多杂质水网络超结构模型及其同步设计法研究

研究了存在回用、再生回用和再生循环的多杂质水网络,修正了水网络同步设计的超结构模型。该模型可以合理表征有效物质回收、杂质间存在反应以及废物处理等多种技术。采用通用代数建模系统(GAMS)编程,求解了多杂质水网络混合整数非线性规划(MINLP)问题。同步设计的脱硫实例优化方案与文献值相比,年度总费用可降低8%以上。求解石油化工中常见的含碳稀氨水回收例题,优化设计结果可以满足各组分单独回收要求,避免杂质间反应,提高了水的重复利用率。

涉及固定流量用水单元的多杂质水网络直观设计方法

水网络集成是过程工业一项重要的节水技术,如今受到越来越多的关注。固定流量过程与固定杂质负荷过程是工业水网络中典型的两类操作过程。不同于固定杂质负荷过程,固定流量过程是一类不涉及传质的用水操作单元。改进了针对固定杂质负荷过程的多杂质用水系统提出的浓度势概念,并将其应用于固定流量过程的多杂质用水系统设计。设计中各过程的执行顺序由需求水流的浓度势(CPD)决定:按照CPD值由小到大的顺序依次执行各过程。满足需求水流时,按照虚拟分配量由大到小的顺序来选择内部水源,按照价格由低到高的顺序选择外部水源。实例结果表明,该方法只需简单计算即可获得多杂质固定流量水系统的设计网络。

用能与用水同时最小化过程综合方法研究

水网络是一种特殊的质量交换网络,但在水网络设计中同时考虑能量集成的研究很少,且大多限于单杂质系统.因此将水网络中用能与用水同时最小化的多目标优化通过问题分解转化为单目标优化,将多杂质问题转化为单一关键杂质用水操作的最小新鲜水流量问题,通过水夹点分析方法,得到优化的水网络;考虑用水单元操作温度,对水网络进行能量集成,最终得到用水和用能同时集成的优化的水网络.用文献中的例子进行了计算,所得最小用水量和能量消耗量与文献中的结果相同.该法也可以用于多杂质系统.