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基于大数据的玉米淀粉制果糖生产过程建模优化
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作者 郭丽娟 徐晨阳 +7 位作者 张忠义 孟嘉琦 杨铭杨 董亚超 刘琳琳 庄钰 都健 张磊 《现代化工》 北大核心 2025年第7期249-253,259,共6页
传统玉米深加工工厂进行玉米淀粉制糖的工艺复杂,产生大量结构复杂的工业数据,且生产过程中受多种因素影响,导致产品质量波动大。为解决此问题,提出一种考虑数据不确定性构建代理模型并进行优化操作参数的方法。首先,利用实际工业生产... 传统玉米深加工工厂进行玉米淀粉制糖的工艺复杂,产生大量结构复杂的工业数据,且生产过程中受多种因素影响,导致产品质量波动大。为解决此问题,提出一种考虑数据不确定性构建代理模型并进行优化操作参数的方法。首先,利用实际工业生产的数据作为数据源,采用人工神经网络作为代理模型拟合输入输出数据,通过高斯考虑方差和置信区间分析数据的不确定性,最后以果糖含量最高为目标,分别采用遗传算法和粒子群优化算法对操作参数优化,结果对比表明,遗传算法优化得到的果糖含量较粒子群优化算法提高1.45%。提出的优化模型可用于辅助工业生产,从而提高产品质量。 展开更多
关键词 玉米淀粉 果糖 数据驱动 人工神经网络 遗传算法
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松香包覆的固体缓蚀剂的制备及性能表征
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作者 赵景茂 唐俊 +3 位作者 张存丽 晁刘伟 郝倩 程琦 《应用化工》 北大核心 2025年第4期863-866,共4页
向油气井中投加固体缓蚀剂可以克服加注液体缓蚀剂时加料频繁、损耗大、防护周期短的缺点。对固体缓蚀剂进行包覆封装,制备长效缓释胶囊,可以进一步延长防护周期和降低加药频率。采用不同类松香对固体缓蚀剂进行封装包裹,并采用紫外-可... 向油气井中投加固体缓蚀剂可以克服加注液体缓蚀剂时加料频繁、损耗大、防护周期短的缺点。对固体缓蚀剂进行包覆封装,制备长效缓释胶囊,可以进一步延长防护周期和降低加药频率。采用不同类松香对固体缓蚀剂进行封装包裹,并采用紫外-可见分光光度法、热重分析、电化学交流阻抗等方法对固体缓蚀剂胶囊的释放情况和缓蚀性能进行了研究。结果表明:聚合松香包覆的固体缓蚀剂胶囊耐热性更高,环境温度达70℃以上时胶囊才会释放。松香包裹技术有效延长了固体缓蚀剂的开始释放时间,能够延长防护周期、降低加料频率;同时胶囊外壳熔化后,可以与释放的咪唑啉缓蚀剂起到协同作用,更好地提高缓蚀剂的保护效果。 展开更多
关键词 固体缓蚀剂 松香 包裹技术 耐热性 油井管柱
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基于高级[火用]分析的石化企业蒸汽动力系统多目标运行优化
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作者 戴文智 李青洋 +1 位作者 沈雄健 杨新乐 《化学工程》 北大核心 2025年第7期83-89,共7页
石化企业蒸汽动力系统运行优化是企业节能减排的重要途径。建立考虑经济、环境和热力学指标的优化模型,采用改进多目标粒子群算法对实际案例进行运行优化研究。常规[火用]分析方法只能得出各设备的[火用]效率和[火用]损大小,无法真实反... 石化企业蒸汽动力系统运行优化是企业节能减排的重要途径。建立考虑经济、环境和热力学指标的优化模型,采用改进多目标粒子群算法对实际案例进行运行优化研究。常规[火用]分析方法只能得出各设备的[火用]效率和[火用]损大小,无法真实反映[火用]损的具体原因和节能潜力。采用高级[火用]分析法将设备的[火用]损划分为可避免、不可避免内源[火用]损和外源[火用]损,并对各设备[火用]损失的具体来源及其改进潜力进行分析和排序。结果表明:锅炉、锅炉给水泵和汽轮机的[火用]损失主要为可避免内源[火用]损,除氧器和减温减压器的主要[火用]损失为不可避免内源[火用]损、可避免外源[火用]损,通过优化设备可减少系统73.5%的[火用]损失。 展开更多
关键词 蒸汽动力系统 优化 多目标 粒子群 高级[火用]分析
