[发明专利]基于递归分解化工生产问题中合成路径自动化生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机软件系统领域，具体涉及基于递归分解化工生产问题中合成路径自动化生成方法。

背景技术

化工过程综合问题是一门边缘交叉学科，从过程系统的整体目标出发，根据系统内部改革组成部分的特殊性及其相互关系，确定生产过程在规划、设计、控制和管理等方面的最优策略。主要研究对象是由原材料转化成生成物的化工类生产系统，主要包括化工、炼油、合成纤维、塑料、冶金、制药、食品等过程工业。20世纪以来，过程工业得到了极大的发展，但是环境污染、过程安全以及可持续法阵问题依然亟待解决。选择合理的反应路径可以有效地减少整个过程中污染物的排放，提高化工生产流程的安全性。因此，反应路径综合是过程综合的核心，一直以来也是研究的热点。

在本发明作出之前，现有的反应路径综合方法可以分为逻辑中心法和信息中心法两大类。但是现有的方法主要存在以下的问题：1.没有从实际生产情况中原材料种类和数量限制出发，但是化工生产过程有着很多的限制，因此需要先判断是在当前原材料和生产工艺条件下，任务是否能够完成。2.多是针对某一种具体应用提出来的，适用于特定的环境，通用性较差。3.通常都注重化学反应路径的选择，无法得出所有可能的分解方案，但是在化工生产过程中，不同的反应路径之间可能存在着很大的经济、环境效益差距，需要对不同的路径进行比较。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制基于递归分解化工生产问题中合成路径自动化生成方法。

本发明的技术方案是：

基于递归分解化工生产问题中合成路径自动化生成方法，其主要技术特征在于如下步骤：

(1)针对化工合成问题中，所涉及的材料进行形式化表示；将化工合成问题中，涉及到的反应物和生成物都统称为材料，并且这样的材料是可数的；定义一个二元组r＝<r_nam，r_num>，其中r表示系统中的一种材料情况，r_nam唯一标示材料r的种类，r_num表示材料r的数量；

(2)系统中所有种类的材料，都需要进行步骤(1)中形式的表示；R＝{r₁，r₂，...，r_N}，其中N表示该化工合成问题所涉及到的材料总种数；

(3)在步骤(2)基础上，用一个三元组对所能产生的反应进行形式化表示；trans＝<name，condition，input，output>；其中，name唯一标示该化学反应；condition表示该化学反应发生所需要的条件；input表示完成此反应需要消耗的反应物情况，是一个由r＝<r_nam，r_num>组成的集合，output表示完成此反应会产生的生成物情况，也是一个由r＝<r_nam，r_num>组成的集合；在很多情况下，不同化学反应的产物不交叉，因此对于任意两个不同化学反应transⁱ和trans^j，

(4)在步骤(2)、步骤(3)基础上，使用一种合成流程的有解性判断装置，来判断在当前原材料和可进行反应的限制下，目标产物是否可以通过一系列化工合成流程进行。

本发明的优点和效果在于考虑了实际生产情况中原料的种类和数量限制，设计了统一的形式化表示方法，可以更好的应用在不同条件的实际化工生产中。

本发明根据递归遍历算法，可以在判断能否分解之后，得到所有的分解方案，更好地满足后续路径的选择工作。

附图说明

图1——本发明合成流程的有解性判断装置的流程图。

图2——本发明合成流程的有解性判断装置流程图中子模块1流程图。

图3——本发明合成流程的有解性判断装置流程图中子模块2流程图。

具体实施方式

本发明的技术思路是：

设计一种化工合成问题领域的形式化材料及反应式表示方法，并基于递归函数设计了一种合成流程的有解性判断装置，可以来判断在当前的原材料和可进行反应的限制下，目标产物是否可以通过一系列化工合成流程生成；又设计了一种合成流程分解装置，对目标产物的合成流程进行分解，自动化的生成所有可能的合成路径。

下面具体说明本发明。