過(guò)程系統(tǒng)分析與綜合第6章

1、第第6章章 分離序列綜合分離序列綜合6.1 分離序列綜合基本概念6.1.1 分離序列綜合問(wèn)題定義 在給定進(jìn)料流股狀態(tài)（流量、溫度、壓力和組成）并規(guī)定分離產(chǎn)品要求的情況下，系統(tǒng)化地設(shè)計(jì)出分離方案并使總費(fèi)用最小: iiiXIxCMin)(,分離序列綜合是兩水平問(wèn)題：分離序列綜合是兩水平問(wèn)題： (1) 找出最優(yōu)的分離序列和分離器性能；找出最優(yōu)的分離序列和分離器性能； (2) 對(duì)每一分離器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)每一分離器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。6.1.2 組合數(shù)學(xué)簡(jiǎn)單塔： 指一個(gè)進(jìn)料分成兩個(gè)產(chǎn)品； 每一個(gè)組分只出現(xiàn)在一個(gè)產(chǎn)品中銳分離 ； 塔頂設(shè)全凝器以及塔底設(shè)再沸器。（a) 直接序列 （b) 非直接序列 簡(jiǎn)單塔分離3

2、組分混合物的分離序列例如：分離3組分混合物分離序列數(shù)：分離序列數(shù)： 含有含有R個(gè)組分的混合物分離成個(gè)組分的混合物分離成R個(gè)單組分產(chǎn)品，個(gè)單組分產(chǎn)品，其分離序列的總數(shù)目其分離序列的總數(shù)目)!1( !)!1(2RRRSR組分?jǐn)?shù)， 可能的分離序列數(shù)分離序列的綜合實(shí)質(zhì)上是解決一個(gè)組合問(wèn)題分離點(diǎn)（切分點(diǎn)）分離點(diǎn)（切分點(diǎn)） ：可以分離開(kāi)的相鄰組分之間：可以分離開(kāi)的相鄰組分之間 如如A/B B/C R組分混合物分離成組分混合物分離成R個(gè)純組分產(chǎn)品，存在個(gè)純組分產(chǎn)品，存在R-1個(gè)分離點(diǎn)個(gè)分離點(diǎn)例如：例如： R=4，SR=5A/B，C，DABCB/C，DC/DDA/B，C，DAB/CBB，C/DDCA，B/C，

3、DBACC/DDA/BA，B，C/DABCA/B，CB/CDA，B，C/DABCA，B/CA/BD子群子群分離序列的子群數(shù)（相鄰的流股）：分離過(guò)程中產(chǎn)生的流股分離序列的子群數(shù)（相鄰的流股）：分離過(guò)程中產(chǎn)生的流股數(shù)數(shù)) 1(21RRG例：R=3，G=6 對(duì)于4組分進(jìn)料的子群第一個(gè)分離器的進(jìn)料 后面分離器的進(jìn)料 產(chǎn)品DCBACBADCBBACBDC A B C DR=4 G=10 分離子問(wèn)題數(shù)（獨(dú)立分離單元數(shù)分離子問(wèn)題數(shù)（獨(dú)立分離單元數(shù) ）：所有分離序列中不重樣的）：所有分離序列中不重樣的分離器總數(shù)。分離器總數(shù)。) 12(61RRU R=4，分離序列 SR=5，每種分離序列有3個(gè)分離器，但15個(gè)分

4、離 器中只有U=10個(gè)是不重樣的，即：（A/B，C，D）（A，B/C，D）（A，B，C/D）（A/B，C）（A，B/C）（B/C，D）（B，C/D）（A/B）（B/C）（C/D）組分?jǐn)?shù) R在一序列中的分離器數(shù)序列數(shù) SR子群數(shù)G分離子問(wèn)題數(shù) U2345678910111234567891012514421324291430486216796361015212836455566141020355684120165220序列數(shù)、子群和分離子問(wèn)題數(shù)目 多組分精餾分離序列優(yōu)化綜合問(wèn)題就是大規(guī)模復(fù)雜組合優(yōu)化問(wèn)題。如果考慮采用多種分離方法，分離方法數(shù)為N ：1)!1( !)!1(2RRNRRRSSR 隨