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塑料厂聚乙烯装置SIS控制系统改造
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作者 刘志明 《天津化工》 2025年第2期148-151,共4页
在石化行业中,安全仪表系统是极为关键的控制系统,其安全可靠性和响应及时性直接左右着整个工艺流程的稳定运行状况。本文以横河的Prosafe-RS系统为核心内容,结合中国石化扬子石油化工有限公司塑料厂聚乙烯装置SIL评估隐患整治以及SIS... 在石化行业中,安全仪表系统是极为关键的控制系统,其安全可靠性和响应及时性直接左右着整个工艺流程的稳定运行状况。本文以横河的Prosafe-RS系统为核心内容,结合中国石化扬子石油化工有限公司塑料厂聚乙烯装置SIL评估隐患整治以及SIS系统改造项目展开阐述。本文介绍了原有控制系统的运行情况、系统的改造方案以及改造后的运行状况,并对系统的逻辑控制功能进行了升级。通过系统调试和实际应用的检验,该Prosafe-RS系统被证明是一款安全可靠、功能强劲、响应迅速的安全仪表控制系统,其成功投用,为装置达成“安、稳、长、满、优”运行奠定了坚实基础。 展开更多
关键词 聚乙烯 电磁阀 快切阀
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基于广义换热网络的质量交换网络质能比拟及全局优化 被引量:1
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作者 肖媛 陈怡 +1 位作者 刘思琪 崔国民 《化工进展》 北大核心 2025年第1期121-134,共14页
质量交换网络是过程系统高效经济回收污染物或杂质的重要途径,其中组分浓度的小尺度特征对于其求解域和全局优化性能存在一定限制。基于质量传递和能量传递比拟理论,本文假设了单位高度塔板提供有效传质的塔板质量,建立了非连续传质的... 质量交换网络是过程系统高效经济回收污染物或杂质的重要途径,其中组分浓度的小尺度特征对于其求解域和全局优化性能存在一定限制。基于质量传递和能量传递比拟理论,本文假设了单位高度塔板提供有效传质的塔板质量,建立了非连续传质的板式塔和广义换热器的比拟关系;在此基础上,将小尺度质量交换网络比拟为广义换热网络,进而采用节点非结构模型和强制进化随机游走算法对广义换热网络进行全局优化;最后,将优化所得的广义换热网络回归为质量交换网络,使其满足传质可行性约束。算例分析表明,该方法可有效拓展质量交换网络搜索空间,提升流股匹配的多样性和全局优化性能。同时,灵活调整比拟尺度和协调系数能够进一步丰富优化路径,提升最优解的质量,获得了R2S3算例和R2S2算例优于文献最优的结构。 展开更多
关键词 过程系统 质量交换网络 质能比拟 广义换热网络 全局优化 强制进化随机游走算法
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基于简化相平衡关联式的高效简捷精馏塔模型
6
作者 王宗廷 王丽丽 +3 位作者 孙晓岩 夏力 陶少辉 项曙光 《化工学报》 北大核心 2025年第3期1133-1142,共10页
化工单元的准确快速模拟是化工数字孪生成功实施的关键之一。精馏塔作为最复杂和应用最广泛的化工单元之一,其高效准确求解对于实现化工装置数字孪生具有重要意义。传统精馏塔模型则由于规模较大和热力学性质计算耗时等原因,形成了制约... 化工单元的准确快速模拟是化工数字孪生成功实施的关键之一。精馏塔作为最复杂和应用最广泛的化工单元之一,其高效准确求解对于实现化工装置数字孪生具有重要意义。传统精馏塔模型则由于规模较大和热力学性质计算耗时等原因,形成了制约其数字孪生的瓶颈。为此,在简捷精馏塔模型基础上,引入了组分相平衡常数与温度间关联式,以简化相平衡计算,并基于此提出了烃类精馏塔的高效简捷精馏塔模型。最后,通过实际工业中的精馏塔进行验证,结果表明所提出的高效简捷精馏塔模型能有效减少计算耗时,为精馏塔的数字孪生建模奠定了基础。 展开更多
关键词 模型简化 过程系统 计算机模拟 数字孪生 简捷精馏塔模型
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一种新的换热单元竞争强化策略优化换热网络
7
作者 单灵海 段欢欢 +2 位作者 郑旭铭 黄晓璜 崔国民 《化工进展》 北大核心 2025年第6期3393-3404,共12页
