过程系统综合的基本方法

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,5.3.1,过程系统综合的基本方法,5.3.2,典型的过程系统综合问题,5.3.3,过程工业的综合设计,5.3,过程工业系统的综合,化工过程系统的综合,操作单元体系,最优时间表序列,分离序列集总,数学规划法,探试法,调优法,能量综合利用,夹点技术,调优法,定义,：按照规定的系统特性，寻求所需的系统结构及其各子系统的性能，使系统按规定的目标进行最优组合,任务,：选择最合适的单元设备，确定设备之间的最优联接方式和最优操作条件，用给定的原料来生产所要求的产品，使生产成本最低并能保证安全可靠，对环境的污染最小。,过程综合的主要任务和内容,反应路径综合,换热网络综合,分离序列综合,反应器网络综合,全流程综合,公用工程系统综合,过程系统能量综合,过程控制系统综合,5.3.1,过程系统综合基本方法,分解协调法,(Decomposition Method),直观推断法,(Heuristic Method),调优法,(Evolutionary Method),结构参数法,(Structural Parameter Approach),过程系统综合基本方法,分解协调法,三环节,姚平经，全过程系统能量优化综合，大连理工大学出版社,1995,华贲，工艺过程用能分析及综合，中国石化出版社,1989,原理：把整个大系统分解成容易处理的子系统，对每一子系统，利用现有技术水平进行最优化设计，然后综合,(,协调,),起来，使整个系统最优。,这一方法需要解决如何确定系统的断裂部位和整体协调的问题。,过程系统综合基本方法,分解协调法：中药提取过程三环节划分,过程系统综合基本方法,调优法,基本思想：寻找一些子系统，修正子系统以改善其性能,应用范畴：对现有过程系统的改进,过程系统综合基本方法,甲醇脱水生产二甲醚过程,优化,2 CH,3,OH,(CH,3,),2,O +H,2,O,操作温度：,250370,反应压力：,11,atm,转化率：,80%,调优法应用,Pump-1,Reactor,1,6,7,8,9,5,T1,T2,3,2,4,B4,Column,Column,Heat Exchanger,过程系统综合基本方法,5.3.2,过程系统综合的发展历程,子系统,换热网络,分离序列,反应序列,公用工程系统,大系统,反应,-,分离过程的集成,分离,-,能量管理过程的集成,计划,-,调度,-,运行过程的综合,温室气体与蓝藻生产燃料乙醇,?,典型的过程系统综合问题,子系统,换热网络,分离序列,反应序列,公用工程系统,大系统,反应,-,分离过程的集成,分离,-,能量管理过程的集成,计划,-,调度,-,运行过程的综合,PUMP-1,REACTOR,6,7,9,5,T1,T2,EX2,EX1,3,2,4,1,8,7,典型的过程系统综合问题,分离序列的综合,直接序列,非直,接序列,简单塔假设：,1),一个进料分离为两个产品；,2),每一组分只出现在一个产品中，即锐分离（,Sharp Separation,）；,3),塔底采用再沸器，塔顶采用全凝器。,塔系组合优化,单塔设计优化,典型的过程系统综合问题,5.3.3,过程工业综合设计,反应系统,分离循环系统,换热网络,公用工程,洋葱模型图,(Onion Model),确定反应和分离系统的流程结构,分离系统的综合,改变起主导作用的优化变量，如反应器的转化率，再循环流股中惰性物质的含量等,标绘过程系统总费用与关键决策变量的关系图线,采用夹点技术对系统调优，确定优化条件,重复步骤一至五，比较不同方案的总费用，选出满意者,过程工业综合设计,设计型问题,优化问题,综合与集成问题,商业化流程模拟软件：,ASPEN PLUS,PRO/II,gPROMS,ChemCAD,DESIGN II,Hysys,过程的分析与综合问题,