5、N 的增加呈爆炸增大 6.1.3 分離過(guò)程的能耗系統(tǒng)能量中ET：火用（有效能）：可以通過(guò)有用功進(jìn)行轉(zhuǎn)換的部分Ex火無(wú)（無(wú)效能）：不能通過(guò)有用功進(jìn)行轉(zhuǎn)換的部分ANNXTAEE物質(zhì)混合不可逆過(guò)程自發(fā)進(jìn)行均相混合物分離需消耗功和（或）熱能熱力學(xué)原理指出：某一分離任務(wù)的最小可能的（即可逆）功耗僅熱力學(xué)原理指出：某一分離任務(wù)的最小可能的（即可逆）功耗僅與系統(tǒng)初態(tài)、終態(tài)有關(guān)，而與系統(tǒng)狀態(tài)變化的具體途徑無(wú)關(guān)。與系統(tǒng)初態(tài)、終態(tài)有關(guān)，而與系統(tǒng)狀態(tài)變化的具體途徑無(wú)關(guān)。 在恒溫、恒壓下，分離均相物系，原料為n組分混合物，產(chǎn)品為單組分純凈物的分離過(guò)程所需的最小功為: njjfjfjfTxxRTW1min,)ln( 當(dāng)

6、將進(jìn)料混合物分離成不純產(chǎn)物時(shí)，則在恒溫、恒壓下分離的最小功為：jijjixjijixijfxjfjfxRTTW)ln()ln(min,說(shuō)明：說(shuō)明： 雖然實(shí)際分離過(guò)程的能耗比最小功大許多倍，但是最雖然實(shí)際分離過(guò)程的能耗比最小功大許多倍，但是最 小功的相對(duì)大小仍可作為比較分離難易的重要指標(biāo)。小功的相對(duì)大小仍可作為比較分離難易的重要指標(biāo)。 精餾分離過(guò)程采用能量作為分離劑，驅(qū)動(dòng)精餾分離 過(guò)程的能量通常以熱的形式供給。該精餾過(guò)程的凈功耗（有效能耗）： )1 ()1 (00LLHHnTTQTTQW若沒(méi)有消耗機(jī)械功，且忽略產(chǎn)物和進(jìn)料之間的焓差，則：)11(0HLnTTTQW因此精餾過(guò)程的熱力學(xué)效率可表達(dá)成因

7、此精餾過(guò)程的熱力學(xué)效率可表達(dá)成 ：nTaWWmin,反映能量利用的完善程度6.1.4 分離序列方案評(píng)價(jià)分離序列的評(píng)判指標(biāo)可以認(rèn)為是其中所有獨(dú)立分離單元評(píng)價(jià)簡(jiǎn)單加和。對(duì)獨(dú)立分離單元：一般應(yīng)為設(shè)計(jì)條件下的年度費(fèi)用為了簡(jiǎn)化計(jì)算常采用： 分離易度系數(shù)（CES）和分離難度系數(shù)（CDS）（1）分離易度系數(shù)）分離易度系數(shù) 定義：定義：CES=f， f (1)為塔頂與塔釜產(chǎn)品摩爾流量比為塔頂與塔釜產(chǎn)品摩爾流量比 為相鄰組分間的沸點(diǎn)差絕對(duì)值為相鄰組分間的沸點(diǎn)差絕對(duì)值WDDWWDWDf/1001 ）（或bT（2 2）分離難度系數(shù)）分離難度系數(shù) 定義：定義： BDBDBDDhklkxxxxCDSWhklkDhklk

8、1,loglog 說(shuō)明：說(shuō)明：（1 1）分離易度系數(shù)越大或分離難度系數(shù)越小，表示輕、重關(guān)）分離易度系數(shù)越大或分離難度系數(shù)越小，表示輕、重關(guān) 鍵組分越易被分離；對(duì)特定分離序列，其中獨(dú)立分離單鍵組分越易被分離；對(duì)特定分離序列，其中獨(dú)立分離單 元分離易度系數(shù)總和越大分離難度系數(shù)總和越小，元分離易度系數(shù)總和越大分離難度系數(shù)總和越小，該分該分 離序列也就更優(yōu)。離序列也就更優(yōu)。（2 2）實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，尋求最優(yōu)分離序列不僅要考慮總分離費(fèi)）實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，尋求最優(yōu)分離序列不僅要考慮總分離費(fèi) 用最小，往往還需要考慮很多其他因素，比如可持續(xù)發(fā)展用最小，往往還需要考慮很多其他因素，比如可持續(xù)發(fā)展 范疇中的環(huán)境因素