在优化换热网络综合这一混合整数非线性问题时,作为结构变量的整型变量优化是一大难点。研究换热网络结构优化过程中的障碍,发现前期生成换热单元占据优势地位、单元之间的强耦合关系以及接受差解局限性是优化陷入局部极值的原因。为此... 在优化换热网络综合这一混合整数非线性问题时,作为结构变量的整型变量优化是一大难点。研究换热网络结构优化过程中的障碍,发现前期生成换热单元占据优势地位、单元之间的强耦合关系以及接受差解局限性是优化陷入局部极值的原因。为此,本文提出了换热单元竞争强化策略,通过间隔一定周期在结构中生成竞争换热单元,破坏网络原有稳固结构,然后进行流股换热单元热负荷再分配,来提升竞争单元生存能力和竞争能力,削弱原有结构的优势地位。并通过流股热负荷缺口设置和竞争结构的强制接受强化单元竞争来消去劣势结构,提升结构多样性和搜索域。讨论了竞争单元生成周期、竞争单元数量以及再分配比例对策略作用的影响。通过20sp和10sp算例进行验证,得到了1717757.75USD/a和5586693USD/a的结果,验证了策略的有效性。 展开更多
关键词 算法 优化设计 过程系统 换热网络优化 整型变量 换热单元竞争
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基于粒数衡算方程的三元前体结晶过程粒度分布动态预测方法
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作者 戴元燊 邵之江 +1 位作者 陈伟锋 陈宁 《化工学报》 北大核心 2025年第8期4119-4128,共10页
在高性能三元正极材料的制备过程中,三元前体作为核心原料,其品质尤其是粒度分布对正极烧结产物的理化性能具有决定性影响。三元前体的制备涉及多种工艺参数,氨水浓度、反应温度、反应过程pH、搅拌速率和反应时间均对粒径产生显著影响,... 在高性能三元正极材料的制备过程中,三元前体作为核心原料,其品质尤其是粒度分布对正极烧结产物的理化性能具有决定性影响。三元前体的制备涉及多种工艺参数,氨水浓度、反应温度、反应过程pH、搅拌速率和反应时间均对粒径产生显著影响,其中反应时间对三元前体的粒径影响最为显著。提出了一种基于粒数衡算方程的三元前体结晶过程粒度分布动态预测模型。首先,针对三元前体共沉淀过程的生长特性,建立了基于粒数衡算方程的粒径预测模型,分别考虑了符合ASL方程的生长速率和具有普适性的生长速率表达式。其次,运用配点法对粒数衡算方程进行空间和时间维度的离散化求解,并通过构建优化问题对模型中的未知参数进行辨识。最终,仿真结果表明,所提出的预测方法能够准确模拟不同初始粒径的三元前体在结晶过程中的粒径变化,实现对粒度分布的精确预测,为优化三元正极材料的烧结工艺提供了重要的理论依据和参考。 展开更多
关键词 三元前体 结晶 粒数衡算方程 化学反应 粒度分布
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一种新的连续非结构模型同步优化质量交换网络
9
作者 熊思恒 黄冬梅 +3 位作者 肖媛 黄晓璜 易智康 崔国民 《化工进展》 北大核心 2025年第2期635-645,共11页
质量交换网络是减少化工过程中污染物排放和降低经济成本的有效手段,其集成优化具有重要意义。本文提出了一种新的基于混合整数非线性规划(MINLP)的同步优化模型,允许分流非等浓度混合与考虑流股再生的连续非结构模型(NSM)。连续非结构... 质量交换网络是减少化工过程中污染物排放和降低经济成本的有效手段,其集成优化具有重要意义。本文提出了一种新的基于混合整数非线性规划(MINLP)的同步优化模型,允许分流非等浓度混合与考虑流股再生的连续非结构模型(NSM)。连续非结构模型预先不设置结构化参数,没有固定的匹配模式,使用连续的实数区间划分不同的流股,随机生成具体的实数代表传质单元在流股上的位置。连续非结构模型在形成质量交换网络结构方面非常随机与灵活,具有极广的搜索域。在此基础上,使用强制进化随机游走算法(RWCE)同时优化连续非结构模型中的整形变量与连续变量,该算法具有个体间独立进化的特点。最后通过三个算例进行验证,结果表明:连续非结构模型结合启发算法可以得到低于目前文献最优的结果,能够灵活地表达复杂的质量交换网络结构,验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 质量交换网络 连续非结构模型 过程系统 优化 算法
