赵文[1]1998年在《基于废料最少的反应器网络综合研究》文中进行了进一步梳理环境污染关系着人类的生存与发展，已成为全球共同关注并加大力度解决的重要课题之一。化工生产过程往往伴随着危害环境的废料排放。如何使过程产生的废料最少，甚至达到零排放，从技术上考虑，反应器、分离器等设备的类型、工艺流程结构和关键设计参数的确定起着十分重要的作用。显然，这些问题应当在过程初步设计阶段(即过程综合阶段)给予解决，而不是通过以后的过程改造加以实现。 近十年来，基于废料最少的过程综合研究，已有学者进行了有益的探索，并取得了一定的进展。但是，由于问题的复杂性，在理论上和应用上仍有大量的工作要做。本文综述分析了化工过程综合，尤其是以废料最少为目标的过程综合的研究进展，并在这一领域里深入地开展了工作。主要思路是：围绕反应／分离系统的综合问题，以反应器子系统为重点，针对定态，等温、恒容的复合反应过程，基于废料最少的目标，采用过程分解和目标函数分解的研究方法，深入探讨了反应、混合、分离和关键设计变量对过程系统的作用，研究了反应器系统输出状态变量对产生废料的影响规律，提出了反应器网络综合的新策略，为清洁化工过程设计提供了理论基础。主要内容如下： 1．提出了研究反应器系统废料最少问题的新方法。该方法利用了可得区法的反应与混合的基本原理，然后将废料最少的目标分解为选择性、相对选择性和瞬时选择性等多个目标，分别以这些不同的目标函数直接对反应与混合处理形成的凸区域(不一定满足可得区的必要条件)进行优化，从而导出了二维和三维空间的CSTR和DSR方程。就几何含义而言，CSTR迹线和DSR轨线是反应与混合处理的光滑连接曲线；从物理含义来说，CSTR迹线和DSR轨线上的任意状态点均为选择性、相对选择性和瞬时选择性的极值点。对于给定的进料条件和动力学规律，同时满足CSTR方程和DSR方程可作为反应器系统选择性最大的判据，沿着CSTR迹线或DSR轨线变化，可改变单纯反应过程的路径，改善反应器系统的产物分布，减少废料的产生。显然，本研究方法不是像现有的方法那样，把构造可得区与目标函数优化分开处理，而是直接用目标函数优化揭示了CSTR和DSR方程的物理含义，找出了反应与混合处理对产生废料的影响规律，同时避免了几何法构造可得区的困难。
赵文, 周传光, 韩方煜, 李成岳[2]1999年在《基于废料最少的反应-分离系统综合新策略》文中研究说明环境污染关系着人类的生存与发展,如何使化工生产过程产生的废料最少,甚至达到零排放,反应-分离系统综合起着十分重要的作用。文中综述分析了反应-分离系统综合的研究进展,提出了以废料最少为目标的反应-分离系统综合新策略,指出了该领域的进一步发展趋势。
赵文, 周传光, 韩方煜, 李成岳[3]2001年在《基于废料最少的反应器网络综合(Ⅰ)同时进行反应与混合的几何表达》文中指出将废料最少问题分别等同于选择性、相对选择性和瞬时选择性等多个目标 ,根据目标函数的定义和在状态空间内反应、混合加工的几何特征 ,导出了全混流反应器 (CSTR)和微分侧流反应器 (DSR)两种极限情况下的浓度变化轨迹方程 ,同时满足这两个方程 ,可作为反应器系统选择性最大的判据
赵文, 周传光, 韩方煜, 李成岳[4]2001年在《基于废料最少的反应器网络综合(Ⅱ)可得区分区策略》文中认为在本文 (Ⅰ )报的基础上 ,将反应器系统的纯组分进料拓展到任意组成进料的情况 ,提出了选择性最大曲线的概念 ,利用选择性最大曲线将二维和三维浓度空间的可得区分成三个区域 ,即完全混合区 ,PFR区和非操作区。通过分析不同区域及其连接边界的特性 ,可以简捷 ,方便地拟定适宜的反应器网络流程结构
王艳丽, 赵文, 周传光[5]2002年在《环境友好的非等温反应器网络综合研究进展》文中研究表明化学反应器是过程工业中最重要的单元装置 ,由其组成的系统决定了全流程的特性。为了实现清洁化工过程设计 ,以废料最少为优化目标 ,致力于反应器系统的研究 ,探索处理反应器网络综合问题的新策略具有十分重要的理论意义和现实意义。综述分析了环境友好的非等温反应器网络综合的研究进展 ,指出了该领域的进一步发展趋势
赵文, 周传光, 韩方煜, 李成岳[6]1999年在《基于废料最少的反应/分离系统综合新策略》文中研究表明环境污染关系着人类的生存与发展，如何使化工生产过程产生的废料最少，甚至达到零排放，反应／ 分离系统综合起着十分重要的作用。本文综述分析了反应／ 分离系统综合的研究进展，提出了以废料最少为目标的反应／ 分离系统综合新策略，指出了该领域的进一步发展趋势。