9、等。范疇中的環(huán)境因素等。 6.2 分離序列綜合經(jīng)典方法 直觀推斷、漸進(jìn)調(diào)優(yōu)和數(shù)學(xué)規(guī)劃等經(jīng)典方法 規(guī)則(1)： 在所有其分離方法中，優(yōu)先采用能量分離劑分離方法（例如精餾）, 避免用質(zhì)量分離劑分離方法（例如萃?。?。當(dāng)關(guān) 鍵組分間的相對(duì)揮發(fā)度小于1.051.10時(shí)，應(yīng)該采用質(zhì)量分離劑分離方法（例如萃?。?，此時(shí)質(zhì)量分離劑應(yīng)在下步立即分離。 規(guī)則(2) ：精餾分離過(guò)程盡量避免真空和制冷操作。如需采用真空操作，則可考慮用萃取方案代替；如需采用制冷操作，則可考慮采用吸收方案代替。由于真空和制冷操作能耗較大，有時(shí)即使在較高溫度和壓力下操作也會(huì)有利。6.2.1 有序直觀推斷規(guī)則 (按順序使用)規(guī)則(3)：當(dāng)產(chǎn)品

10、集中包括多個(gè)多元產(chǎn)品時(shí)，傾向于選擇得到最少產(chǎn)品種類的分離序列。相同的產(chǎn)品不要在幾處分出。因?yàn)楫a(chǎn)品集合越小，相應(yīng)分離序列中的分離單元就越少，所以費(fèi)用可能較低。規(guī)則(4)：首先安排除去腐蝕性組分和有毒有害組分，從而避免對(duì)后繼設(shè)備苛刻要求，提高安全操作保證，減少環(huán)境污染。規(guī)則(5)： 最后處理難分離或分離要求高的組分，特別是當(dāng)關(guān)鍵組分間的相對(duì)揮發(fā)度接近1時(shí)，應(yīng)當(dāng)在沒(méi)有非關(guān)鍵組分存在的情況下進(jìn)行分離，這時(shí)分離凈功耗可以保持較低水平。 假設(shè)： 分離費(fèi)用 進(jìn)料量/分離點(diǎn)兩側(cè)相鄰組分間性質(zhì)差異 =F/例 F1= F2= F3= F4=F 12=34= 23=/3流程 總成本F1+F2 +F3 + F4 1

11、2+F2 +F3 + F4 2 3F3 + F4 3 4+=4 F 3 F4 /3+2F+=F151234234343412F1+F2 +F3 + F4 1 2+F2 +F3 + F4 34F2+ F3 2 3+=4 F 3 F +2F/3+=F1312342342323141234122314F1+F2 +F3 + F4 2 3+F1 + F2 12F3+ F4 3 4+=4 F /3 2 F +2F+=F1634由數(shù)字說(shuō)明以上3種分離序列中，把難分離的組分放在最后處理的方案（2）的總費(fèi)用最小。規(guī)則(6)：進(jìn)料中含量最多的組分應(yīng)該首先分離出去，這樣可以避免含量最多的組分在后續(xù)塔中多次氣化與冷

12、凝，降低了后續(xù)塔的負(fù)荷。規(guī)則(7) ：如果組分間的性質(zhì)差異以及組分的組成變化范圍不大，則傾向于塔頂和塔底產(chǎn)品量等摩爾分離。精餾塔冷凝器負(fù)荷與再沸器負(fù)荷不能獨(dú)立調(diào)節(jié)，塔頂和塔底產(chǎn)品量等摩爾分離時(shí)，精餾段回流比與提餾段蒸發(fā)比可以得到較好的平衡。 如果不能按塔頂和塔底產(chǎn)品量等摩爾分離（如分離點(diǎn)組分間相對(duì)揮發(fā)度太小等情況），則可選擇具有最大分離易度系數(shù)處為分離點(diǎn)。 假定進(jìn)料中組分1，2，3，4摩爾分率相等流程 分離序列 總負(fù)荷1）F12 F23F33F4=9F123423434123412） 3F13 F22F3F4 =9F1234121234123 2F12 F22F32F4 =8F 最小12341