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一种多个体合作提升结构变异策略应用于换热网络综合
10
作者 郑旭铭 段欢欢 +2 位作者 单灵海 郭佳 崔国民 《化学工程》 北大核心 2025年第6期52-57,88,共7页
启发式算法不受目标函数性质影响,在求解换热网络等复杂性问题时展现出良好的搜索性能。启发式算法多数采用了群搜索的形式以提高求解的准确性,由于流股性质的不同,导致一些流股的换热匹配较为单一以及特定流股之间的匹配关系牢固,个体... 启发式算法不受目标函数性质影响,在求解换热网络等复杂性问题时展现出良好的搜索性能。启发式算法多数采用了群搜索的形式以提高求解的准确性,由于流股性质的不同,导致一些流股的换热匹配较为单一以及特定流股之间的匹配关系牢固,个体间的相同单元会随着优化的进行而逐渐增多,个体发生团聚导致种群多样性的丧失,优化效率下降。因此,提出一种多个体合作提升结构变异策略,借助个体间的结构对比,寻找使个体发生团聚的共有结构,从而针对性地调整网络结构,提升结构变异能力,基于个体间距离的大小,设计2种结构调整方式,将距离维持在合适的范围内,以平衡算法的全局搜索和局部搜索能力。最后将该策略应用在2个换热网络的典型算例上,最终优化结果优于多数文献,验证了该策略的有效性。 展开更多
关键词 换热网络 种群多样性 结构变异
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反应与传质耦合的PCTG共聚酯圆盘反应器建模与模拟
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作者 郑慧哲 王浩泽 +2 位作者 蒋杰 赵玲 奚桢浩 《化工进展》 北大核心 2025年第6期3372-3381,共10页
根据卧式单轴圆盘缩聚反应器单盘全混流、全釜多个全混流串联的流动特性,通过共聚酯剪切流变模型、基于官能团模型的复杂反应动力学模型以及挥发性小分子的扩散传质模型耦合,实现了工业规模聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯(PCTG... 根据卧式单轴圆盘缩聚反应器单盘全混流、全釜多个全混流串联的流动特性,通过共聚酯剪切流变模型、基于官能团模型的复杂反应动力学模型以及挥发性小分子的扩散传质模型耦合,实现了工业规模聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯(PCTG)缩聚过程的逐盘模拟仿真,并分析了反应温度270~285℃、压力50~300Pa、停留时间150~240min、圆盘转速2~8r/min、生产负荷150~300t/d条件范围内的共缩聚过程及产物变化规律。模拟结果表明,提高液位或降低负荷均可增加熔体停留时间,提高圆盘转速可加快熔体表面更新;高温、低压、增加停留时间和加快表面更新的操作均有利于提高共聚酯PCTG的聚合度。该典型缩聚反应器中PCTG共聚酯的缩聚过程建模和模拟仿真可预测聚合反应进度和产品变化,有助于解决高端共聚酯中多元共聚复杂反应体系工程化中关键装备设计难题,指导缩聚反应器的工程放大和生产过程控制优化。 展开更多
关键词 缩聚反应器 共聚酯 1 4-环己烷二甲醇 传质 模拟
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复合精馏序列的温度推断控制
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作者 汪国超 丁晖殿 +3 位作者 师丽 李强 夏涛 苑杨 《化工进展》 北大核心 2025年第8期4720-4731,共12页
复合精馏序列(CDS)通过将简单精馏塔与隔壁塔整合成一个系统来分离多元混合物,不仅能够实现较低的设备投资成本与操作能耗,还能有效降低系统的工业实施难度。但是,由于隔壁塔单元固有的高度非线性特性,以及各精馏单元间因物料流连接而... 复合精馏序列(CDS)通过将简单精馏塔与隔壁塔整合成一个系统来分离多元混合物,不仅能够实现较低的设备投资成本与操作能耗,还能有效降低系统的工业实施难度。但是,由于隔壁塔单元固有的高度非线性特性,以及各精馏单元间因物料流连接而产生的强烈耦合效应,实现CDS的稳定操作与有效控制面临显著挑战。为解决这一问题,本文提出了3种温度推断控制方案,包括温度控制方案、温差控制方案以及双温差控制方案。闭环仿真验证表明,这3种方案均能保证CDS的平稳运行与有效控制,并且,随着控制策略从简单的温度控制逐步演进到更为复杂的双温差控制,虽然控制复杂度有所增加,但被控产品纯度的稳态偏差能够被有效降低。3种温度推断控制策略的提出有助于解决CDS的操纵与控制难题,为推动CDS的工业应用奠定基础。 展开更多
