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摘要
化工流程模拟已广泛应用于石油化工行业，是工艺优化与辅助设计的主要手段。化工过程中工艺参数具有多样性和复杂性，传统优化方法普遍针对少量的关键参数进行灵敏度分析并优化，较难达到全局最优。因此，本文提出了基于粒子群优化算法的化工工艺流程模拟操作参数优化方法。以天然气脱碳工艺过程为研究对象，基于Aspen HYSYS的接口实现了流程模拟与优化算法之间的耦合，结合工艺机理知识，实现了基于粒子群优化算法的天然气脱碳稳态流程模拟操作参数的最优化。在产品满足工艺要求的条件下，以最高脱碳率和最小装置运行成本为目标函数，以对工艺有较大影响且可控的操作参数为决策变量，对某5.8×106 m3/d天然气净化装置进行操作参数的优化。优化结果表明，采用更少的吸收塔和再生塔塔板数即可满足酸性气体的脱除需求；在保证每层塔板处于良好的操作状态的条件下，降低再生塔回流比，塔内的气液相负荷降低，使得再沸器负荷降低；降低贫胺液入吸收塔温度，有利于增大CO2与醇胺液反应的正向进行程度，同时吸收推动力的增大会降低设备的腐蚀程度；提高吸收塔压力，塔内传质推动力增加，使得气体净化效果有所提高。通过粒子群优化算法的天然气脱碳稳态流程模拟操作参数优化，最终使净化气中二氧化碳含量从0.16 mol%降低到0.05 mol%，同时每年能量消耗成本降低约12.96%。该方法在工艺流程模拟的基础上，无需人为参与地快速自动找到全局最优操作方案，可灵活推广到各种实际工业过程的流程优化中。
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单位重质油国家重点实验室; 中国石油大学（北京）
