化工过程优化

　　本书介绍了化工过程优化的基本理论和实际操作，通过图形化方法和紧密联系工业实际的案例分析，由浅入深地介绍了实用的化工优化技术和相关软件。 本书由三部分组成：第一部分描述了优化问题的组成因素和建模方法；第二部分详细介绍了最优化技术的基本原理和计算基础，包括最优化技术的基本概念、一维搜索方法、无约束最优化、线性规划的理论及其软件、非线性规划的理论及其相关软件、混合整型规划问题及离散过程的最优化、全局优化方法等；第三部分利用工业实际案例说明了如何应用上述最优化方法，案例涉及流体流动与传热、分离过程、反应器设计和工厂设计等领域。 本书适用于化工专业本科生、研究生，可作为最优化或过程设计课程的教材。此外，本书还适用于个人研究、工业实践、工业小型课程和其他继续教育课程。

暂缺《化工过程优化》作者简介

目录 第一部分问题的建立
第1章优化问题的本质和组成2
11概述2
12优化的作用2
13优化的范围和层次3
14优化应用的例子5
15优化问题的基本特性8
16求解优化问题的一般过程11
17优化的障碍16
习题17
参考文献23
补充文献24
第2章优化模型的开发25
21模型的分类27
22建立模型的步骤30
23选择函数回归经验数据31
231如何确定模型的形式32
232用最小二乘法拟合模型37
24正交实验设计41
25自由度44
26模型中不等式和等式约束的例子46
习题48
参考文献54
补充文献55
第3章目标函数的建立56
31经济性目标函数56
32目标函数中货币的时间价值61
33收益率的度量标准67
习题69
参考文献74
补充文献74
第二部分最优化理论和方法
第4章最优化的基本概念76
41函数的连续性76
42非线性规划（nlp）的问题描述78
43凸性及其应用81
44目标函数二次逼近形式的详解86
45无约束函数极值的必要和充分条件88
习题91
参考文献98
补充文献98
第5章无约束函数的最优化：一维搜索99
51优化单变量函数的数值方法100
52扫描和锁定范围的过程101
53一维搜索的牛顿法和拟牛顿法101
531牛顿法102
532导数的有限差分近似值103
533拟牛顿法103
54多项式近似法107
541二次插值法107
542三次插值法109
55如何将一维搜索应用于多维问题111
56一维搜索方法的评价113
习题113
参考文献116
补充文献116
第6章无约束多参数的最优化118
61只使用函数值的方法119
611随机搜索119
612格点搜索119
613单变量搜索119
614单纯形搜索法120
615共轭搜索方向121
616小结122
62使用一阶导数的方法122
621最速下降法123
622共轭梯度法125
63牛顿法127
631迫使hessian矩阵正定131
632沿搜索方向的运动132
633终止134
634安全牛顿法134
635导数值的计算134
64拟牛顿法134
习题136
参考文献142
补充文献143
第7章线性规划（lp）及其应用144
71线性问题的几何学144
72线性规划的基本定义及解146
73单纯形算法 151
74阻挡层方法157
75灵敏度分析157
76混合整型线性规划158
77lp软件158
78用excel处理器电子表格公式求解运输问题159
79网络流及其分配问题164
习题165
参考文献172
补充文献173
第8章有约束非线性规划174
81直接代入法174
82局部极值的一阶必要条件175
821只含等式约束的问题178
822只含不等式约束的问题179
823包含等式和不等式约束的问题182
83二次规划186
84罚函数、障碍和增广拉格朗日方法188
85序贯线性规划193
86序贯二次规划199
87广义简约梯度法202
88nlp方法相关的优缺点209
89商业化nlp软件210
891独立操作或嵌入式的优化器211
892电子表格优化器212
893代数模型化系统213
810nlp软件的应用213
8101导数的估算：关键和问题213
8102当nlp算法不“工作”时，需要做什么215
习题216
参考文献230
补充文献231
第9章混合整型规划232
91问题的建立232
92使用lp松弛的分支界限法234
93用分支界限法求解混合整型线性规划(minlp)问题239
94用外推近似法求解混合整型非线性规划（minlp）问题245
95最小整型规划问题的其他分解方法246
96分离规划246
习题247
参考文献253
补充文献253
第10章带有连续和离散变量的全局最优化问题255
101全局最优化方法255
102平滑最优化问题256
103分支界限法257
104多起点方法259
105启发式搜索方法260
1051启发式搜索261
1052禁止搜索262
1053模拟退火法266
1054遗传及进化算法268
1055在高级excel规划求解程序中使用进化算法270
1056分散搜索272
106用于全局最优化的其他软件275
参考文献275
补充文献276
第三部分优化的应用
第11章传热和能量守恒281
例111废热回收的优化282
例112管壳式换热器的设计优化284
例113多效蒸发器的优化290
例114锅炉/涡轮发电系统的优化294
参考文献297
补充文献298
第12章分离过程299
例121传统板式精馏塔的最优设计和操作300
例122液液萃取柱中的最优化流速304
例123通过非线性回归拟合汽液平衡数据306
例124确定板式塔的最优回流比307
参考文献310
补充文献311
第13章流体流动系统312
例131最优管径312
例132最小压缩功314
例133固定床过滤器的经济性操作316
例134气体输送网络的最优设计318
参考文献325
补充文献325
第14章化学反应器的设计和操作326
例141利用线性规划优化热裂解反应器328
例142氨反应器的优化设计331
例143采用序贯二次规划法（sqp）求解烷基化过程333
例144预测蛋白质的折叠336
例145用于薄膜制备的低压化学气相沉淀反应器的优化339
例146通过混合整型非线性规划（minlp）进行反应的合成344
参考文献348
补充文献349
第15章大型工厂设计和操作中的最优化350
151过程模拟器和最优化编码351
152使用面向方程过程模拟器的最优化356
153使用基于模块模拟器的最优化364
1531序贯模块法366
1532联立模块法368
1533导数的计算369
154总结370
参考文献370
补充文献372
第16章过程工业中的综合计划、进度安排和控制373
161工厂优化的层次373
162计划和进度安排375
1621计划376
1622进度安排379
163工厂范围内的管理与优化384
164单元管理与控制386
165过程的检验与分析391
参考文献394
补充文献395 附录397
附录a相关数学问题汇总397
a1定义397
a2矩阵的基本运算398
a3线性无关与行运算404
a4解线性方程组406
a5特征值和特征向量408
习题409
参考文献411
补充文献411
附录b成本估算412
b1投资成本412
b2操作成本416
b3考虑通货膨胀的影响417
b4在经济性目标函数中预测总收入419
b5项目评估420
参考文献429 符号说明430 索引433