田 琨, 张 翔, 张 磊

基于优化模型的萃取精馏过程设计方法

田 琨1, 张 翔2, 张 磊3

(1. 酒泉职业技术学院 化工学院, 甘肃 酒泉 735000; 2. 香港科技大学 化学及生物工程学系, 香港;3. 大连理工大学 化工学院, 化工系统工程研究所, 辽宁 大连 116024)

针对萃取精馏过程设计自由度多且过程复杂的问题，提出系统性的萃取精馏过程经济性优化设计方法。该方法通过文献及数据库检索列举出多种备选萃取剂并基于分离工程的理论知识进行筛选，选择合适的热力学模型与实验数据回归模型参数以表征体系相平衡。全流程的优化通过在通用代数建模系统(GAMS)中建立严格的广义析取规划模型(GDP)来实现，并用精馏塔的经济模型计算设备及操作费用，以年均费用最低为目标函数，对塔的设计变量和操作参数同时进行数值优化。以醋酸-水的萃取精馏分离为例，结果表明该方法可明显降低醋酸生产能耗和生产费用，较传统的单一变量灵敏度分析法有明显优势。

萃取精馏；严格过程优化；通用代数建模系统(GAMS)；广义析取规划模型；醋酸-水

1 引 言

萃取精馏已被广泛用于化学工业中以分离共沸或近沸混合物，对比常规精馏，萃取精馏的设计较难，主要是因为萃取精馏设计中存在多个设计变量，且变量间相互影响。因此，为了得到经济性最优的萃取精馏过程，国内外学者已提出多种萃取精馏过程设计方法。

Kossack等[1]提出一种系统性的萃取精馏过程设计方法。该方法利用分子设计软件生成可用的萃取剂并通过计算分离选择性筛选合适的萃取剂，再将筛选出的萃取剂代入精馏模型进行过程优化。……