13、23412343) 產(chǎn)品量等摩爾分離產(chǎn)品量等摩爾分離P178例6-2， 試確定下列混合物的分離序列組 分 mol/h 沸點(diǎn)T，oC 相鄰組分 CES 沸點(diǎn)差TA 氫 18 -253 92 23.0B 甲 烷 5 -161 57 19.6C 乙烯 24 -104 16 14.6D 乙烷 15 -88 40 18.1E 丙烯 14 -48 6 1.1F 丙烷 6 -42 41 4.0G 重組分 8 -1CES-分離易度系數(shù) CES=f 式中 f塔頂、塔釜產(chǎn)品摩爾流率比，即D/W或W/D (比值不大于1) -兩分離組分的沸點(diǎn)差T，或 =（ 1 ） 100 -兩 分離組分相對(duì)揮發(fā)度要求分離出6個(gè)產(chǎn)品（

14、AB），C，D，E，F(xiàn)，G解：(1) 由規(guī)則（1）、（2），采用常規(guī)蒸餾，加壓下冷凍 (2) 按規(guī)則（3），A、B間不要分開(kāi) (3) 規(guī)則（4）未用(4) 由規(guī)則（5），C/D，E/F的分離應(yīng)放在最后，因?yàn)槠銽小，(5) 規(guī)則（6）未用；(6) 按規(guī)則（7），AB/C,D,E,F,G的分離應(yīng)該優(yōu)先，因?yàn)槠?CES=19.6為最大；(7) 前第四步已確定C/D,E/F的分離放在最后，所以第六步 剩下的混合物C、D、E、F、G只能在下面兩個(gè)方案中選擇， 該兩方案的有關(guān)參數(shù)如下： 參數(shù) CD/EFG CDEF/G f 28/39 8/59 T 40 41 CES 28.7 5.6最終的分離序列所以，

15、選擇的方案是： CD/EFGABCDEFGCDEFGEFGA BCDCDEFGEF直觀推斷法 就是對(duì)某個(gè)初始分離序列，按照預(yù)定的調(diào)優(yōu)法則和調(diào)優(yōu)策略，通過(guò)進(jìn)行一系列小的改進(jìn)，逐漸接近最優(yōu)分離序列的方法。在調(diào)優(yōu)過(guò)程中必須對(duì)每一個(gè)新的分離序列估算費(fèi)用以確定其優(yōu)劣。 包括三個(gè)方面的內(nèi)容： (1) 建立初始分離序列； (2) 確定調(diào)優(yōu)法則； (3) 制定調(diào)優(yōu)策略。6.2.2 漸進(jìn)調(diào)優(yōu)（2）實(shí)施技術(shù)改造時(shí)，通常參考現(xiàn)有生產(chǎn)裝置確定初始分離序列。）實(shí)施技術(shù)改造時(shí)，通常參考現(xiàn)有生產(chǎn)裝置確定初始分離序列。1. 建立初始分離序列方法建立初始分離序列方法 （1）在概念設(shè)計(jì)階段，一般利用直觀推斷獲得初始分離序列；）在

16、概念設(shè)計(jì)階段，一般利用直觀推斷獲得初始分離序列；調(diào)優(yōu)法則就是指產(chǎn)生與當(dāng)前分離序列相容結(jié)構(gòu)的變化機(jī)制2. 確定調(diào)優(yōu)法則確定調(diào)優(yōu)法則 （1）相鄰層次切分點(diǎn)序列位置變換）相鄰層次切分點(diǎn)序列位置變換 可行分離序列就是歷經(jīng)各個(gè)切分點(diǎn)的某種切分順序?？尚蟹蛛x序列就是歷經(jīng)各個(gè)切分點(diǎn)的某種切分順序。交換任意相鄰層次切分點(diǎn)所處的序列位置，將形成一系列互為交換任意相鄰層次切分點(diǎn)所處的序列位置，將形成一系列互為相鄰的分離序列。在進(jìn)行變換時(shí)，為了保證上下相鄰分離序列相鄰的分離序列。在進(jìn)行變換時(shí)，為了保證上下相鄰分離序列之間差別不大，應(yīng)該沿襲相關(guān)子序列。之間差別不大，應(yīng)該沿襲相關(guān)子序列。（2） 用不同的分離方法代替方案

