最优化设计及其在化工设备设计中的应用
化工设备应用广泛，结构形式复杂，安全可靠性要求高，因此，对化工设备设计人员的要求也随之提高。
化工设备的工程设计包括设计原理和绘图方法。
了解化工设备的设计原理，对于把握设计产品的安全合理性至关重要。
把握化工设备的绘图方法对于提高企业的设计效率大有裨益。
本文就化工设备的工程设计方法和实际中遇到的问题进行探讨。
标签：最优化设计；化工设备；设计；应用
化工行业作为现代工业的重要组成，在社会经济发展过程中，占据重要的地位。
化工生产所用原料较为复杂，易燃易爆、腐蚀性、毒性材料较为普遍，且生产工艺多涉及高温、高压等极端条件，安全风险系数较高。
随着化工产业规模的不断扩张，其安全风险也随之增大。
因此，在化工产业发展过程中，通过科学、系统的安全分析，加强其安全评价和安全管理，具有重要的现实意义。
1 最优化方法及最优化设计
通常人们所说的最优化方法也常常被称为运筹学方法，它是近几十年新兴发展形成，该方法能够为决策者针对某一项目、工作而提供科学的决策参考依据，其方法的使用则主要以数学方法的灵活应用为主要途径。
从最有方法的主要研究对象上说，无论是各种生产经营活动，亦或是各种有组织系统的管理问题均能采用最优化方法寻找到最佳的统筹方案，因此，从另一角度上说，最优化方法在实际项目、工程以及系统的应用过程中能够针对其研究对象的基本情况而求得一个能够合理运用人力、物力和财力的最佳实施方案，进而在实际工作中有效发挥并提高经营运作系统的效能与效益，最终实现系统的最理想目标。
而所谓最优化设计，则是以最优化方法为基本设计原理与设计原则，将生产实际中各方面的有关影响因素进行综合分析，然后通过计算机软件或程序的自动化、半自动化设计先出一个与实际情况相符的最佳设计方案，换言之，最优化实际是在我国计算机科技技术广泛应用时代背景下发展出来的一种新型设计方式与技术手段。
具体来说，最优化设计可以通过数学函数的形式进行有效表达，即最优化设计可以根据给定参数进行满足于一系列约束条件并使目标函数取极值（极大值或极小值）的设计变量问题的求解。
其中，给定参数主要是指项目工程中所具有描述设计特性的基本变量，并且在进行设计工作之前，这一变量是给定、已知的；而设计变量则主要是指设计工作中所需要求解的变量，通常情况下，这一变量常以Xl，X2，…Xn的形式表示；所谓约束条件，则主要是指设计工作中能够满足一系列连续行设置要求的约束条件，从微积分角度角度上说，约束条件至少要有两阶连续偏导数时才能满足连续性的要求，由此可知，函数z = f（x）取极值的必要条件是dZ/d=0，此时，满足约束条件并使目标函数的一阶导数为零的x值则为所求的最优解。
2 最优化设计及其在化工设备设计中的应用
2.1 化工工艺设备适应性的设计
化工工艺设备时化工企业的硬件系统，其对整个化工企业有着积极的意义。
化工企业的化工工艺是通过化工设备来实现，化工产品的生产离不开化工设备的正常运行，化工企业的经济效益也是通过化工设备的运行来实现的。
因此，在化工設备的设计上必须根据产品的具体情况和化工工艺的具体要求来进行，只有化工设备与化工工艺之间的适应性相匹配，才能保证整个化工生产过程的顺利进行。
在对化工设备进行设计时主要考虑以下几个方面的因素：对设备中的相关参数进行合理的控制，使其满足生产的需要；对设备的制作材料根据化工产品的特性和工艺要求进行选择，尽量避免设备的腐蚀；注重设备的耐用性、环保性和低能耗性；尽量使设备与工艺向匹配。
2.2 化工反应路线的安全性设计
通常情况下，一种化学反应具有多条工艺路线可供选择，在实际应用过程中，相关人员应优先考虑危险物质的消除要求进行选择，同时积极使用无害或低危险性物料替代传统的高危险性物料，具体包括新技术、低毒性的催化剂等。
此外，还应提高生产废料的回收利用，提高资源有效利用率的基础上，提高化工生产的生态效益。
2.3 化工设备选型设计
化工生产是一项系统、复杂的工作，工艺条件较为极端、苛刻，在化工工艺设计过程中，经常会涉及诸多压力管道、压力容器、耐高温设备等特殊设备的设计问题。
随着现代科学技术不断发展，尤其是材料科学的发展，现代化工设备的种类越来越丰富，同一种生产设备，可能存在多种不同的材质，且设备规格也不仅相同。
因此，在进行化工设备选型设计时，设计人员应注意以下几点内容：
①设备选型与化工工艺需求一致；
②生产对于设备具有特殊性要求，在化工工艺设计中也应有所体现；
③生产装置规模、投资庞大，在进行设备选型过程中，应注意装置整体的设备设计和生产管道设计进行优化，保障工艺设计安全性，同时提高整体设计的科学性和合理性。
3 结束语
综上所述，在化工设备的设计工作中，技术人员可以在掌握最优化方法的基础上进行最优化设计，从而则能够有效实现在保证设备使用质量的同时做到对设备质量、体积等诸多因素的简化，由此可见，最优化设计在实际设计工作中，不仅能够不断优化设备的疾病结构，提升其建造、使用质量，更有利于进一步节省生产成本，为化工企业收货更多的生产效能与效益。
参考文献：
[1]曾石.化工设备设计课程中实例教学的应用[J].广州化工，2010（12）.。