019年第5期70卷 1815-1822页

作者：汪勤张冰剑何畅陈清林中山大学化学工程与技术学院/广东省石化过程节能工程技术研究中心广东广州510275

以NRTL活度系数模型为基础,利用Aspen Plus对不同单组分萃取剂回收芳烃的萃取精馏装置进行了全流程模拟和工艺操作参数优化。综合考虑各操作变量及其关联,提出了基于局部耦合参数迭代优化的整体协同优化策略,在保证分离要求的条件下,以... 详细信息

以NRTL活度系数模型为基础,利用Aspen Plus对不同单组分萃取剂回收芳烃的萃取精馏装置进行了全流程模拟和工艺操作参数优化。综合考虑各操作变量及其关联,提出了基于局部耦合参数迭代优化的整体协同优化策略,在保证分离要求的条件下,以能耗为目标,对萃取精馏塔(EDC)、溶剂回收塔(ERC)的进料位置、ERC回流比等关键操作参数进行优化,建立过程能耗的物性关联模型。通过分析不同溶剂对芳烃萃取精馏过程能耗和分离效果的影响,提出了基于能耗目标的芳烃萃取精馏溶剂评价模型,结果表明影响芳烃萃取精馏过程能耗的关键物性为溶剂的分子量及常压沸点,所建立的过程能耗关联模型具有较高的关联性,其R2均大于0.9,可有效指导萃取精馏溶剂选择,为计算机辅助分子设计提供简化的目标函数。

关键词：萃取精馏热力学优化芳烃物性关联模型

炼油企业生产计划与公用工程多周期集成优化研究(英文)

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石油学报（石油加工） 2006年第2期22卷 56-68页

作者：张冰剑华贲陆明亮华南理工大学强化传热与过程节能教育部重点实验室广东广州510640 AspenTech公司美国ma02141

炼油企业通常由生产过程和公用工程两部分组成。将生产计划和公用工程集成优化,不仅获得了真正的全局最优解,而且克服了传统生产计划人为制定生产过程与公用工程之间中间物流(各压力等级的蒸汽、瓦斯等)价格的缺陷,避免了蒸汽减温、减... 详细信息

炼油企业通常由生产过程和公用工程两部分组成。将生产计划和公用工程集成优化,不仅获得了真正的全局最优解,而且克服了传统生产计划人为制定生产过程与公用工程之间中间物流(各压力等级的蒸汽、瓦斯等)价格的缺陷,避免了蒸汽减温、减压和放空,以及炼厂气放空的经济损失和环境破坏。笔者首先采用IDEF0方法建立了生产计划与公用工程的功能模型,描述了两者之间的相互关系,然后建立了生产计划与公用工程集成的多周期混合整数线性规划模型。模型描述了装置能耗不仅与加工量相关,而且与装置的生产方案相关,更真实地反映了生产过程与能量系统之间的定量关系。还对模型进行了全厂范围内各压力等级蒸汽和燃料的平衡。笔者将建立的全厂多周期优化模型应用于中国北方的某大型炼油厂,验证了模型的有效性。

关键词：集成优化生产计划公用工程多周期