多组分热耦合精馏分离系统综合方法研究

多组分热耦合精馏分离系统综合方法研究运用过程系统工程方法论,实现精馏分离系统综合是炼油与化工节能增效重要技术手段之一。但产业升级的新需求与技术研发新进展都对传统精馏分离系统综合理论提出诸多挑战。一方面

多组分热耦合精馏分离系统综合方法研究 运用过程系统工程方法论,实现精馏分离系统综合是炼油与化工节能增效重 要技术手段之一。但产业升级的新需求与技术研发新进展都对传统精馏分离系统 综合理论提出诸多挑战。 一方面,装置集群化和高附加值产业链延伸使得物料来源和分离要求多样 化,另一方面,精馏节能技术与其他分离技术快速发展提供了更多流程组合可能 性。为此,本论文在结构受限热耦合精馏序列综合、多源进料混合产品复杂精馏 系统综合、多技术混合分离系统综合和大规模工业问题降维等方向展开相关研究 工作,以期为高效节能精馏基复杂分离工艺开发提供系统化方法论。 论文主要研究内容及结果如下:(1)针对现有方法所得多组分热耦合精馏流 程复杂度高,难实施的工业应用瓶颈问题,提出以耦合度为指标的流程复杂度调 控方法论,揭示出有效耦合度生成的负荷转移与能量集成机制及其节能原理。以 当前工业可实施的热耦合精馏配置为对象,运用耦合度分析方法开发出七条流程 结构调控的限制规则,进而采用状态任务网络超级结构建立结构受限热耦合精馏 序列综合数学规划模型。 研究结果表明,所提方法论通过系统地权衡节能效果、设备代价与系统耦合 度,使得流程不必要复杂度大幅度降低,并通过最佳耦合机制与位置实现关键点 节能,幅度可达30%。此外,案例结果对比分析发现进料特性(组成和相对挥发度) 和设备费用占比都将对最佳热耦合位置与数量产生重要影响。 报道了六元热耦合精馏序列综合案例,其结果表明,耦合度调控不仅保证了 流程的可实施性,而且通过剔除不可行解构建出缩减解空间,使得求解时间大幅 减少。(2)现有的算法优化类复杂精馏系统综合方法只能处理单一进料全纯产品