基于P-圖理論的組合方法對(duì)分離系統(tǒng)的過(guò)程合成優(yōu)化.pdf

1、過(guò)程系統(tǒng)合成是按照規(guī)定的系統(tǒng)特性，尋求所需要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其各子系統(tǒng)的性能，并使系統(tǒng)按規(guī)定的目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化組合。它是過(guò)程系統(tǒng)工程學(xué)的核心內(nèi)容，是過(guò)程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。近年來(lái)，可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的理念提出的清潔生產(chǎn)概念，以及資源節(jié)約和循環(huán)利用為特征的所謂“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”所提出的遵循減量化、再利用和廢料資源化的原則，使化工過(guò)程合成的重要性日益突出。而這就要求有新的過(guò)程合成理論方法來(lái)指導(dǎo)越來(lái)越大規(guī)模的工業(yè)實(shí)踐。
　　過(guò)程合成主要包括最大超結(jié)構(gòu)的

2、生成問(wèn)題和最優(yōu)解的優(yōu)化問(wèn)題。多年來(lái)，如何使具體過(guò)程的最大超結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確、客觀的自動(dòng)生成以及進(jìn)行最優(yōu)化求解，一直是過(guò)程合成發(fā)展的方向。在過(guò)程合成所采用的方法中，啟發(fā)法具有在過(guò)程合成初期階段快速剔除不適合操作單元的優(yōu)點(diǎn)，但卻具有遺漏最優(yōu)解可能的缺陷；而另一種經(jīng)典方法-數(shù)學(xué)規(guī)劃法，雖然可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)地求解最優(yōu)解，但對(duì)復(fù)雜體系卻不能保證準(zhǔn)確生成最大超結(jié)構(gòu)。Friedler提出的P-圖理論是一種改善的數(shù)學(xué)規(guī)劃法，可以對(duì)復(fù)雜的過(guò)程合成問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化求解。然

3、而，使用該方法時(shí)，必須具備已知條件―原料、產(chǎn)物及過(guò)程中所有的操作單元，而在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，過(guò)程中所有的操作單元往往是未知的。因此，對(duì)不同種類方法進(jìn)行優(yōu)化組合，來(lái)發(fā)揮其各自優(yōu)點(diǎn)，是過(guò)程合成方法發(fā)展的方向。
　　結(jié)合各類方法的優(yōu)缺點(diǎn)，我們提出了基于 P-圖理論的過(guò)程合成組合方法。該方法考慮過(guò)程合成的層次性，采用啟發(fā)式導(dǎo)向法分析過(guò)程，以便在過(guò)程合成起始階段，盡可能的決定所有的操作單元；在基本條件已知后，則根據(jù)Friedler提出的P-圖

4、理論的MSG算法方法，自動(dòng)生成更加完善的最大超結(jié)構(gòu)。該組合方法由于采用階層分解方法的分步方法從而可以提供清晰的設(shè)計(jì)程序，保證在不遺漏最優(yōu)解的條件下使大規(guī)模過(guò)程合成問(wèn)題得以簡(jiǎn)化；同時(shí)利用物理化學(xué)特性洞察物系，并結(jié)合P-圖理論的數(shù)學(xué)規(guī)劃法的應(yīng)用，避免了階層法分析所固有的缺少層次間相互關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)。其后，通過(guò)結(jié)合分離系統(tǒng)的實(shí)例，對(duì)該組合方法的有效性和可行性進(jìn)行了驗(yàn)證，并給出了具體的實(shí)施步驟。
　　然而，最大結(jié)構(gòu)的生成并不是過(guò)程合成問(wèn)題的終