基于决策树的三组元精馏序列结构最优合成规则识别

陈熙理，孙国铭，贾胜坤，罗祎青，袁希钢，2

（1 天津大学化工学院，天津300354； 2 化学工程国家重点实验室（天津大学），天津300354）

引 言

精馏是化工生产中应用最为广泛的分离技术，但其能耗高、投资大，同时对于多组元混合物的分离，不同精馏序列结构（简称精馏结构）的能耗与投资差别显著[1]，因此如何从众多可行精馏结构中找到最优精馏结构具有重要意义[2-3]。三组元精馏是多组元精馏的基本分离单元，在工业中应用广泛，同时由于对隔板精馏塔（dividing wall column,DWC）以及多种热耦精馏结构研究的深入，三组元精馏结构的最优化合成成为了重要的研究课题[4-9]。Tedder等[10]比较了包含侧线汽提、侧线精馏在内的7 种精馏结构对不同物系的适用情况，指出进料的组成和分离因子(ease of separation index，ESI,即轻组分、中间组分之间的相对挥发度与中间组分、重组分之间的相对挥发度之比)以及进料组成是影响精馏流程结构的主要因素，并首次在三元混合物组成三角图上给出各种最优精馏结构所对应的区域。Agrawal等[11]采用热力学效率为评价指标，给出了具有最高热力学效率的三组元精馏流程结构在三元组成三角图上对应的区域。田芳等[8]针对理想三元混合物，通过严格模拟和优化，针对不同ESI值给出了具有最小年度总费用（total annual cost,TAC）精馏结构在三元组成三角图上所对应的区域。Wang 等[12]发现，除了进料组成和ESI，影响三组元最优精馏结构的还有产品纯度要求，即分离难度，进而定义了广义ESI（generalized ease of separation index，GESI）,用以考虑分离难度的影响。Lin 等[13]采用三元组成三角图的方式，扩充了序列选择范围，探究3种不同隔板位置的隔板塔随物系、进料组成改变的选择。……