周红敏[7]2005年在《基于CSTR的反应器网络综合研究》文中研究指明反应器网络综合问题是过程综合的关键性子课题,其深入研究对反应过程开发和优化设计具有重要意义。反应器网络综合还影响着过程系统的环境效应,因为环境污染问题往往与反应过程密切相关。另外,它与换热网络综合、分离序列综合等其他过程综合的子课题相比起步较晚。因此它不仅是可持续发展的需要,还是实现化工全流程过程综合的瓶颈问题。虽然已有许多学者作了大量的工作,并取得了一定的进展,但由于问题的复杂性,在理论上和应用上仍需要进一步的探讨。本文综述了反应器网络综合的研究进展,并在这一领域开展了研究,主要工作如下: (1) 以反应器系统为主要研究对象,对反应器网络综合问题的分类方法进行了研究。为了降低复杂反应体系综合问题的求解难度,本文在阐述了全混流反应器(Continuous Stirred Tank Reactor—CSTR)对平推流反应器(Plug Flow Reactor—PFR)等常用类型反应器替代性的基础上,以全混流反应器为基本反应器类型,构造了基于CSTR的反应器网络通用模型,并将其表述为仅含有代数方程的非线性规划数学模型。 (2) 分别采用通用代数模型系统(General Algebraic Modeling System—GAMS)和遗传算法对基于CSTR的通用模型的求解方法进行了研究。通过对复杂反应体系的实例研究结果表明,两者都可以得到与文献一致的优化结果。但采用GAMS求解此问题要比采用遗传算法更为方便有效。 (3) 基于PFR和CSTR两种有代表性的反应器类型,构造了一个反应器网络的超结构模型,并将超结构的数学模型表述为代数方程的形式。同时给出了求解此超结构模型的两次优化策略,即首先以较少的CSTR替代PFR,并通过初次优化来确定网络结构;然后以尽可能多的CSTR来逼近PFR,通过再次优化得到问题的最优解。该方法大大减小了问题的规模,从而有效地降低了求解难度。对第Ⅱ类及第Ⅲ类反应体系的实例研究表明,采用本文构造的超结构模型和两次优化策略,可得到与文献相一致或较优的反应器网络结构
宋仁松[8]2005年在《基于目标的反应器网络综合分区策略及其应用》文中认为反应器网络综合是化工过程综合的重要方面,其深入研究对反应过程开发和优化设计具有重要意义。它还影响着过程系统的环境效应,因为环境污染问题往往与反应过程密切相关。它既是可持续发展战略的需要,还是实现化工全流程过程综合的瓶颈问题。已有许多学者做了大量的研究工作,并取得了一定的进展。但由于问题本身的复杂性,在理论上和应用上仍需要进一步的深入探讨。本文综述了反应器网络综合的研究进展,并在这一领域深入开展了工作。本文以反应器网络为主要研究对象,针对定态、恒容的各类反应过程,分析了反应过程的瞬时目标函数特性,并利用基于各目标函数的反应空间的分区策略对碳酸二甲酯和β—氨基丙酸的制备过程进行了研究,获得了适宜的反应器结构。 对简单反应,在反应速率和关键组分未转化率(r—x)空间,反应速率曲线的形状与反应器类型无关。因此,只要作出反应速率—未转化率曲线,就可以利用曲线的变化规律确定反应器类型和结构;利用反应速率极值曲线和反应速率平衡曲线可简捷、方便的确定任意组成进料条件下的最适宜的反应器网络流程结构。 对复杂反应,反应系统的瞬时目标函数为瞬时选择性或瞬时相对选择性。对多个典型复杂反应体系的瞬时目标函数曲线的研究表明:全混流反应器(CSTR)和平推流反应器(PFR)的瞬时选择性和关键组分未转化率(S—x)曲线不论重合与否,其变化规律是相同的,因此,仅作出CSTR或PFR的S—x曲线,就可以利用曲线的变化规律确定反应器类型和结构;当进料组成为任意组成进料时,可利用选择性最大曲线和单程收率最大曲线,将S—x空间分成三种区域:即CSTR区、PFR区和非操作区。利用不同区域及其连接边界的特性,可同样方便的确定复杂反应的适宜的反应器网络流程结构。 利用瞬时目标函数在反应空间的特性,以碳酸二甲酯和β—氨基丙酸的合
张治山, 赵文, 周传光, 袁希钢[9]2004年在《反应器网络综合分区法中的简捷计算》文中研究表明针对定态、等温、恒容、单股进料的复杂反应过程 ,首先将反应器网络综合可得区分区法由浓度空间拓展至瞬时选择性 关键反应物未转化率 (S x)空间 ,然后根据分区法中两条重要曲线的特性 (选择性最大曲线dS/dx=0 ,单程收率最大曲线S =0 )建立了以废料最少为目标的反应器网络基本组成单元 (PFR和CSTR)的数学模型 ,并以VandeVusse反应模式为例将其应用于由分区法确定的最优反应器网络结构的模拟计算 .计算结果与文献值一致 ,表明本文所用方法具有一定的简捷性和实用性 .
