中国石油科技创新基金(2011D-5006-0401)
- 作品数：9 被引量：18H指数：2
- 相关作者：贺高红肖武孙力刘畅李焕更多>>
- 相关机构：大连理工大学曼彻斯特大学更多>>
- 发文基金：中国石油科技创新基金国家杰出青年科学基金辽宁省科学技术计划项目更多>>
- 相关领域：化学工程石油与天然气工程自动化与计算机技术更多>>
- 乙烯／乙烷精馏-膜耦合分离系统的HAZOP量化分析被引量：1
- 2012年
- 危险与可操作性(HAZOP)分析技术自问世以来,作为定性的风险分析方法广泛应用于各个领域,许多发达国家已经立法强制其在工程建设项目中推广应用。近年来,随着该技术的完善,其量化分析已成为一种趋势。精馏-膜耦合分离作为一种新开发的高效节能分离方法,主要用于分离普通精馏难以分离的重要体系,例如共沸体系、存在浓度夹点的体系、挥发度相近的体系,然而至今没有文献对其危险与可操作性进行分析。针对乙烯/乙烷精馏-膜耦合分离系统,结合课题组基于UniSim Design软件开发的Membrane Extension模块建立耦合系统模拟模型,将HAZOP分析方法与过程模拟相结合对精馏-膜耦合系统进行HAZOP量化分析。选定精馏塔工艺参数进料温度、进料流量、侧线采出量为考察对象,分析不同程度的偏差对系统的影响。基于模拟结果,首先依据耦合系统中各个设备的安全操作范围,对HAZOP分析偏差进行量化分级,得出了参数的安全阈值和偏差等级。其次对该系统进行HAZOP分析结果的量化,依据偏差等级分析不同程度偏差产生的原因、可能导致的后果以及后果的严重程度,并根据事故发生的可能性和严重程度,得到事故的风险等级,最后通过HAZOP分析偏差和分析结果的量化得出乙烯/乙烷精馏-膜耦合分离系统的HAZOP量化分析报告。
- 冉慧丽肖武王明洋贺高红
- 关键词：DESIGN
- 间歇生产调度优化模型的分周期逼近算法被引量：1
- 2012年
- 间歇生产调度过程中存在许多不确定因素,其中最重要的是需求不确定。考虑需求不确定的多周期间歇生产调度优化模型采用离散或连续时间表达方式,将调度时间域分割成大量与调度决策相关的时间段,导致模型中存在大量整数变量,给模型求解造成很大困难。本研究对已有求解方法进行了分析,提出分周期逼近算法。将多周期间歇生产调度决策问题分解为第一周期调度决策问题和其余周期调度决策问题,简化结构,加快求解速度。通过方案树聚集将表达需求不确定信息的方案树转化成若干方案文件,针对每个方案文件应用确定性方法获得调度决策,但只保留第一周期调度决策,可以减小最小利益方案对期望利益的影响,提高第一周期调度决策水平;获得若干第一周期候选调度决策后,以时间收缩三阶段方法确定其余周期较优调度决策,同时应用时间收缩策略和补偿策略,提高其余周期调度决策水平;最后用期望利益评估第一周期候选调度决策并确定全部周期调度决策。实例研究证明了本文提出的算法能够提高间歇生产调度决策水平,同时加快求解速度,能够有效求解多周期间歇生产调度优化模型。
- 陈浩孙力贺高红
- 关键词：调度
- 响应面法优化PVA/PVDF复合膜纯化IPA的操作条件
- 2013年
