[发明专利]一种工业装置粗对苯二甲酸加氢精制过程节能优化运行方法

摘要

本发明涉及一种工业装置粗对苯二甲酸加氢精制过程节能优化运行方法，此方法基于浆料预热系统模型和结晶器系统机理模型，应用基于精英选择和个体迁移的多目标进化算法，根据实际工业生产目标，对工艺操作条件进行优化，以达到对工业装置粗对苯二甲酸加氢精制过程浆料预热与结晶器用能的准确描述和实现工业生产节能的目的。这种优化运行方法实现了粗对苯二甲酸加氢精制过程操作条件的优化，为生产工艺的改造、节能等提供基础和依据，且此方法适用于各类粗对苯二甲酸加氢精制过程的优化，有着广泛的适应性。

主权项

1.一种工业装置粗对苯二甲酸加氢精制过程节能优化运行方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：①采集工业运行数据；②建立浆料预热系统与结晶器系统机理模型；③确定工业装置粗对苯二甲酸加氢精制过程多目标优化的目标函数和优化变量；④设定基于精英选择和个体迁移的多目标进化算法的参数；⑤基于浆料预热系统与结晶器系统机理模型，利用基于精英选择和个体迁移的多目标进化算法，对操作条件参数进行优化，直至达到优化目标，包括以下步骤：a)针对每个优化目标，随机生成相应单目标子种群；b)计算每个单目标子种群所有个体的目标函数值，基于Pareto最优解定义，比较所有单目标子种群中的所有个体，获得初始Pareto最优解，并保存到精英种群中，所述目标函数为：在一定的浆料浓度下，基于浆料预热系统与结晶器系统机理模型，最大化第五级浆料预热器的出口温度、最大化第一级结晶器顶部气相出口流量和最大化第二级结晶器顶部气相出口流量；c)对于多目标优化问题中的第一个目标，从相应的单目标子种群和Pareto最优精英种群的并集中，选出该目标最好的个体作为该子种群的父个体；重复前述选择过程直至所有单目标子种群的父个体都选择完毕；d)分别在每个单目标子种群的父个体上，应用交叉和变异算子，获得本次循环的单目标子种群；e)在Pareto精英种群中应用交叉和变异，产生子种群数量个新的个体；f)基于Pareto最优的概念，将所有本次循环的单目标子种群中的个体及精英种群进化得到的子种群数量个新个体分别和前次循环的Pareto最优精英种群中的个体进行比较，得到本次循环的Pareto最优精英种群；g)重复步骤c)-f)直至进化达到优化目标；h)所得Parento最优精英种群即为优化解；所述步骤①中的数据为TA浆料中TA和水的质量流量，浆料初始温度，各级浆料预热器的出口温度，各级结晶器的操作温度；所述步骤②中的机理模型为物料平衡模型和能量平衡模型，模型如下：换热器热量守恒方程：CPTALT′×wTAlin×ΔT+CPTAST′×wTAsin×ΔT+CPH2OT′×wH2Oin×ΔT]]>+(wTAlout-wTAlin)×DT′=CPH2OT′×wH2O′×ΔT′+WH2O′′×RT′′---(4)]]>其中和分别为冷流液相和固相TA以及水的平均热容，kJ/kg.K，为热流凝液的平均热容，kJ/kg.K，DT′为TA的平均溶解焓，ΔT为冷流的温度差，ΔT′为热流的温度差，为热流凝液流量，kg/hr，为热流蒸汽流量，kg/hr，RT″为热流蒸汽焓，kJ/kg；结晶器热量守恒方程：WH2OVouti×rT=WH2OLini×CPH2OT′+WTALini×CPTALT′+]]>WTAsini×CPTAST′+(WTASouti-WTASini)×RT-WH2OLplusi×CPH2OT′′,i=1,···,5]]>其中r^T为水在温度T时的汽化焓，kJ/kg，R^T为TA在温度T时的结晶焓，kJ/kg，为进料中水在结晶器进出口平均温度和压力下的热容，kJ/kg.K，和分别为进料中液相和固相TA在结晶器进出口平均温度和压力下的热容，kJ/kg.K，为补充喷射水的平均热容，kJ/kg.K；所述步骤③中的优化目标是指在一定的浆料浓度下，基于浆料预热系统与结晶器系统机理模型，最大化第五级浆料预热器的出口温度、最大化第一级结晶器顶部气相出口流量和最大化第二级结晶器顶部气相出口流量；所述步骤③中的优化变量是5级结晶器的操作温度；所述步骤④中的参数为子种群数量，最大迭代次数，交叉概率，变异概率，目标精度以及优化循环次数；所述步骤⑤中的优化目标，是优化循环次数或优化阈值。