【摘要】：共沸物系分離是化工生產(chǎn)的難點,因此對其進行節(jié)能新型分離工藝的研究具有重要意義。近年來,隨著滲透蒸發(fā)膜分離技術(shù)迅速發(fā)展,精餾-膜分離集成過程凸顯優(yōu)勢。本文建立了一套基于遺傳規(guī)劃的精餾-膜分離集成過程綜合求解策略,可以根據(jù)某種共沸物特點和滲透蒸發(fā)膜類型,快速準確求解出最優(yōu)精餾-膜分離集成工藝流程,同時確定流程中最優(yōu)設(shè)備參數(shù)和操作參數(shù)。運用該綜合求解策略,對具有工業(yè)實用性的異丙醇-水和叔丁醇-水兩個共沸物系分離進行實例研究。本文構(gòu)建了基于遺傳規(guī)劃的綜合解算策略,首先建立化工專業(yè)知識庫,以此對算法代碼生成及進化操作加以符合化工專業(yè)要求的有效指導。綜合求解策略包括:化工節(jié)點模型庫建立、樹狀代碼生成規(guī)則、初始種群生成原則、個體適應(yīng)度計算、進化操作和終止準則設(shè)定。求解過程中,精餾-膜分離集成工藝流程中的結(jié)構(gòu)變量和操作變量同時參與優(yōu)化。運用上述解算策略,在無需確定流程超結(jié)構(gòu)的前提下,根據(jù)分離要求匹配合理可行的滲透蒸發(fā)膜后,可以快速準確求解出共沸物系的精餾-膜分離最優(yōu)集成工藝流程,并求得最優(yōu)設(shè)備和操作參數(shù)。本文運用提出的綜合求解策略,進行工業(yè)實例研究。選擇親水性PERVAP2510膜,分別對異丙醇-水和叔丁醇-水兩個物系的多種不同進料流量和進料組成進行計算,分別搜索得到其對應(yīng)的最優(yōu)集成分離流程,同時計算出最優(yōu)設(shè)備及操作參數(shù)。對于異丙醇-水共沸物系分離,計算結(jié)果表明:在進料流量較小且進料中水含量較大時,算法搜索到的最優(yōu)集成流程為精餾-膜分離集成過程;在進料流量較大且進料中水含量較小時,算法搜索到的最優(yōu)集成流程為精餾-膜分離-精餾集成過程;對于叔丁醇-水共沸物系分離的各種進料流量和各種進料組成下,算法搜索到的最優(yōu)集成流程均為精餾-膜分離-精餾集成過程。同時進行了上述各種結(jié)構(gòu)的費用變化分析。上述結(jié)果完全符合化工生產(chǎn)實際要求。本文提出的基于遺傳規(guī)劃的精餾-膜分離集成過程綜合求解策略,可以應(yīng)用于化工生產(chǎn)中的其他共沸物系分離的集成設(shè)計和計算,為同類問題求解提供可靠的理論依據(jù)。
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ028.8

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本文編號：2744478