关键词 复合精馏序列 温度推断控制 温差 过程控制 多元混合物分离
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可再生能源发电制氢与炼油企业氢气网络耦合系统的多周期调度优化
13
作者 王智超 刘冬妹 +3 位作者 熊敏 周利 吉旭 党亚固 《化工学报》 北大核心 2025年第6期2802-2812,共11页
将可再生能源制氢集成于炼厂氢气系统有助于绿色低碳生产并降低运营成本,但其波动性可能影响炼油企业的氢气供应稳定性。为解决这一问题,建立数学规划模型优化制氢调度方案尤为重要,以确保氢气网络的稳定运行。对氢气管道、管网以及压... 将可再生能源制氢集成于炼厂氢气系统有助于绿色低碳生产并降低运营成本,但其波动性可能影响炼油企业的氢气供应稳定性。为解决这一问题,建立数学规划模型优化制氢调度方案尤为重要,以确保氢气网络的稳定运行。对氢气管道、管网以及压缩机等操作单元进行建模,同时以最小化运行成本为目标,构建了一个包含互补约束的数学规划模型,通过求解模型得到最优制氢调度生产方案。通过对比分析,优化调度模型的生产方案在一个生产周期(24 h)内最多可以减少灰氢产量1373 kg,对应约减少系统CO_(2)排放量0.9%;对于系统运行成本,模型得到结果最多可以减少3930 USD,约节省总成本的2.0%。结果表明,该生产方案即使在可再生能源供应波动的情况下也能够确保氢气系统的稳定运行,满足耗氢装置的需要,同时保持管网压力在安全区间内,此外还能在此基础上有效控制优化运行成本,提升经济效益,对于推动炼油行业向更加绿色、高效的生产模式转型具有重要意义。 展开更多
关键词 绿氢 氢气网络 数学规划 互补约束 优化
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质量交换网络的质-能系统比拟与平行进化
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作者 陈怡 肖媛 崔国民 《化工学报》 北大核心 2025年第6期2755-2769,共15页
基于质量和能量交换过程、设备和网络的比拟关系,采用质-能网络比拟优化可将小尺度特征的质量交换网络比拟为广义换热网络,有效地扩大求解域,提升全局优化质量。然而,该方法尚未充分考虑广义换热网络的不同个体在不同进化时期的最优网... 基于质量和能量交换过程、设备和网络的比拟关系,采用质-能网络比拟优化可将小尺度特征的质量交换网络比拟为广义换热网络,有效地扩大求解域,提升全局优化质量。然而,该方法尚未充分考虑广义换热网络的不同个体在不同进化时期的最优网络结构,其全局和局部优化性能仍有较大的提升空间。为此,建立了广义换热网络和质量交换网络的同步比拟和平行进化策略,实现广义换热网络的局部最优结构实时回归至质量交换网络,并至平行进化层实施进一步的全局和局部优化。空气除氨和废水脱酚算例的应用结果表明,质-能系统比拟与平行进化可充分发挥广义换热网络在更大求解域内的全局搜索能力,并通过平行进化兼顾局部最优精度,为质量交换网络综合提供更有效的方法。 展开更多
关键词 质量交换网络 质-能比拟 广义换热网络 全局优化
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基于多目标模型预测控制的感应加热碳热还原过程操作策略分析
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作者 吕恒花 康丽霞 刘永忠 《高校化学工程学报》 北大核心 2025年第2期311-321,共11页
