Оптимизация процесса очистки природного газа с использованием интеграции Aspen HYSYS и алгоритма PSO в MATLAB

Постановка задачи

Необходима одновременная оптимизация рабочих параметров абсорбционной колонны очистки природного газа и сети теплообменников (HEN) для минимизации общего потребления энергии и годовых затрат [cite: 6].

Программное обеспечение

Aspen HYSYS (для расчета термодинамики и материальных балансов), MATLAB (для реализации алгоритма оптимизации) [cite: 6].

Методы и алгоритмы

1. Интеграция ПО: Связь между Aspen HYSYS и MATLAB была реализована на базе технологии COM (Component Object Model).

2. Алгоритм PSO: В MATLAB был написан алгоритм роя частиц (Particle Swarm Optimization, PSO). Алгоритм генерировал новые рабочие параметры (давления, температуры, расходы флегмы), отправлял их через COM-интерфейс в Aspen HYSYS.

3. Двухэтапная оптимизация: Первый этап — минимизация энергопотребления (минимизация целевой функции). Второй этап — минимизация годовых капитальных/операционных затрат. Сдвиг Пинча (Shifted Pinch) был установлен на уровне 23 °C при $\Delta T_{min} = 5$ °C [cite: 6].

Процесс валидации

Aspen HYSYS возвращал результаты расчета в MATLAB для проверки того, соответствуют ли полученные параметры очищенного газа нормативным техническим требованиям (спецификациям на продукт). В случае несходимости или нарушения ограничений алгоритм корректировал параметры [cite: 6].

Итоговые результаты

Разработанная методология позволила оптимизировать работу колонны очистки природного газа совместно с сетью теплообменников, что привело к снижению общего энергопотребления установки на 41.5% [cite: 6].

Источник

Источник

Теги

• #AspenHYSYS
• #MATLAB
• #PSO
• #HeatIntegration
• #GasPurification