基于集合算法的复杂精馏建模与求解

对复杂精馏系统模拟的程序结构进行模块化处理,将系统分解成由塔段、换热器、进料板和分流器等模块组成的树状多层模型,采用集合算法对精馏塔段模块进行简化,在Matlab平台上编程并进行联立求解.将此模拟程序用于Petlyuk热偶精馏流程和空分热耦合流程,模拟结果表明:采用结构化建模的方法,建模过程逻辑简单,模块复用性高;引入集合算法后模型的方程和变量数都明显减少,且对精馏结果的预测较为准确.

基于集合算法的高纯度精馏塔分段建模方法

多级汽液平衡过程的严格模型变量维数高,用于构建优化命题时不易收敛且计算速度较慢。采用集合算法中基于吸收因子和理论塔板数计算全塔段组分回收率的组分分配特征方程代替逐板相平衡,加入物料衡算等基本方程与若干简化关系匹配模型自由度,建立可用于联立计算的逐段降维GM模型。同时根据高纯度精馏塔吸收因子沿塔分布的强非线性特征,提出分段线性拟合求解组分回收率的线性GM模型。以空分装置的粗氩塔为例进行高纯度精馏塔的严格模型、降维GM模型和线性GM模型的对比计算。结果表明,降维GM模型的计算变量由逐板模型的2377个减少到34个,同样平台下收敛时间由6136s缩短至1s左右,而关键组分纯度模拟与严格机理模型一致。