17、用不同的分離方法代替方案 對(duì)一定的分離任務(wù)，采用現(xiàn)方法對(duì)一定的分離任務(wù)，采用現(xiàn)方法II代替原方法代替原方法I。在方法替。在方法替 代代時(shí)，為了保證替代前后分離序列之間差別不大，每次應(yīng)只改變分離時(shí)，為了保證替代前后分離序列之間差別不大，每次應(yīng)只改變分離序列中某一個(gè)分離單元類型。序列中某一個(gè)分離單元類型。 調(diào)優(yōu)法則應(yīng)該具有以下三條性質(zhì)： （1）有效性 利用調(diào)優(yōu)法則產(chǎn)生的分離序列應(yīng)該是可行的； （2）完整性 反復(fù)應(yīng)用調(diào)優(yōu)法則可以產(chǎn)生所有可能分離序列； （3）合理性 相鄰分離序列間不應(yīng)存在十分顯著的差異。 3.制定調(diào)優(yōu)策略制定調(diào)優(yōu)策略 是某種用來(lái)指導(dǎo)調(diào)優(yōu)逐步朝著最優(yōu)分離序列（費(fèi)用減少）是某種用來(lái)指導(dǎo)調(diào)

18、優(yōu)逐步朝著最優(yōu)分離序列（費(fèi)用減少） 方向前進(jìn)的方法。現(xiàn)有的調(diào)優(yōu)策略：方向前進(jìn)的方法?，F(xiàn)有的調(diào)優(yōu)策略： 廣度第一策略廣度第一策略 利用各種調(diào)優(yōu)法則從現(xiàn)行分離序列（如初始分離序列）產(chǎn)利用各種調(diào)優(yōu)法則從現(xiàn)行分離序列（如初始分離序列）產(chǎn)生全部可行的相鄰分離序列。用直觀推斷法選擇其中最好的分生全部可行的相鄰分離序列。用直觀推斷法選擇其中最好的分離序列，作為下一步調(diào)優(yōu)的候選分離序列，通過(guò)嚴(yán)格計(jì)算候選離序列，作為下一步調(diào)優(yōu)的候選分離序列，通過(guò)嚴(yán)格計(jì)算候選分離序列的費(fèi)用，選擇其中費(fèi)用最低的作為新的現(xiàn)行分離序列。分離序列的費(fèi)用，選擇其中費(fèi)用最低的作為新的現(xiàn)行分離序列。重復(fù)這一過(guò)程，直至找到最優(yōu)分離序列。重復(fù)這一

19、過(guò)程，直至找到最優(yōu)分離序列。 深度第一策略深度第一策略 利用某種調(diào)優(yōu)法則對(duì)現(xiàn)行分離序列（如初始分離序列）進(jìn)利用某種調(diào)優(yōu)法則對(duì)現(xiàn)行分離序列（如初始分離序列）進(jìn)行反復(fù)調(diào)優(yōu)，直到找到局部最優(yōu)分離序列。再改用其他調(diào)優(yōu)法行反復(fù)調(diào)優(yōu)，直到找到局部最優(yōu)分離序列。再改用其他調(diào)優(yōu)法則對(duì)此局部最優(yōu)分離序列進(jìn)行反復(fù)調(diào)優(yōu)。如此輪換應(yīng)用調(diào)優(yōu)法則對(duì)此局部最優(yōu)分離序列進(jìn)行反復(fù)調(diào)優(yōu)。如此輪換應(yīng)用調(diào)優(yōu)法則進(jìn)行反復(fù)調(diào)優(yōu)，直到無(wú)法產(chǎn)生更優(yōu)的相鄰分離序列，此時(shí)的則進(jìn)行反復(fù)調(diào)優(yōu)，直到無(wú)法產(chǎn)生更優(yōu)的相鄰分離序列，此時(shí)的現(xiàn)行分離序列即被認(rèn)為是最優(yōu)分離序列。現(xiàn)行分離序列即被認(rèn)為是最優(yōu)分離序列。 超前策略超前策略 若序列總數(shù)不多或考察的序列為

