摘要：针对浓相气力输送中由于气流速度过高所引起的管道磨损和物料品质降级等问题,提出了一种变径管道系统设计方法.基于变径管道与同径管道压力损失相同的变径原理,推导了变径管道设计参数的计算公式,给出了变径管道的弗劳德数法和临界速度法两种变径定位方法及管段结构参数的选择依据,并讨论了变径弯管渐扩渐缩和垂直下流管渐缩的特殊变径原理.实例计算结果表明,采用变径管道设计方法可以将管道终端的气流速度由26.40 m/s降低到7.28 m/s,系统的输送压力由0.65 MPa降低到0.36 MPa,系统的输送性能提高,能耗降低.

摘要：根据影响管径设计的因素,从质量流量、管长和压降3个方面对Rubin管道设计模型进行分析,根据分析结果建立相应的数值模型;使用MIT管道设计模型验证所建数值模型的可靠性;在此基础上从管道总资本成本和中间加压站成本两方面分析管道经济成本.研究结果表明,模型各变量的变化规律及相应数值模型类型均与验证模型相同,且有很好的相关性(其决定系数R2均大于0.970).

摘要：提出了水夹点分析和数学规划法相结合的废水处理网络最优设计法.基于对过程用水的理解,通过水夹点分析得出废水处理网络设计的基本规则.在此基础上建立了废水混合、合并、处理和排放各种可能匹配方案的废水处理网络超结构及其NLP模型.既避免了用水夹点综合设计废水处理网络存在回路,又在一定程度上防止了超结构规模过大、NLP维数太高、求解困难.采用通用代数建模系统(GAMS)得到废水处理网络最优设计方案.文献中的应用实例表明,所提方法可充分发挥水夹点分析处理结构的简洁实用性和超结构NLP寻求最佳方案的优点.

摘要：管壳式换热器作为应用最广泛的换热器,对其进行优化设计是一个十分重要的研究主题。现有的设计方法多数是基于启发式方法求解或调用商业求解器,其运算速度较慢且不能保证设计解的质量。本文将集合修剪算法应用于管壳式换热器的自动设计,将管外径、管长、壳程直径、管程数、扭曲片节距、扭曲片厚度等定义为离散变量后输入,程序自动输出设计结果与方案。对采用扭曲片内插件的管壳式换热器进行自动设计优化,分别以最小化换热面积、年度总费用、净现值作为优化目标进行单目标优化。对比发现集合修剪算法可以保证设计解的全局最优,同时降低优化求解时间,可在0.5~2s内给出结果。以换热面积最小化为目标函数的优化结果显示,集合修剪算法可得到更小的换热面积,比文献值减少了0.7%,同时采用强化传热可减少换热面积。热流分配在管程时,强化技术降低了7.7%的换热面积,管程侧的压降则提高了16.9%;热流分配在壳程时,则降低14.6%的换热面积,管程压降提高了98.7%。以最小化年度总费用和净现值为目标的优化结果显示,强化传热的费用低于未强化情况,热流分配在管程时费用降低13.1%,分配在壳程时则降低0.57%。此外,换热器的费用也会受到成本参数的影响。

摘要：用动态优化的方法求解催化裂化装置再生器的工艺裕量与控制设计。对于该多目标混合整数动态优化问题,通过ε-约束法处理多目标优化问题,将控制性能目标函数转化为控制性能约束;通过将0-1变量松弛化、引入附加等式约束求解混合整数动态优化问题。求解得到非劣解集,绘制关于控制性能指标和工艺指标的关系曲线,发现系统对控制器性能的要求愈高,所需要的裕量应愈大。由此进行折中处理,从而找到兼顾工艺要求和控制性能的催化裂化装置再生器优化设计方案。

摘要：非均相共沸精馏挟带剂的计算机辅助分子设计(CAMD)由分子合成、分子筛选及分子确认3个环节递进构成。在分子合成环节,预选基团,限定合成分子的基团总数及类型,基于图论原理实现由基团到分子的自动合成。在分子筛选环节,依据基础物性筛选指标形成基础分子库,输入待分离物系,采用非均相共沸物形成判据筛选出若干候选分子。在分子确认环节,由非均相共沸温度及组成、挟带剂的汽化热等参数组成模糊综合评判函数,实现分子排序,从而输出一组较优挟带剂。以乙酸-水物系、乙腈-乙酸乙酯物系为例,得到了相应设计结果,与文献结果进行了对比。研究表明该方法及所编程序具备可靠实用性,可为近沸程及共沸混合物分离过程的开发与设计提供先导性支持。

摘要：香精香料业务拥有数十亿美元的市场,而调香技术的发展丰富了人们的现代社会生活。提出了用于调香设计的反向机器学习模型,采用基于类导体屏蔽模型(COSMO)得到的分子表面电荷密度分布作为香精分子的结构描述符设计最终的调香产品。首先,识别香精属性并根据需求将属性转化为目标性质。然后,调节气味并建立了反向机器学习(inverse machine learning,IML)模型,其中输入变量为气味,输出变量为分子结构描述符,利用训练得到的IML模型,根据目标特性,预测出潜在产品的结构描述符。最后在指定的数据库中通过欧几里得距离法筛选出候选的调香混合物。本文还以两类调香算例为例,利用该框架进行了调香设计,并利用实验数据及气味雷达图对实验结果进行了验证。

摘要：对水系统集成优化方案的分析和决策需要考虑新鲜水用量、用水系统的柔性和用水网络结构的复杂程度等方面。水网络优化设计方案的确定一般需要在这三者之间进行折中和协调,属于多目标优化问题。为了综合考虑新鲜水消耗量和网络结构复杂程度等指标,并定量分析和确定水网络的优化设计方案,本文提出一种基于博弈分析的水网络优化方案的定量分析方法。以具有中间水道水网络优化设计方案的决策为例,采用本文方法进行了优化设计方案的分析与评价。研究表明:该定量分析和评价用水网络的方法可以合理地评价用水网络的设计方案,该方法可用于定量确定水系统优化问题中的多目标优化方案,可为水系统优化集成方案的确定提供分析依据和指导。

摘要：对单组分含再生再利用的用水系统,提出了一种基于序贯操作模型的整体优化设计方法。该方法分别针对单组分含再生再利用的用水网络设计可能存在的三种情况,以新鲜水和再生水用量最小为目标,给出了相应的设计策略,数学的表达是一个非线性规划。首先依据规则将操作对贫流的要求进行分段排序,并通过引入操作的质量交换分配系数ai, 将各操作依据规则虚拟地分配为再生前过程和再生后过程,然后按操作序列逐级进行操作和操作水源之间的的优化匹配,建立含再生再利用的用水网络的序贯操作模型,最后将此综合问题归结为非线性规划问题来求解,从而完成用水过程的设计。给出了一个实例,计算结果表明本文方法是有效和简便易行的。

摘要：Butyl-levulinate has been identified as a promising fuel candidate with high oxygen content. Its com- bustion in diesel engines yields very low soot and NOx emissions. It can be produced by the esterification of butanol and levulinic acid, which themselves are platform chemicals in a biorenewables-based chemical supply chain. Since the equilibrium of esterification limits the conversion in a conventional reactor, reactive distillation can be applied to overcome this limitation. The presence of the high-boiling catalyst sulfuric acid requires a further separation step downstream of the reactive distillation column to recover the catalyst for recycle. Optimal design specifications and an optimal operating point are determined using rigorous flowsheet optimization. The challenging optimization problem is solved by a favorable initialization strategy and continuous reformulation. The design identified has the potential to produce a renewable transportation fuel at reasonable cost.