系统综合

系统综合

化工过程的任务是通过物质和能量的变化，将原料制成化工产品，这一生产过程通常可采取不同的方法和设备来实现。一般的化工系统，包含换热器、反应器、蒸发器、塔器等多种设备，综合时涉及反应路线和反应器类型的选择，分离方法和分离序列的确定，以及能量回收、三废处理、辅助设施等方面的问题，可行方案的数量是相当惊人的。化工大系统的综合是一个极为复杂的最优组合问题，至今还处于探索阶段。近十多年来，开发了分解法、探试法、调优法和直接优化法等化工系统的综合方法。

分解法

是系统工程中对于复杂系统的一种处理方法，即把需要综合的大系统分解成若干易于处理的子系统，分别对各个子系统进行综合，得到局部最优解，然后再用整体目标函数加以检验；如果不满足整体最优的要求，则在各个子系统之间进行协调，直到得出预期的最优系统为止（见系统优化）。

探试法

根据以往经验总结出来的若干规则来探索解决问题的方法。例如，从经济的角度来看，精馏塔的最佳回流比是最小回流比的1.1～2.0倍。这就是一个探试规则。这些经验规则虽然不能全部在理论上得到严格的证明，并且有时还会遇到例外，但对于大多数情况来说还是适用的，探试法不失为一种简便而快速的求解方法。目前，这种方法已成功地应用于某些化工子系统的综合，例如用于分离系统和换热器网络。但探试法并不一定能保证得到最优解,对于复杂的化工大系统来说,则还有待进一步发展。

调优法

从某个选定的初始系统出发，采用某种调优策略，通过一系列的逐步修正，得出较好系统的一种综合方法。调优法一般按下列步骤进行：先用分解法或探试法选定一个初始方案作为调优的起点；再对初始方案的各个环节按某种调优策略作不大的改动，得到若干与其接近的新方案；然后按照目标函数对这些方案进行比较,从中挑出最好的方案；以此作为新的初始方案,重复上述步骤，直到不能得出更好的方案为止。运用调优法进行系统综合时，工程技术人员的经验和判断力可以发挥很大的作用，但由于调优法所得的结果在很大程度上与初始方案的选择有关，因此最后综合得出的系统不一定是最优解。

直接优化法

运用数学方法直接搜索化工流程最优解的一种方法。它的出发点是根据生产的要求把所有可能选用的系统组合成一个总的虚拟流程，然后运用最优化方法，按照一定的目标函数进行搜索，剔除其中一些不适宜的流程，最后得出最优流程来。直接优化法的优点是可以免去复杂的组合问题，并且同时得到最优的流程结构和过程参数值。但如果流程比较复杂，就很难找到合适的最优化方法进行处理，因而也不能保证得到最优解。

目前,综合技术的发展是趋向于采用多级综合法,即首先运用分解法或探试法得到一个较好的初始流程，然后再借助调优法对它逐步进行修正。迄今为止，在系统综合方面已开展了不少工作，但已付诸工业实践的尚限于由单一的设备（如换热器、精馏塔）组成的系统。对于现代化的大型化工厂的设计来说，为了提高经济效益，合理利用资源和能源，系统综合是亟待进一步开发的领域。