精馏分离序列综合优化

论文摘要

化工过程系统工程是将系统工程学的理论和方法应用于化工过程的一门交叉学科,主要内容包括:过程模拟、过程综合、过程参数的确定以及过程优化,其中,过程综合是过程系统工程的核心之一,也是本文所研究的主要内容。近年来,随机优化算法被广泛应用到过程综合中,其中模拟退火算法能在同一退火策略下实现两种不同类型变量的同步优化,可在问题建模时直接利用现有的精馏过程分析、设计和评价方法,从而可避免具体的MINLP模型建立及其处理等复杂工作。同时,通过增加记忆功能和引进并行技术,改进了传统模拟退火算法的效率,更适宜于复杂过程系统综合问题的求解。本文提出一种新的分离序列数学表达方式,对两种不同物系分离序列的合成进行了详细的计算。首先以烷烃体系为例,探索了模拟退火算法在分离序列合成中的应用,提出了一种简单合理的数学方法,表达分离序列。在此基础上,对甲基氯硅烷和多元醇混合体系应用模拟退火算法,通过MATLAB编写应用程序,运行程序求出最优的分离序列,并对标准模拟退火算法进行了改进。结果证明,模拟退火算法在分离序列合成问题上具有良好的应用效果。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究领域背景
• 1.1.1 化工过程综合的研究
• 1.1.2 化工过程综合的进展
• 1.2 分离过程的综合
• 1.2.1 分离过程综合的进展
• 1.2.2 直观推断法（Heuristic Method）
• 1.2.3 进化优化法（Evolutionary Method）
• 1.2.4 数学规划法（Algorithmic Method）
• 1.2.5 随机优化方法（Stochastic algorithms）
• 1.3 模拟退火算法
• 1.3.1 模拟退火算法的基本思想
• 1.3.2 模拟退火算法的实现步骤
• 1.3.3 模拟退火算法新解的产生和接受
• 1.3.4 模拟退火算法的特性
• 1.3.5 模拟退火算法的不足与改进途径
• 1.4 本论文的研究意义和主要内容
• 第二章 精馏分离序列综合分析与求解
• 2.1 精馏分离序列综合问题分析
• 2.1.1 精馏分离序列综合问题的定义
• 2.1.2 精馏分离序列综合问题组合复杂性
• 2.2 数学求解方法
• 2.2.1 计算复杂性
• 2.2.2 邻域结构
• 2.2.3 精馏分离序列邻域结构的开发
• 2.2.4 邻域结构的完备性
• 2.2.5 费用评价函数
• 2.2.6 算法终止准则
• 2.3 模拟退火算法应用
• 2.3.1 模拟退火算法求解TSP 问题
• 2.3.2 模拟退火算法求解精馏分离序列综合问题
• 2.3.3 详细求解步骤及结果
• 第三章 甲基氯硅烷精馏分离序列研究
• 3.1 甲基氯硅烷简介
• 3.1.1 甲基氯硅烷的生产方法
• 3.1.2 甲基氯硅烷粗单体的组成
• 3.1.3 甲基氯硅烷的分离方法
• 3.2 模拟退火算法合成甲基氯硅烷分离序列
• 3.2.1 方法验证
• 3.2.2 方法应用
• 3.2.3 分离序列合成的主要步骤
• 3.2.4 计算结果
• 3.3 模拟退火算法的改进
• 3.3.1 有记忆功能的模拟退火算法
• 3.3.2 并行模拟退火算法的实现
• 3.3.3 相对费用函数的改进
• 第四章 多元醇混合物的分离
• 4.1 醇的生产方法
• 4.1.1 化学合成法
• 4.1.2 生物发酵法
• 4.2 醇类混合物的分离
• 4.2.1 醇类混合物的分离
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录一 图2-3 对应的搜索结果
• 附录二 图2-7 对应的搜索结果
• 附录三 图3-2 对应的搜索结果
• 附录四 图3-6 对应的搜索结果
• 附录五 图4-2 对应的搜索结果
• 附录六 符号说明
• 致谢