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系統(tǒng)綜合system synthesis

時(shí)間：2020-03-01 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 瀏覽：
按照選定的目標(biāo)函數(shù)，尋求一個(gè)能滿(mǎn)足給定輸入和輸出要求的最優(yōu)的化工系統(tǒng)。它是化工系統(tǒng)工程的研究?jī)?nèi)容之一。化工過(guò)程的任務(wù)是通過(guò)物質(zhì)和能量的變化，將原料制成化工產(chǎn)品，這一生產(chǎn)過(guò)程通?？刹扇〔煌姆椒ê驮O(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般的化工系統(tǒng)，包含換熱器、反應(yīng)器、蒸發(fā)器、塔器等多種設(shè)備，綜合時(shí)涉及反應(yīng)路線(xiàn)和反應(yīng)器類(lèi)型的選擇，分離方法和分離序列的確定，以及能量回收、三廢處理、輔助設(shè)施等方面的問(wèn)題，可行方案的數(shù)量是相當(dāng)驚人的。化工大系統(tǒng)的綜合是一個(gè)極為復(fù)雜的最優(yōu)組合問(wèn)題，至今還處于探索階段。近十多年來(lái)，開(kāi)發(fā)了分解法、探試法、調(diào)優(yōu)法和直接優(yōu)化法等化工系統(tǒng)的綜合方法。
　　分解法 　是系統(tǒng)工程中對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)的一種處理方法，即把需要綜合的大系統(tǒng)分解成若干易于處理的子系統(tǒng)，分別對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行綜合，得到局部最優(yōu)解，然后再用整體目標(biāo)函數(shù)加以檢驗(yàn)；如果不滿(mǎn)足整體最優(yōu)的要求，則在各個(gè)子系統(tǒng)之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，直到得出預(yù)期的最優(yōu)系統(tǒng)為止（見(jiàn)系統(tǒng)優(yōu)化）。
　　探試法 　根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的若干規(guī)則來(lái)探索解決問(wèn)題的方法。例如，從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，精餾塔的最佳回流比是最小回流比的1.1～2.0倍。這就是一個(gè)探試規(guī)則。這些經(jīng)驗(yàn)規(guī)則雖然不能全部在理論上得到嚴(yán)格的證明，并且有時(shí)還會(huì)遇到例外，但對(duì)于大多數(shù)情況來(lái)說(shuō)還是適用的，探試法不失為一種簡(jiǎn)便而快速的求解方法。目前，這種方法已成功地應(yīng)用于某些化工子系統(tǒng)的綜合，例如用于分離系統(tǒng)和換熱器網(wǎng)絡(luò)。但探試法并不一定能保證得到最優(yōu)解，對(duì)于復(fù)雜的化工大系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，則還有待進(jìn)一步發(fā)展。
　　調(diào)優(yōu)法 　從某個(gè)選定的初始系統(tǒng)出發(fā)，采用某種調(diào)優(yōu)策略，通過(guò)一系列的逐步修正，得出較好系統(tǒng)的一種綜合方法。調(diào)優(yōu)法一般按下列步驟進(jìn)行：先用分解法或探試法選定一個(gè)初始方案作為調(diào)優(yōu)的起點(diǎn)；再對(duì)初始方案的各個(gè)環(huán)節(jié)按某種調(diào)優(yōu)策略作不大的改動(dòng)，得到若干與其接近的新方案；然后按照目標(biāo)函數(shù)對(duì)這些方案進(jìn)行比較，從中挑出最好的方案；以此作為新的初始方案，重復(fù)上述步驟，直到不能得出更好的方案為止。運(yùn)用調(diào)優(yōu)法進(jìn)行系統(tǒng)綜合時(shí)，工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和判斷力可以發(fā)揮很大的作用，但由于調(diào)優(yōu)法所得的結(jié)果在很大程度上與初始方案的選擇有關(guān)，因此最后綜合得出的系統(tǒng)不一定是最優(yōu)解。
　　直接優(yōu)化法 　運(yùn)用數(shù)學(xué)方法直接搜索化工流程最優(yōu)解的一種方法。它的出發(fā)點(diǎn)是根據(jù)生產(chǎn)的要求把所有可能選用的系統(tǒng)組合成一個(gè)總的虛擬流程，然后運(yùn)用最優(yōu)化方法，按照一定的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行搜索，剔除其中一些不適宜的流程，最后得出最優(yōu)流程來(lái)。直接優(yōu)化法的優(yōu)點(diǎn)是可以免去復(fù)雜的組合問(wèn)題，并且同時(shí)得到最優(yōu)的流程結(jié)構(gòu)和過(guò)程參數(shù)值。但如果流程比較復(fù)雜，就很難找到合適的最優(yōu)化方法進(jìn)行處理，因而也不能保證得到最優(yōu)解。
　　目前，綜合技術(shù)的發(fā)展是趨向于采用多級(jí)綜合法，即首先運(yùn)用分解法或探試法得到一個(gè)較好的初始流程，然后再借助調(diào)優(yōu)法對(duì)它逐步進(jìn)行修正。迄今為止，在系統(tǒng)綜合方面已開(kāi)展了不少工作，但已付諸工業(yè)實(shí)踐的尚限于由單一的設(shè)備（如換熱器、精餾塔）組成的系統(tǒng)。對(duì)于現(xiàn)代化的大型化工廠(chǎng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，為了提高經(jīng)濟(jì)效益，合理利用資源和能源，系統(tǒng)綜合是亟待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域。
 
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