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废水最小化的过程集成方法研究

水资源的逐年匮乏和环境污染的目趋严重,对过程工业提出了废水最小化的要求。过程工业不但消耗大量的新鲜水,而且排放大量的废水,因此成为工业节水和水污染防治的重中之重。过程集成技术为废水最小化的研究提供了技术支撑和系统化的方法。本文在全面分析废水最小化的研究现状和发展趋势基础上,对其过程集成方法进行了详细、深入的研究,以期对过程工业的节水降污提供一定的理论指导。本论文的主要研究内容有:1.废水最小化可以先通过考虑回用的用水网络设计减少废水量,再利用分布式废水处理网络设计降低废水中杂质含量以达到环境允许排放标准。这种分步设计所采用的两种主要过程集成方法:水夹点技术和数学规划法发展比较成熟,但各有局限性。本文提出了水夹点分析和数学规划相结合的方法,既加深了对过程的理解,又通过设计规则的使用实现了超结构降维;且不存在网络调优和操作分隔的问题。实例验证所得网络设计结果更接近全局最优。2.用水网络和废水处理网络同步设计既进一步减少新鲜水的用量和  (本文共127页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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考虑能量集成与柔性的用水网络设计方法研究

水和能量在过程工业的发展中占有极其重要的地位。水是可持续发展的关键因素,并将成为21世纪全球资源和环境的首要问题。目前能量集成技术相对比较成熟,已经在实际过程工业中得到了较为广泛的应用。质量集成技术起步较晚,但在理论研究上也取得了一定的进展。而水网络是一种特殊的质量交换网络,由于水资源的逐年匮乏和环境污染的日趋严重,水网络的研究引起了普遍关注。但在水网络设计中同时考虑能量集成却很少见报道,并且现有的研究方法仅限于单杂质系统,能量集成仅局限于水网络内,同时并没有实现真正意义上的用水与用能同时最小化;并且在水网络的设计中没有考虑柔性分析,不一定能够保证水网络结构的稳定性。在这种背景下,本论文对多杂质系统考虑能量集成和柔性的用水网络的优化设计进行了尝试。在全面分析水网络集成和能量集成以及过程工业柔性分析的研究现状和发展趋势基础上,对其过程集成方法进行了深入的研究,以期对过程工业的节水、节能提供一定的理论指导。本论文的主要研究内容有:(...  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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具有能量集成的用水网络优化设计方法研究

水和能量在过程工业的发展中占有极其重要的地位。水是可持续发展的关键因素,并将成为21世纪全球资源和环境的首要问题。目前能量集成技术相对比较成熟,已经在实际过程工业中得到了较为广泛的应用。质量集成技术起步较晚,但在理论研究上也取得了一定的进展。而水网络是一种特殊的质量交换网络,由于水资源的逐年匮乏和环境污染的日趋严重,水网络的研究引起了普遍关注。但在水网络设计中同时考虑能量集成却很少见报道,并且现有的研究方法仅限于单杂质系统,能量集成仅局限于水网络内,同时并没有实现真正意义上的用水与用能同时最小化。在这种背景下,本论文对多杂质系统具有能量集成的用水网络的优化设计进行了大胆的尝试。在全面分析水网络集成和能量集成的研究现状和发展趋势基础上,对其过程集成方法进行了详细、深入的研究,以期对过程工业的节水、节能提供一定的理论指导。本论文的主要研究内容有:对于过程工业中用水和用能同时最小化的多目标优化问题,本文采用目标分层法的思想进行优化,即...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

青岛科技大学
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过程工业用水最小化问题的研究

随着水资源的日趋紧张及废水对环境的污染问题日益严峻,尽可能地减少新鲜水用量和废水排放已成为人们的关注焦点。过程工业是用水大户和废水排放大户。用系统集成的方法对其进行用水最小化研究已成为当前的研究热点。针对过程工业中连续过程和间歇过程的特点,本文分别对其用水网络进行了研究。在对连续过程的研究中,对连续过程用水操作进行了描述,提出纯水过剩/不足额的概念,对其意义进行了分析,将其引入到水级联分析法中,提出完整的用水级联分析法确定用水目标的具体步骤。用水级联分析法来确定最小用水目标,结合纯度一流率图,运用水源确定规则和水量分配公式和原则确定过程的水源和流率分配,使用水网络得以最优化。对包含传质过程和非传质过程的单夹点问题、多夹点问题和再生回用问题进行了研究。在对间歇过程的研究中,对间歇过程用水操作进行了描述。沿用了纯水过剩/不足额的概念,针对间歇过程与时间关联的特殊性,提出纯水过剩/不足额的数学表达式。在存在储罐的情况下,统计整个时间范...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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废物最小化为目标的质量集成方法研究

日益严重的环境和资源问题已经威胁到人类的生存和社会的发展。作为实施可持续发展战略的最佳模式和技术手段的清洁生产成为广大学者和企业界研究的热点。如何实现清洁生产的问题还未得到很好的解决。本文以废物最小化为目标,对清洁生产重要的支持和实现技术——质量集成进行了研究:从过程系统工程的基本理论出发,首次提出质量综合利用原则,建立了过程废物最小化的集成框架;对废物最小化的定量化方法—质量交换网络综合、质量集成及其方法进行研究,并对质量集成问题建立超结构数学模型,以定量确定过程的废物最小化方案;为求解模型构成的混合整数非线性规划(MINLP)问题有针对性地开发了自适应模拟退火遗传算法(ASAGA),从而为定量化确定废物最小化最优操作方案提供了有效的工具。上述工作的具体开展为:1.建立了过程废物最小化集成框架:现有的研究主要集中于策略研究和定性化方法,对过程废物的实质和演变缺乏认识,未能给出可操作的废物最小化方案。本文总结了过程物料在使用中的...  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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废物最小化的过程集成方法研究

随着化学工业的迅速发展,化学工业的生产活动在消耗大量的资源和能量的同时,产生了多方面的环境影响,化工过程的污染问题由于对人类和环境的影响已在全世界范围内引起越来越多的关注。废物最小化是从源头削减废物的产生以及物质的循环再利用,降低物质和能量消耗,提高过程效率和产品质量,最大限度减少生产过程对环境的污染,达到节约资源,保护人类赖以生存的环境的目的,是实施清洁生产、实现经济与环境的协调发展的重要措施。本文针对化工过程环境污染问题,总结了目前清洁生产的研究状况及发展趋势,对解决环境问题的废物最小化的过程集成方法进行了理论与实例研究。论文主要内容有:1.过程集成是清洁生产实施的关键技术之一。它是通过最少的物质和能量消耗和最大限度地回收物质和能量实现最大设计效率,是废物最小化过程设计的基础。本文在总结清洁生产的研究现状及废物最小化的过程集成方法的研究进展基础之上讨论了废物最小化过程设计的总体策略,建立了以过程集成为基础的废物最小化过程设计...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>