20、局部最優(yōu)時(shí)，則可以不僅若序列總數(shù)不多或考察的序列為局部最優(yōu)時(shí)，則可以不僅對(duì)現(xiàn)行序列產(chǎn)生相鄰分離序列，而且可以對(duì)所有的相鄰分離序?qū)ΜF(xiàn)行序列產(chǎn)生相鄰分離序列，而且可以對(duì)所有的相鄰分離序列產(chǎn)生拓展的相鄰分離序列，甚至可以向前考察更多層次。通列產(chǎn)生拓展的相鄰分離序列，甚至可以向前考察更多層次。通過(guò)模擬計(jì)算得到各分離序列的費(fèi)用，選擇其中費(fèi)用最低的作為過(guò)模擬計(jì)算得到各分離序列的費(fèi)用，選擇其中費(fèi)用最低的作為新的現(xiàn)行分離序列。新的現(xiàn)行分離序列。【例題6.2.2】設(shè)有丙烷、1-丁烯、正丁烷、反2-丁烯、順2- 丁烯、正戊烷等6組分混合物，溫度為：37.8，壓力為 1.03MPa，各組分的摩爾流量如下： 代號(hào)組分

21、標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)摩爾流量kmol/h相鄰組分相對(duì)揮發(fā)度ABCDEF丙烷1-丁烯正丁烷反2-丁烯順2-丁烯正戊烷-42.1-6.3-0.50.93.736.14.545.5154.748.236.818.22.451.181.032.892.50若工藝要求采用簡(jiǎn)單塔，可選用的分離方法有常規(guī)精餾（方法）或糠醛萃取精餾（方法）。所要求的產(chǎn)品為A、C、BDE（混合丁烯）、F四種。試用漸進(jìn)調(diào)優(yōu)法進(jìn)行最優(yōu)分離序列綜合。兩種可選分離方法對(duì)應(yīng)的順序表分別為：方法：ABCDEF方法：ACBDEF 解：（解：（1）首先按照有序直觀推斷法確定初始分離序列。）首先按照有序直觀推斷法確定初始分離序列。 （2）通過(guò)相鄰層次切分點(diǎn)

22、序列位置變換這一調(diào)優(yōu)法則，產(chǎn)生 當(dāng)前分離序列的所有可行相鄰分離序列。采用結(jié)合直觀推斷的廣度第一策略，利用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則篩選較有希望的相鄰分離序列，并只對(duì)該相鄰分離序列進(jìn)行計(jì)算評(píng)價(jià)，從而產(chǎn)生下輪搜索的當(dāng)前分離序列。重復(fù)上述步驟，直到?jīng)]有改進(jìn)時(shí)為止。 因此，選用圖d所示的分離序列作為當(dāng)前分離序列進(jìn)行下一輪搜索。重復(fù)前面產(chǎn)生相鄰分離序列的過(guò)程，得到圖e和f所示的全部上、下相鄰分離序列。 圖d所示的分離序列可以作為一個(gè)較好的分離序列，并停止這些相鄰分離序列的搜索，而改用局部調(diào)優(yōu)的方式 通過(guò)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則可以推斷，這兩個(gè)分離序列均要劣于當(dāng)前分離序列，因此，圖d所示的分離序列可以作為最優(yōu)的或接近最優(yōu)的分離序列。 事實(shí)

23、上，該例所處理的分離序列綜合問(wèn)題：組分?jǐn)?shù)R為5，分離方法數(shù)N為2，其可能分離序列數(shù)SR為224。如果計(jì)算評(píng)價(jià)所有可能分離序列，其工作量相當(dāng)可觀。通過(guò)采用適當(dāng)?shù)臐u進(jìn)調(diào)優(yōu)方法，該例總共產(chǎn)生了8個(gè)相鄰分離序列，并且只計(jì)算了其中7個(gè)分離序列的費(fèi)用。6.2.3 數(shù)學(xué)規(guī)劃優(yōu)點(diǎn)：數(shù)學(xué)規(guī)劃法具有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，可以保證得到 特定評(píng)價(jià)指標(biāo)下的最優(yōu)分離序列。缺點(diǎn)：計(jì)算量過(guò)大。方法：動(dòng)態(tài)規(guī)劃、分支定界、有序分支搜索和有序搜索等。動(dòng)態(tài)規(guī)劃法 研究對(duì)象：多階段決策問(wèn)題 多階段決策問(wèn)題：整個(gè)過(guò)程可以分為若干個(gè)階段，在每一 階段都需要做出決策，以使整個(gè)過(guò)程取得最優(yōu)效果。 策略：各階段決策所構(gòu)成的決策序列。動(dòng)態(tài)規(guī)劃就是要