贾淑香[10]2006年在《反应器网络综合超结构优化方法的研究》文中研究指明反应器网络综合问题是过程综合的关键性子课题，指的是在已知动力学条件和进料条件下，寻求适宜的反应器类型、尺寸、反应单元之间的相互关系、流程结构和关键参数等，以使特定的目标函数为最优。其深入研究对反应过程开发和优化设计具有重要意义。反应器网络综合还影响着过程系统的环境效应，因为环境污染问题往往与反应过程密切相关。一般情况下，反应器网络模型都是复杂的非线性规划问题，表现为高度非线性微分代数混合模型，传统的优化方法很难求得其全局最优解。近年来很多研究者对超结构和目标法两种数学优化方法进行了研究。超结构方法提出一个初始超结构，然后从中找出一个最优的子系统。该方法的优点在于优化计算中可以直接添加约束和改变优化目标函数，同时得到最优的目标函数值和反应器网络。但初始超结构往往过于复杂，本文以简化超结构模型为目的，研究基于反应器网络超结构的优化方法，具体研究内容如下： (1) 阐述了全混流反应器(Continuous Stirred Tank Reactor—CSTR)对平推流反应器(Plug Flow Reactor—PFR)等常用类型反应器的替代性原理，以CSTR反应器为基本反应器类型，建立基于CSTR的反应器网络超结构。将复杂的含有微分／代数方程的非线性规划问题简化为简单的仅含代数方程的反应器网络超结构模型。 (2) 对基于CSTR的反应器网络超结构模型，本文提出了求解该问题的双层优化方法。该算法通过将反应器网络综合非线性规划问题分解为物流流量和反应器体积空间的线性优化和浓度空间的非线性优化问题，降低了所求解问题的规模和难度，同时利用粒子群算法和列队竞争算法相结合的全局优化算法进行浓度空间的搜索，提高了求得全局最优解的概率。实例研究结果表明，优化结果与文献结果相一致，且有的优于文献结果，所以基于CSTR的反应器网络模型和双层优化算法是有效的。 (3) 一般情况下，基于CSTR的反应器网络超结构模型规模较大，而传统的反应器网络模型都是含有高度非线性的微分／代数模型方程。本文采用离散化微分方程的策略来简化超结构模型，该策略采用有限元正交配置(Orthogonal Collocation on Finite Element)法将模型中的微分方程进行离散化，得到一系列非线性代数方程
参考文献：
[1]. 基于废料最少的反应器网络综合研究[D]. 赵文. 北京化工大学. 1998
[2]. 基于废料最少的反应-分离系统综合新策略[J]. 赵文, 周传光, 韩方煜, 李成岳. 化工进展. 1999
[3]. 基于废料最少的反应器网络综合(Ⅰ)同时进行反应与混合的几何表达[J]. 赵文, 周传光, 韩方煜, 李成岳. 化工学报. 2001
[4]. 基于废料最少的反应器网络综合(Ⅱ)可得区分区策略[J]. 赵文, 周传光, 韩方煜, 李成岳. 化工学报. 2001
[5]. 环境友好的非等温反应器网络综合研究进展[J]. 王艳丽, 赵文, 周传光. 青岛化工学院学报(自然科学版). 2002
[6]. 基于废料最少的反应/分离系统综合新策略[J]. 赵文, 周传光, 韩方煜, 李成岳. 山东化工. 1999
[7]. 基于CSTR的反应器网络综合研究[D]. 周红敏. 青岛科技大学. 2005
[8]. 基于目标的反应器网络综合分区策略及其应用[D]. 宋仁松. 青岛科技大学. 2005
[9]. 反应器网络综合分区法中的简捷计算[J]. 张治山, 赵文, 周传光, 袁希钢. 化工学报. 2004
[10]. 反应器网络综合超结构优化方法的研究[D]. 贾淑香. 青岛科技大学. 2006