- 常压下异丙醇与水形成共沸物,应用精馏法生产工艺能耗较大,本文采用自制的PVA/PVDF复合膜蒸汽渗透分离异丙醇(IPA)-水混合溶液,并应用响应面法确定最优的操作条件。首先,制备了理论交联度为8%的马来酸酐交联的PVA/PVDF复合膜:然后根据Box-Behnken中心组合实验设计原理,以膜的渗透通量和选择性为响应值,操作温度、IPA入膜浓度、膜渗透侧压力3个操作条件为影响因素进行实验:最后对实验结果进行响应面分析,得到了优化的操作条件并通过实验进行验证。综合考虑膜的渗透通量和选择性这2个响应值,求得实验所采用的PVA/PVDF复合膜在蒸汽渗透分离IPA水体系中的最优操作条件是:操作温度为95℃,IPA入膜浓度为82.5 wt.%,膜渗透侧压力为1 kPa,此时的渗透通量和选择性分别达到了1.57 kg/(m^2·h)和38.90。在此最佳操作条件下对模型预测值进行实验验证,膜的渗透通量和选择性的预测值与实验值的相对误差分别为5.7%和9.2%。
- 肖武周艳艳周齐华贺高红
- 关键词：响应面法蒸汽渗透PVAPVDF
- 综合考虑泵的设备及运行费用的换热网络优化被引量：1
- 2014年
- 流体流经换热设备产生的压降是影响换热网络综合的重要因素,且压降会对整个换热网络系统的稳态运行造成影响。因此在进行换热网络综合时,泵的设备购置费、运行泵的能耗费用需同换热设备费用和公用工程费用同时进行考虑。本文基于有分流的非等温混合分级换热网络超结构模型,并且去除流股给热系数为常数的假设,将流股的给热系数作为流股流速的函数,以换热网络最低年总费用作为本文数学模型的目标函数,综合考虑泵的设备购置费用和泵运行时的能耗费用,建立了一个换热网络同步综合的MINLP数学模型。采用改进的拟并行的遗传/模拟退火算法对该数学模型进行求解,可获得最优的压降值及最优流股给热系数下的换热网络结构。最后,通过具体的算例证明了模型的有效性和可靠性,达到了既简化换热网络结构又降低了年总费用的目标。
- 吴敏肖武贺高红
- 关键词：换热网络压降模拟退火算法混合整数非线性规划
- 基于不确定蒸汽需求和设备故障的锅炉系统随机规划设计被引量：2
- 2014年
- 公用工程系统中锅炉系统设计不仅要考虑锅炉应对发生的故障的可靠性,还要保证系统具有一定应对蒸汽需求的波动的可操作性。本研究针对满足不确定蒸汽需求和考虑设备故障的锅炉系统设计,提出基于数学规划法的设计模型:对生产过程波动引起的不确定蒸汽需求以概率表达,采用Markov模型分析锅炉故障,表达为以一定概率发生的不确定参数。优化模型采用二阶段随机规划策略对蒸汽需求不确定波动和锅炉故障实现引起的约束违背进行补偿,以降低不确定变量对目标函数和约束条件的影响。以年总费用最小为目标,建立混合整数线性模型(MILP),实现锅炉系统配置,设备模式确定以及应对蒸汽需求波动和设备故障发生的补偿操作的优化设计。
- 刘畅孙力贺高红盖丽梅
- 关键词：不确定性优化设计
- 基于Petri网炼油厂氢气系统计划优化的研究被引量：1
- 2012年
- 为了降低炼油企业生产成本、实现节能降耗,必须保证氢气系统在最优的生产计划下运行。针对这一问题,本文将氢气总费用最小化作为生产计划优化目标,以某炼油厂为例,基于Petri网构建了氢系统中供氢装置和耗氢装置间的氢气匹配模型以及氢系统的费用模型,通过合理匹配供氢装置与耗氢装置的氢量得到氢气总费用最小时的生产计划。在Petri网得到的最优计划下氢系统氢气总费用为50335.0$/h,较优化前费用降低了23.4%,说明提出方法的可行性和有效性,对实际的炼油厂氢气系统优化计划具有一定的指导作用。
- 李焕肖武朱寅菲贺高红
- 关键词：PETRINETS
- 遗传算法优化变工况板翅式换热器的通道排列被引量：6
- 2012年
