耦合空分流程变负荷模拟：回溯同伦法在热耦合问题中的应用

"热耦合空分流程变负荷特性分析与模拟方法" 本文主要探讨了在低温空分过程中，三塔精馏热耦合流程在面对管网升压等变负荷操作时的模拟和分析问题。作者祝铃钰、周立芳和钱积新来自浙江工业大学化学工程与材料学院和浙江大学控制系。他们指出，在这种大规模的变负荷操作中，一个关键挑战是由于流程中的耦合效应，精馏塔内浓度分布的微小变化可能会引起显著的波动，导致某些变量在极小的时间步长内出现数量级的变化。这使得基于牛顿法及其优化版本的数值计算方法在计算梯度时难以找到正确的下降路径，从而影响求解过程的收敛性。 为了解决这个问题，研究团队提出了采用工况变量构建同伦参数，并结合回溯同伦法（HBM）进行自动化搜索的策略。这种方法能够有效地处理涉及耦合换热器换热面积计算的变负荷问题。回溯同伦法是一种数学工具，它允许在不同的问题参数空间中平滑地转换，以避免在复杂系统中遇到的局部极小值或非连续性问题。通过这种方法，他们成功地描述了粗氩塔顶部换热温差减小导致的“氮塞”现象，这是一种由于氮气在塔内积累而产生的不正常操作状态，对空分过程的控制具有重要的指导价值。 此外，该研究还强调了这种方法在实际工业应用中的潜力，它可以为过程控制提供更精确的预测和优化方案，帮助避免由于变负荷操作引起的不稳定性和效率损失。通过深入理解热耦合流程的动态响应，以及如何通过先进模拟技术来模拟和预防潜在问题，工程师们可以更好地设计和操作空分装置，提高其经济性和运行稳定性。 关键词：耦合、回溯同伦、空分、流程模拟 这篇文章发表在《化工学报》2011年第62卷第8期，是中国科技核心期刊，具有较高的学术价值。文献标识码为A，表示这是一篇具有原创性研究成果的科学论文。文章的数字对象标识符（DOI）为10.3969/j.issn.0438—1157.2011.08.025，便于后续引用和检索。