反应精馏技术创新性地将反应过程与分离过程有机地耦合在同一装置内,与传统的精馏系统相比,不仅大大简化工艺流程,而且也可节省投资、降低能耗。反应精馏技术以其显著的优势成为目前化工行业研究的热点,经历了如稳态建模、稳态优化、动态设计和动态控制等循序渐进的研究进程,在工业上的应用逐步拓展到酯化、醚化、烷基化等反应体系中,各应用实例也进一步证实了它经济和能耗上强大的优势。因此,对反应精馏技术的研究及其工业化的推广具有重要意义。在对反应精馏过程的研究中,稳态的综合与设计尤为重要,它是反应精馏系统的动态特性研究和工业化实施的基础,但目前对反应精馏系统综合与设计的研究仍旧不全面,亟待一种简洁有效的综合与设计方法,来推动反应精馏技术的实际应用。
北京化工大学信息学院课题组针对反应精馏技术的综合与设计,在前人的研究基础上给出了一种新的更为快捷的方法：以年度总费用TAC为优化目标,以总塔板数、塔板滞液量、精馏段板数、进料位置等为决策变量,在遗传算法的基础上搜寻出最优操作点并达到总体效益最大化。在优化过程中,运用MATLAB软件编译遗传算法代码,Aspen Plus软件模拟反应精馏过程,以软件集成技术实现两者之间的数据互访,完成反应精馏塔的综合与设计。将本技术的设计方法应用到理想四元反应、乙酸乙酯的合成、醋酸甲酯的合成三个反应精馏实例中,并与文献所给的初始模型作对比。结果表明,应用该设计方法设计出来的反应精馏塔,能在保证产物纯度达到要求的前提下,获得TAC较低的方案,且该设计方法应用简便,运行快捷,可通用于反应精馏塔的综合与设计之中。
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