针对铝硅酸盐固废感应加热碳热还原除铁过程中的高能耗和残余铁氧化物控制问题,提出一种基于多目标模型预测控制(MPC)的操作策略,以减小过程总能耗和提高除铁率为目标,优化电流和频率。结合不同优化目标的权值分配,分析了操作参数对不... 针对铝硅酸盐固废感应加热碳热还原除铁过程中的高能耗和残余铁氧化物控制问题,提出一种基于多目标模型预测控制(MPC)的操作策略,以减小过程总能耗和提高除铁率为目标,优化电流和频率。结合不同优化目标的权值分配,分析了操作参数对不同目标的影响程度以及预测控制时操作变量的取值依据。结果表明:对于还原度目标要求较高的反应体系,应在熔炼时长达到最大限度后先增大频率,后增大电流;在达到相同还原目标要求时,相比恒定操作参数的控制策略,MPC操作策略可进一步降低能耗,且熔体还原度要求越高,允许熔炼时长越长,节能效果越好;当目标还原度低于87.0%,且熔炼时长较短时,MPC操作策略的节能效果不显著,宜采用优化的恒定参数操作策略。研究结果可为感应加热碳热还原过程多目标优化操作策略提供分析和计算依据。 展开更多
关键词 熔融还原 多目标优化 模型预测控制 动态操作策略
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一种比拟与进化协同的质能网络比拟优化方法
16
作者 陈怡 肖媛 崔国民 《化学工程》 北大核心 2025年第2期26-32,50,共8页
质能比拟优化方法是一种质量交换网络综合新方法,该方法将质量交换网络比拟为变量尺度更大的广义换热网络,有效提升结构匹配多样性和全局优化性能。然而,广义换热网络的变量尺度(求解域)和优化路径分别由质能比拟比例尺和算法进化参数决... 质能比拟优化方法是一种质量交换网络综合新方法,该方法将质量交换网络比拟为变量尺度更大的广义换热网络,有效提升结构匹配多样性和全局优化性能。然而,广义换热网络的变量尺度(求解域)和优化路径分别由质能比拟比例尺和算法进化参数决定,因而该方法的优化性能受制于广义换热网络的进化参数与质能比拟比例尺的适配性。因此,提出一种比拟与进化协同的质能比拟优化方法,首先分析质能比拟比例尺对优化过程连续变量和整型变量的影响;在此基础上建立质能比拟比例尺与强制进化随机游走算法进化参数协同策略,保证其对提升质量交换网络结构多样性和全局优化质量的效能;最后将该方法应用于R5S3(空气除氨算例),得到年度综合费用为126122美元/a的MEN(质量交换网络)结构,相较于最优文献网络结构费用降低1.32%,证明了策略的有效性。 展开更多
关键词 质能比拟 质量交换网络 质能比拟比例尺 优化
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考虑压缩机分组级联布置的氢网络综合
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作者 杨端康慧 周文晋 刘琳琳 《化工学报》 北大核心 2025年第3期1102-1110,共9页
氢气是炼厂中的重要原料,采用氢网络综合的方法能够优化炼厂氢气分配以及其他相关设备的配置,在提高氢气利用率的同时降低能耗。在氢网络中压缩机费用占比较大,氢网络综合的一个重要优化目标是寻求合理的压缩机布置,节约相关费用。提出... 氢气是炼厂中的重要原料,采用氢网络综合的方法能够优化炼厂氢气分配以及其他相关设备的配置,在提高氢气利用率的同时降低能耗。在氢网络中压缩机费用占比较大,氢网络综合的一个重要优化目标是寻求合理的压缩机布置,节约相关费用。提出一个可同步优化氢气分配与级联压缩机布置的氢网络综合模型。该模型将压缩机划分为氢源压缩机、氢阱压缩机和流股压缩机三组,可以考虑共用以及串联压缩机的情况。此外,为了降低模型求解难度,提出合理的简化措施。案例分析表明考虑压缩机分组级联布置模型和简化模型的优化结果均明显优于常规模型,所需的压缩机数目降低,压缩机相关费用减少1.5%~2.1%,证明了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 氢网络 炼厂 压缩机 超结构 优化设计 系统工程
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变负荷条件下绿氨生产操作参数的调控与优化
18
作者 熊敏 刘冬妹 +2 位作者 王智超 周利 吉旭 《化工学报》 北大核心 2025年第6期2791-2801,共11页