24、選 取一個(gè)最優(yōu)策略。精餾分離序列綜合問(wèn)題 多階段決策過(guò)程R組分精餾分離序列綜合 可以看成是R-1階段決策過(guò)程。4組分精餾分離序列綜合問(wèn)題，由起點(diǎn)到終點(diǎn)的決策序列： 在進(jìn)行所有可能多組分子群分離決策時(shí)，動(dòng)態(tài)規(guī)劃法需要計(jì)算全部獨(dú)立分離單元。 動(dòng)態(tài)規(guī)劃的最優(yōu)化原理為：“作為整個(gè)過(guò)程的最優(yōu)策略具有這樣的性質(zhì)，即無(wú)論前面的狀態(tài)和決策如何，對(duì)前面的決策所形成的狀態(tài)而言，余下的各階段策略必須構(gòu)成最優(yōu)策略”。根據(jù)此原理，在問(wèn)題求解時(shí)各狀態(tài)前面的狀態(tài)和決策，對(duì)其后面的子問(wèn)題只不過(guò)相當(dāng)于其初始狀態(tài)而已，并不影響后面過(guò)程的最優(yōu)策略。為此，可以把多階段決策問(wèn)題的求解過(guò)程看成是一個(gè)連續(xù)的遞推過(guò)程，由后逐階段向前推算。

25、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法綜合最優(yōu)分離序列(AB) A/B 0.5909 0.5905(BC) B/C 1.196 1.196(CD) C/D 0.7198 0.7198(DE) D/E 3.272 3.272(ABC) A/BC 0.9260 0.9260+1.196=2.122 AB/C 3.881 3.881 + 0.5905=4.4714(BCD) B/CD 1.305 1.305 + 0.7198=2.0248 BC/D 0.9041 0.9041+ 1.196=2.100(CDE) C/DE 0.9394 0.9394 + 3.272=4.2034 CD/E 3.144 3.144+ 0.7198

26、=3.8638(ABCD) A/BCD 0.9935 0.9935+2.0248=3.0183 AB/CD 4.208 4.208+0.5905+0.7198=5.5183 ABC/D 0.9806 2.122+0.9806=3.1026子群 子問(wèn)題 最小 分離費(fèi)用 總費(fèi)用 最優(yōu)序列【例題6.2.3】設(shè)有丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷、正戊烷5組 分輕烴混合物，其流量為907.2kmol/h，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)下： 組分 摩爾分?jǐn)?shù) 組分 摩爾分?jǐn)?shù)A（丙烷） 0.05B（異丁烷） 0.15C（正丁烷） 0.25D（異戊烷） 0.20E（正戊烷） 0.35 若工藝要求采用簡(jiǎn)單塔精餾，所有產(chǎn)品均為單組分

27、純凈物，試用動(dòng)態(tài)規(guī)劃進(jìn)行分離序列綜合。 5組分精餾分離序列綜合問(wèn)題，可能分離序列數(shù)為14，獨(dú)立分離單元數(shù)為20，可以看成是4階段決策過(guò)程，通過(guò)詳細(xì)模擬計(jì)算可以得出所有獨(dú)立分離單元的費(fèi)用 。多組分子群獨(dú)立分離單元獨(dú)立分離單元費(fèi)用元/年*10-5子分離序列費(fèi)用元/年*10-5多組分子群最小分離費(fèi)用元/年*10-5（A,B）A/BC210.26130.26130.2613（B,C）B/CC220.94930.94930.9493（C,D）C/DC230.59270.59270.5927（D,E）D/EC241.69201.69201.6920（A,B,C）A/BCC310.39531.34461.3

28、446AB/CC321.19801.4593（B,C,D）B/CDC331.12601.7187BC/DC340.76751.71681.7168表6- 2 所有獨(dú)立分離單元及相關(guān)子序列費(fèi)用( A )( B )BACB( B )( C )DC( C )( D )ED( D )( E )CBA(A)CB(B)(C)DCBCB(D)(B)(C)4.8475C542.4180ABCD/E4.1856C531.1490ABC/DE4.3570C521.6500AB/CDE4.15714.1571C510.5715A/BCDE（A,B,C,D,E）4.1358C462.4180BCD/E3.58563.5856C450.9443BC/DE3.7797C441.3340B/CDE（B