- 板翅式换热器的通道排列优劣直接影响换热器传热性能和结构的紧凑性等,因此通道排列的优化是设计中的重中之重。传统的板翅式换热器优化设计中,往往是基于一个最大负荷工况点进行通道排列设计,忽略了当工况点变化较大时通道排列对传热性能的影响。但操作工况常常随季节、原料和生产情况的变化而变化,使换热器常常在偏离设计工况点下运行,导致换热效率较低。板翅式换热器的通道排列方案随着流股数成指数增加,且现有的设计方法大多是基于经验确定的,这需要花费设计人员大量的时间对换热器进行不断改进,以使得换热器符合设计要求,同时达到较优的传热效果。针对上述设计不足,运用在变工况下板翅式换热器的通道排列柔性设计的方法,以通道排列累积热负荷最小均方差为目标函数,提出采用遗传算法优化多股流板翅式换热器的通道排列。具体步骤:1)运用遗传算法获得各工况点下最优通道排列:2)利用柔性设计方法将以上获得的各工况下的最优通道排列整合成一个较优通道排列,使其在操作周期内以较优的状态工作;3)利用微调策略改进柔性设计通道排列,进一步降低累计热负荷均方差,得到最终的优化通道排列。最后对一个含一股热流体三股冷流体的板翅式换热器通道排列设计案例进行计算得出,采用本文的设计方法得到的最终通道排列在3个工况点下的累计热负荷均方差平均值为3632.48 W,较文献值3660.72 W低。而且该方法大大提高了设计速度,降低了设计人员的工作量,同时实现了板翅式换热器的柔性优化设计,使换热器能满足全年不同工况的操作要求,证明了该方法的有效性和优越性。
- 胡云云肖武贺高红
- 关键词：板翅式换热器遗传算法
- 基于时间Petri网优化设计单杂质间歇过程用水网络
- 2012年
- 近20年来,间歇过程用水网络的研究得到了人们的广泛关注,并取得了一定的发展。以往对间歇过程的水网络集成研究多采用图解法和数学规划法,图解法无法解决与水质、水量无关的目标或约束,数学规划法计算复杂且较难确定最优解。Petri网具有直观的图形表现能力和严密的数学基础,并且具有强有力的分析技术与手段,非常适合于系统的描述和分析。同时时间Petri网是在Petri网的基础上加入时间因素,可用来建立间歇系统的动态模型。故针对半连续间歇化工过程的单杂质用水网络,本文提出了基于时间Petri网建模的方法,分别对有中间储罐和无中间储罐间歇用水网络进行了研究,首先采用水级联分析法构建了夹点分析通用模型,能够快速准确地确定用水过程的水夹点位置和最小新鲜水需求量。然后根据Petri网的逻辑表述能力、动态传播特性、自主学习机制以及水网络设计原则、水网络综合基本原则和水源匹配规则建立了水网络综合Petri网通用模型,对有中间储罐的情况还确定了中间储罐的位置、数量与容量,实现了单杂质间歇过程用水网络的优化设计。最后对文献中实例进行了研究,得到的夹点位置、新鲜水用量以及用水网络与文献中一致,表明提出的方法是可行和有效的。该方法模型简单、直观,避免了水级联表格的繁复计算,拓展了Petri网在过程领域的应用。
- 李焕肖武贺高红都健
- 关键词：时间PETRI网用水网络
- 基于带补偿随机规划的蒸汽动力系统优化设计被引量：7
- 2014年
- 在蒸汽动力系统优化设计中,考虑不确定因素的优化策略能避免基于确定性设计策略的保守设计,并能针对不确定因素的实现提出相应的调度调节策略。本研究分析了蒸汽动力系统设计包含的不确定因素的特性及其对蒸汽动力系统优化目标和约束条件的影响。不确定因素的表达分成两类:基于时间变化表达和基于发生概率表达。对基于时间变化表达的因素,转化为多周期问题进行处理;对外部工艺过程变化引起的汽电需求不确定波动等基于发生概率表达的因素,应用随机规划策略,补偿不确定参数的实现可能引起的约束背离。基于本研究建立的多周期带补偿的二阶段随机规划MILP模型,求解蒸汽动力系统结构,同时优化调度调节策略,用调节决策和惩罚不足应对汽电需求等不确定因素的实现,实现系统安全稳定运行和经济效益最优。
- 盖丽梅孙力刘畅贺高红
- 关键词：蒸汽动力系统优化设计