氨是全球生产量最大的无机化学品之一,而绿氨工艺主要依赖于利用太阳能、风能等可再生能源发电进行水电解以制备绿氢,随后在高温高压条件下,采用铁基催化剂促进绿氢与氮气的催化反应,从而合成绿氨。然而,可再生能源发电固有的间歇性和... 氨是全球生产量最大的无机化学品之一,而绿氨工艺主要依赖于利用太阳能、风能等可再生能源发电进行水电解以制备绿氢,随后在高温高压条件下,采用铁基催化剂促进绿氢与氮气的催化反应,从而合成绿氨。然而,可再生能源发电固有的间歇性和季节性,直接导致了合成氨原料氢气供应的不稳定,绿氨生产无法持续在满负荷下运行。因此,为了使绿氨生产能够有效地适应这种波动的能源供给情况,需要开发出一套灵活的操作策略以确保生产的连续性和稳定性。通过结合机理模型和代理模型,构建一个包含电解水制氢、气体压缩、合成氨反应以及产物分离等关键工艺步骤在内的数学模型,深入分析了绿氨生产系统的稳态运行范围以及操作灵活性,重点分析了部分负荷下H_(2)/N_(2)、惰性气体含量等操作参数变化对整个绿氨生产系统的影响。结果表明,通过对H_(2)/N_(2)和惰性气体含量这些关键参数进行适当调整,可以在30%~100%的负荷范围内实现绿氨的柔性生产。 展开更多
关键词 再生能源 绿氨 模拟 代理模型 过程控制 柔性
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改进等能等容闪蒸算法及其在精馏塔动态模拟中的应用
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作者 房子超 陈玉石 +2 位作者 孙晓岩 陶少辉 项曙光 《北京化工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期20-30,共11页
等能等容闪蒸(UV闪蒸)是动态模拟领域最严谨的闪蒸算法,但该算法存在稳定性差、求解误差大等问题。鉴于此,充分考虑分离过程中组成变化对各因素的影响,通过简化迭代方程组和优化计算顺序对传统UV闪蒸算法进行改进,并将其应用于精馏塔动... 等能等容闪蒸(UV闪蒸)是动态模拟领域最严谨的闪蒸算法,但该算法存在稳定性差、求解误差大等问题。鉴于此,充分考虑分离过程中组成变化对各因素的影响,通过简化迭代方程组和优化计算顺序对传统UV闪蒸算法进行改进,并将其应用于精馏塔动态模拟,提出一种基于改进UV闪蒸算法的精馏塔动态模拟计算模型。通过不同操作条件下的4个闪蒸案例以及1个实际工业的精馏塔案例对提出的改进UV闪蒸算法进行了验证,结果显示:改进的UV闪蒸算法在计算效率、准确性、鲁棒性方面均优于传统UV闪蒸算法;与传统UV闪蒸算法相比,基于改进UV闪蒸算法的精馏塔模型的计算结果更接近HYSYS精馏塔动态模型的模拟结果,计算耗时由1.331 s(传统UV闪蒸模型)减少到0.310 s,强度变量和最终产品组成的模拟结果的相对误差分别小于1%和1.5%,表明改进的UV闪蒸算法更适合于精馏塔动态模拟的计算,可为精馏塔动态过程的数字孪生模型建立提供一种可靠的算法。 展开更多
关键词 动态仿真 等能等容闪蒸 精馏塔 数字孪生 过程系统
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氢气驱动电化学捕碳系统的模块化设计与优化
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作者 刘世昌 李一白 +1 位作者 王靖 刘永忠 《化工学报》 北大核心 2025年第8期4108-4118,共11页
氢气驱动的电化学捕碳系统(HECCS)是一种新型的低浓度CO_(2)捕集与分离方法。受大面积膜制备、膜性能和电极性能等限制,HECCS系统的单模块捕碳能力有限。为了提高HECCS系统捕碳性能和系统经济性,本文提出HECCS系统的模块化设计与优化方... 氢气驱动的电化学捕碳系统(HECCS)是一种新型的低浓度CO_(2)捕集与分离方法。受大面积膜制备、膜性能和电极性能等限制,HECCS系统的单模块捕碳能力有限。为了提高HECCS系统捕碳性能和系统经济性,本文提出HECCS系统的模块化设计与优化方法,在分析HECCS系统单模块操作性能基础上,研究了模块化HECCS系统的捕碳策略及优化操作方法,阐明了模块化HECCS系统结构特性及单元模块之间的协调匹配特性。研究表明,在特定的低浓度CO_(2)捕获场景中,在模块化捕碳系统中,不同单元模块组合方式的HECCS模块化系统结构显著影响捕碳性能和经济性。在相同操作条件下,串联结构比并联结构具有更优的除碳效果,多级结构有助于降低系统氢气消耗;HECCS系统的最优级数受进出口CO_(2)浓度、氢气价格和HECCS模块价格影响显著,取决于系统操作费用和投资费用权衡。本研究可为模块化HECCS系统性能优化和经济性提升提供优化设计方法。 展开更多
关键词 电化学捕碳系统 氢气 模块化 系统设计 优化
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