过程模拟优化在化工工艺设计中的应用

山西青年　科技论坛　过程模拟优化在化工工艺设计中的应用　徐４３４０２３　路　荆州　长江大学工程技术学院湖北摘要：方法的优化就是在研究过程中不断的演变，　动态人工神经网　络的动态算法的统一框架就是所谓的提出基于ＤＮＮ，其对并行分布计算　栉ｌ生进行了重点论述，又根据乙醇生物炼制过程对乙醇产业化装置进行　了严格的计算机流程模拟，建立的Ａｓｐｅｎ　ｐｌｕｓ平台上乙醇炼制过程流程　模拟模型，为操作优化、乙醇生产技术在大型工业规模的过程设计、评　价技术经济基础的设计工具和优　艺操作方案；为过程设计提供全部的物　料以及能量方面的衡算数据；能够实现利用最新的研究的各种结果实现　对最终结果里热量降低的影响和贡献做出客观公正详细的评价。　关键词：过程模拟；建模；优化　现代工业倾向于向大型化和自动化的发展，为了能保证工业生　产的安全、高效率、经济节约、优质，唯一选择的就是做到大型工　业过程的自动化。在整个生产流程中，控制系统是从控制单个工艺　变量的稳定开始设置顺序的，然后是控制单元过程，进而到把控整　个车间。规划原则就是根据市场的需求最佳地管控生产过程的计算　机集成以综合自动化，从而使经济效益随着不断扩大控制规模而有　（表２见下）。　显著的增长。从功能上工业生产过程计算机集成综合自动化的总体　在蒸馏过程中，进料的原油成份、塔的操作条件以及生　结构可分为过程最优控制以及优化生产过程的操作两个方面，市场　产的负荷等影响产品质量的因素非常多，而化工流程模拟系统　预测、最优计划和最优调度、决策四个层次，各个层次上都存在着　ＡＳＰＥＮＰＬｕｓ、ＰＲＯＩＩ、Ｈｓｙｓ等，虽然在原油的加工过程是能够运　不同程度的优化，相应地可获得经济效益不同幅度的上调，本文章　用，但需独立的运行环境，且只能够进行离线操作，难于直接地在　主要是讨论化工生产过程的在线操作优化。　装置上在线模拟分析。企业应用过程模拟能够获得大量的反映生产　实例建横一乙醇连续发酵过程　过程以及状态的数据。提供了质量的控制所需的相关信息。统计分　１．流程模型的假设　析的方法能够高效地处理、分析得到的数据，分析生产的过程中　经研究提出合理的假设，并相应简化其过程。包括以下步骤：　的众多参数（包括过程参数以及质量指标）间的关系，建立预估模型　（１）根据过程连续性的等价性原则，可以得出全过程处于连续性　针对难以测量的质量指标。将数据资源转化成为效益。　操作状态；（２）过程处于稳定运行状态，不考虑过程中出现的开　参考文献：　车和停车这些特殊状态；（３）由于在输送物料过程中压力会降到　［１］冯宝林，王晓春，张北屿等，润滑油型常减压蒸馏装置扩能　０，故可忽略研究中输送过程的能耗；（４）在液气的平衡计算时，　改造及标定［Ｊ］，石油化工设计，２００３，３０（３），３７—１０　若是不发生化学反应的固体组分则不参与计算；（５）在独立的换　［２］张北屿，冯宝林，润滑油型常减压蒸馏装置的扩能改造［Ｊ］，　热器中能够实现物流的温度变化。　炼油技术与工程，２００３，３３（１）．　２．单元操作模块的流程模型　作者简介：　下图１为模型发酵过程流程图１。６个发酵罐。１个预发酵罐　徐路，男，（１９９０～），湖北省宜昌市人，在读大学生，长江大　构成了整个发酵流程。其中。Ａ为预发酵罐，酵母、干法糖液、营　学工程技术学院２０Ｏ９级化学工程与工艺专业学生，研究方向：化　养盐分别为Ｓｌ、Ｓ２、Ｓ３的进料。Ｓ５、Ｓ７、Ｓ９的进料均为干法糖　学工程。　液。Ｓ１６进料是循环返回的酵母，Ｓ１５出料为含１　１％～１２％（Ｖ，ｖ）乙　一醇的产品，其下游段用于分离纯化，废酵母从Ｓ１４出料，其中的一　部分循环到发酵罐Ｂ。　清液发酵产乙醇流程涉及５个主要组分：水（ｗａｔｅ　ｒ）、乙醇　（ｅｔｈａｎｏ１）、葡萄糖（ｇｌｕｃｏｓｅ）、二氧化碳（Ｃ０２）和酵母（ｙｅａｓｔ）。另外　其它微量的杂质在生物的代谢过程中也会产生。因在非结构性动力　学的模型基础上建立的相关数学模型，并且在该酶反应过程中会有　菌体的生长，以致没有固定的反应方程式适用，用户根据自己的生　产要求和状况，可以部分的改进生产过程。　二、模拟计算结果　本文模拟计算和验证模型的表格如下表１显示（见下）：　三、过程的模拟和结果分析及优化　主要考虑葡萄糖的进料量对于预发酵、整个发酵结果、反应压　力、发酵系统热负荷优化的影响。　整个装置上设计根据本文的条件和所得出的结果的实验来验　证系统热量的优化。实验过程中各个发酵罐的温度和产品最终温度　的测量值如下表所示。经分析可得，各发酵罐经系统热量优化后的　温度均在３２￣Ｊ３３￣Ｃ之间，而产品的酒精含量和残糖值均符合要求　、表１工艺指标与模拟指标结果比较　Ｔ曲ｌｅ１　ＣＯ加ｐａ　辅ｎａｆｔｋｐｍｄ眦恤ｎｔ　辨ｔ■ｉｔｈｔｌ培ｄｍｕｌａ恤ｎｒ矗ｕｌｌ曩　Ｎ０　ＥＩ￣Ｆ盯ｍ删ｈ　Ｃ　Ｆ　ｍＨｔ　Ｄ　Ｆ　ｍ啪ｔ　Ｅ　Ｆ㈣ｍ盯Ｆ　Ｆｔｍ１棚ｂｒＯ　，％　ｃ１，ｖ）　Ｒ　６ｍ　ｄ　￣ａ　Ｉ　２ｌ　５　ｌ３　２Ｏ　１２ｌ０　图１发酵过程模型流程图　１　２ｌ０　ｌ，ｊⅡ　１６７