[发明专利]内部热耦合空分塔节能潜力优化系统及方法

摘要

一种内部热耦合空分塔节能潜力优化系统，包括与内部热耦合空分塔连接的现场智能仪表，以及控制站、数据库和上位机，上位机包括优化计算模块，过程：设定塔的结构参数，指定优化变量初值，令迭代步数k＝0；假定各塔板液相组成，分别计算其平衡温度和汽相组成、汽液相的焓值、汽液相流量；判断下式(4)是否成立，如果成立，则继续，否则，更新各塔板液相组成；计算第k步的目标函数值f(k)；如果k≠0且|(f(k)-f(k-1))/f(k-1)|＜ε则结束迭代，输出结果，否则，迭代步数k增加1，并更新优化变量，其中f(k-1)表示第k-1(k≠0)的目标函数值，ε是容差。还提出一种内部热耦合空分塔节能潜力优化方法。本发明获取使内部热耦合空分塔满足产品纯度和产量要求且能耗最小的最优节能工况，并有效提高能量效率。

主权项

一种内部热耦合空分塔节能潜力优化系统，包括与内部热耦合空分塔连接的现场智能仪表，以及控制站、数据库和上位机，智能仪表与控制站、数据库和上位机连接，其特征在于：所述的上位机包括：优化计算模块，用以优化计算，采用以下过程来完成：1)设定塔的结构参数，指定优化变量初值，令迭代步数k＝0；2)假定各塔板液相组成；3)对每一个塔板，分别由泡点法计算其平衡温度和汽相组成；4)对每一个塔板，分别计算汽液相的焓值；5)由式(1)(2)计算各塔板的汽液相流量： V j + 1 H j + 1 G + U j - 1 H j - 1 L + F j H j F - ( V j + S j G ) H j G - ( U j + S j L ) H j L - Q j = 0 - - - ( 1 ) V j + 1 + U j - 1 + F j G + F j L - ( V j + S j G ) - ( U j + S j L ) = 0 - - - ( 2 ) 其中，V表示汽相流量，U表示液相流量，F表示进料流量，HF表示进料焓值，S表示侧提流量，HG和HL分别是汽液相焓值，下标j-1、j、j+1分别表示第j-1、j、j+1块板，上标L表示液相，上标G表示汽相，Q表示热耦合量，由下式计算：Q＝UAΔT                        (3)其中，UA表示热耦合系数，ΔT表示耦合塔板间的温差；6)判断下式(4)是否成立，如果成立，则继续7)，否则，更新各塔板液相组成，返回3)迭代； V j + 1 y i , j + 1 + U j - 1 x i , j - 1 + F j z i , j - ( V j + S j G ) y i , j - ( U j + S j L ) x i , j < 0.0001 - - - ( 4 ) 其中，x是液相组成，y是汽相组成，z是进料组成，下标i＝1、2、3表示组分，依次对应氮、氩、氧；7)计算第k步的目标函数值f(k)：f(k)＝FHF                       (5)8)如果k≠0且|(f(k)-f(k-1))/f(k-1)|＜ε则结束迭代，输出结果，否则，迭代步数k增加1，并更新优化变量，返回2)迭代，其中f(k-1)表示第k-1(k≠0)的目标函数值，ε是容差。