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基于JKSimMet软件的碎磨流程过程综合优化技术研究

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基于JKSimMet软件的碎磨流程过程综合优化技术研究

作者：程涛东北大学

学位级别：硕士

在世界各地矿产资源逐渐贫乏之际,碎磨流程作为选矿流程过程中能耗消耗最大的环节,其优化研究已经成为节约能源消耗和提高经济效益主要途径。众多研究人员先后从碎磨设备研发、功耗理论研究和流程参数配置等方面对碎磨流程进行优化研究... 详细信息

在世界各地矿产资源逐渐贫乏之际,碎磨流程作为选矿流程过程中能耗消耗最大的环节,其优化研究已经成为节约能源消耗和提高经济效益主要途径。众多研究人员先后从碎磨设备研发、功耗理论研究和流程参数配置等方面对碎磨流程进行优化研究。通过这些优化方法,碎磨流程的工作效率在一定程度上得到了提高,但是仍有较大提升空间。因此,本文将过程综合优化技术应用到碎磨流程中,将碎磨流程设备的选型和所选设备的参数配置进行了同步优化,以实现碎磨流程经济效益最大化。本文首先对碎磨工艺流程进行了分析,给出了碎磨流程的确定原则,然后对碎磨流程中涉及到的碎磨设备进行了机理分析,确定了碎磨流程综合优化的决策变量和工艺约束条件,再次由碎磨流程的确定原则建立碎磨流程过程综合优化模型的超结构,最后根据所得超结构以及碎磨流程优化的决策变量建立碎磨流程过程综合的混合整数非线性规划模型(MINLP)。JKSimMet是目前磨矿过程模拟的最优秀的软件,其包含了各种各样的碎磨设备模型,可以对碎磨流程进行高精度模拟。在建立的MINLP优化模型中,碎磨流程的数学模型由JKSimMet软件进行描述。碎磨流程的MINLP模型可以看作是一个内层的非线性规划(NLP)模型和一个外层的组合优化模型的结合。在此基础上,本文对碎磨流程的优化模型(MINLP)提出了一种分层嵌套算法。该算法先通过禁忌搜索算法对MINLP模型的外层组合问题进行优化探索,将MINLP模型转化成一个非线性问题(NLP),然后通过遗传算法对NLP模型进行优化求解。最终,本文将该算法所得结果与某厂的实际生产经济指标进行了对比分析,验证了该优化方法的有效性。

关键词：过程综合混合整数非线性规划遗传算法禁忌搜索算法 JKSimMet软件

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共沸混合物分离过程综合

共沸混合物分离过程综合

作者：杨啸大连理工大学

学位级别：硕士

共沸混合物的分离广泛存在于化工生产过程之中,其分离过程的最优化设计仍面临诸多挑战。与针对理想物系锐分离的传统分离序列综合方法相比,共沸混合物分离网络的合成不仅面临着组分数较多时问题规模“组合爆炸”所产生的求解困难,更由... 详细信息

共沸混合物的分离广泛存在于化工生产过程之中,其分离过程的最优化设计仍面临诸多挑战。与针对理想物系锐分离的传统分离序列综合方法相比,共沸混合物分离网络的合成不仅面临着组分数较多时问题规模“组合爆炸”所产生的求解困难,更由于其在相平衡关系上表现出的强非理想性导致精馏边界的形成,使精馏分离被局限在特定的精馏区域（精馏隔间）内,不能在整个组成空间上进行,因而分离路径的整体可行性成为首要解决的难题。本文旨在构建一套系统化解决共沸混合物分离过程综合问题的框架。此框架不依赖于传统的几何分析方法,因而能够应用于包含任意组分数的系统。此框架主要分为两个阶段：（1）系统预分析阶段：此阶段的主要目的为侦测系统的热力学特征,为第二阶段中超级结构的生成提供所需的信息。通过一系列基于代数的算法,此阶段将识别出组成空间的结构（精馏区域与精馏隔间）、“不可转化点”的存在并为超级结构提供所需的可行操作以及选择打破“不可转化点”的方法（如倾析、萃取精馏、膜过程等）。（2）状态空间超级结构算法优化阶段：在系统预分析阶段的基础上,分离过程可以拓扑为包括分配网络算子、可行操作算子、辅助分离操作算子等模块的状态空间超级结构。根据此超级结构建立混合整数非线性规划数学模型,即可通过DICOPT等求解器在GAMS环境中求解。与前人工作相比,本文提出的超级结构具备允许多流股混合与分配的优点,大大扩大了潜在可行的分离区域,并可将精馏塔的设计参数（塔板数、回流比等）进行同步优化,从而得到最优年度总费用。此外,针对混合整数非线性规划求解的困难,本文引入了缩减模型,通过缩减模型产生可行的分离路径,然后以此分离路径为初值进行优化,大大提高了问题求解的稳健性;与此同时,结合随机初值策略,对缩减模型产生的分离路径进行扰动,改善了问题求解的全局性。最后,通过对乙醇脱水、MTBE生产和双氧水环氧化丙烯生产环氧丙烷等工业案例的建模与研究,验证了本文提出的优化框架的可行性和有效性。

