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5 化工过程系统优化 化工过程分析与合成 5.1 概述 最优化的思想并不是什么新鲜的东西。人 们在从事某件事情时，总是想采取各种措施， 以获得最好的结果。 5 化工过程系统优化 最优化方法就是把求最优的问题表示成数 学形式，并尽速找出其最优解的数学方法。 2015-2016 学年第 2 学期 最优化是系统工程中的一个基本思想，因 此最优化方法在系统工程的数学方法中占有 重要的地位。 2 通过对化工过程系统的分析，可以建立过 如精馏塔的回流比的选择，R （1.5～2.0 ） 程系统的稳态和动态数学模型。这些数学模 Rmin ，就是最优化的经验结果。回流比太大， 型是对实际过程系统进行模拟的基础。所谓 则热能消耗过多；回流比太小，则塔设备的 系统仿真(或系统模拟) ，实际上就是建立过 板数太多；在实际生产中不断调节反应器的 程的数学模型。 温度、压力以保证原料的转化率最大；确定 对于化工过程系统来说，建立数学模型不 仅仅是为了对过程进行模拟，其最终目的是 冷、热物流的匹配方式，以便充分利用系统 要对过程进行优化。 内部热量，降低公用工程消耗。 实际上，人们对过程优化并不陌生，在化 前两者属于参数优化问题，第三种属于结 工装置的设计及操作中，人们一直都在自觉 构优化问题。 或不自觉地应用优化的概念。 3 4 从下图的例子中，可以看到一个反应 过程优化 器和一个分离器所组成的简单系统。 如果研究其反应转化率的最优化，则可以看到， 随转化率的提高，再循环量可以减少，分离塔负荷 再循环 也小，所以成本下降。 但转化率太高时，反应温度高，催化剂失活快等 总 因素将使反应器成本提高。若这个因素一旦成为主 成 反 纯产品 本 导，则总成本反而上升。 应 分离器 这就是 “参数优化”的问题。 器 参数优化是对既定的流程结构而言，如果流程本 转化率 身尚可以探讨不同方案，这就是“结构优化”问题。 以上两个方面均属于“过程优化”问题。