关键词：过程综合共沸精馏状态空间超级结构混合整数非线性规划

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面向21世纪的模型化和过程综合技术

山东化工 2000年第2期29卷 1-6页

作者：韩方煜华贲青岛化工学院山东青岛266042 华南理工大学广东广州510641

一体化将是 2 1世纪的大趋势 ,具备一体化思想将是 2 1世纪事业成功的关键 ,在一体化平台上运作将成为基本技能。模型化和模拟仍是 2 1世纪有效进行一体化运作的瓶颈。“过程科学”和“过程技术”的概念已被科学家提出来。应用过程技术... 详细信息

一体化将是 2 1世纪的大趋势 ,具备一体化思想将是 2 1世纪事业成功的关键 ,在一体化平台上运作将成为基本技能。模型化和模拟仍是 2 1世纪有效进行一体化运作的瓶颈。“过程科学”和“过程技术”的概念已被科学家提出来。应用过程技术进行过程系统综合的理论和方法的研究将是 2

关键词：一体化模型化模拟过程综合 21世纪

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过程综合的全局优化改进遗传算法

大连理工大学学报 1997年第4期37卷 420-424页

作者：尹洪超于福东施光燕袁一大连理工大学动力工程系大连理工大学应用数学系大连理工大学化工学院

针对过程系统综合和蒸汽动力系统优化的复杂非线性规划问题，提出了改进的和连续化全局优化的遗传算法．算例表明，该方法用于求解复杂优化问题是非常有效的，而且具有获得全局最优解的能力．

关键词：全局优化遗传算法过程综合化工过程

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空气分离和过程综合展望

冶金动力 1993年第3期 10-14页

作者：徐志强冶金工业部能源办北京市100711

氧气取代空气在工业增长中起重要的作用．在氧化反应，燃烧和微生物处理中使用氧气，可得到以下的益处：ａ．提高设备的生产能力和收得率；ｂ强化生产过程和减少资金成本；ｃ．减少污染和更有效地废物处理；ｄ．减少能源消耗和降低运动... 详细信息

氧气取代空气在工业增长中起重要的作用．在氧化反应，燃烧和微生物处理中使用氧气，可得到以下的益处：ａ．提高设备的生产能力和收得率；ｂ强化生产过程和减少资金成本；ｃ．减少污染和更有效地废物处理；ｄ．减少能源消耗和降低运动成本。综合化工艺提供厂一种创新的设计方法，事实证明它带来的进一步好处有；ａ，减少资金费用（用于修理和扩产项目）；ｂ．阵低能耗和减少对公用设施的要求；ｃ运动最佳化；ｄ．有较大的生产弹性；ｃ．增加装置能力（消除瓶颈效应）ｆ．减少对环境的影响。显然，用氧的好处配以综合化工艺的优点，二者结合将会得到更大的收益．本文讨论了低温精馏法作为空气分离的优点和空气分离与用氧工艺的相互作用一并进行了考虑．结论是：综合化工艺具有比我们迄今所认识的更加广阔的前景。

关键词：综合工艺低温精馏用氧工艺过程综合

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厦门机场一次飑线天气过程综合分析

空中交通 2014年第2期 33-36页

作者：沈华平郭炜峻刘瑞雯民航厦门空管站

引言飑线是线状的中尺度对流系统（MCS），所造成的灾害性天气主要是直线地面大风，严重威胁民航飞行的安全。2013年6月11日中午前后厦门机场出现一次飑线天气过程，出现0．5h的强雷暴，降水量达14．2mm，飑线过境时出现风向突变，

关键词：飑线天气厦门机场过程综合中尺度对流系统灾害性天气民航飞行天气过程强雷暴

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空气分离和过程综合展望

冶金能源 1993年第3期12卷 47-51页

作者： Thomas Rathbone 徐志强冶金部能源办公室英副主任

氧气取代空气在工业增长中扮演着重要角色。在氧化反应、燃烧和微生物处理中使用氧气,可得到以下的益处;(1)提高设备的生产能力和收得率;(2)强化生产过程和减少资金成本;(3)减少污染和更有效地处理废物;(4)减少能源消耗和降低运行成本... 详细信息

氧气取代空气在工业增长中扮演着重要角色。在氧化反应、燃烧和微生物处理中使用氧气,可得到以下的益处;(1)提高设备的生产能力和收得率;(2)强化生产过程和减少资金成本;(3)减少污染和更有效地处理废物;(4)减少能源消耗和降低运行成本。综合化工艺提供了一种创新的设计方法,事实证明它带来的进一步好处有:(1)减少资金费用(用于修理和扩产项目);(2)降低能耗和减少对公用设施的要求;(3)运行最佳化;(4)有较大的生产弹性;(5)增加装置能力(消除瓶颈效应);(6)减少对环境的影响。显然,用氧的好处配以综合化工艺的优点,二者结合将会得到更大的收益。本文讨论了低温精馏法作为空气分离的优点和空气分离与用氧工艺的相互作用一并进行的考虑。结论是:综合化工艺具有比我们迄今所认识的更加广阔的前景。

关键词：空气分离过程综合发展