在目前全球市场竞争越来越激烈的情况下，如何合理地优化产品方案和操作方案，以降低生产成本、提高产品质量，获得更好的经济效益，是企业亟待解决的问题。轻烃回收系统庞大，工艺流程复杂，约束条件很多，从整个大系统的角度去求解优化问题存在很大困难。分馏过程(包括辅助系统)是轻烃回收工艺中的一个重要环节，其能耗占整个轻烃回收过程的大部分，进行分馏过程的操作优化，对整个轻烃回收系统的优化能起到决定性的作用。 在过程优化技术上，以严格机理模型为基础的流程工业大规模优化是国际上一致公认的主流发展方向。但是对象的高度复杂性、强非线性、强关联性、不确定性等特点，使流程工业大规模优化无论在理论研究，还是在实际应用上都面临巨大困难。本文建立了分馏过程模型，并从不同调优方式的角度出发，对严格机理模型进行了一定的技术处理，采用多种建模和多种优化手段来解决了轻烃回收分馏过程的稳态操作优化问题，拟定了一套通过计算而达到操作优化的技术。 具体来说，本文的主要研究工作包括： (1) 针对某典型的轻烃回收系统的工艺技术，进行了深入细致的分析，确定了研究对象一分馏过程的可控自变量集、因变量集和需要优化的目标函数的组织； (2) 系统研究了过程系统模型的建立及求解方法，利用序贯模块法对过程进行了模拟计算，对过程模型进行了验证； (3) 利用过程模型进行模拟计算，将计算结果进行多元线性回归分析，建立了基于机理分析的“映射模型”。为了保证映射模型能较好地反应实际机理过程，进行了模拟计算方案的均匀设计和逐步回归分析方法； (4) 对过程的严格机理模型进行了简化，得到“准严格机理模型”，大大降低了过程模型的变量维数和方程维数，从而降低了相应的优化模型求解难度，使优化计算变得实际可行； (5) 对结合预处理过程的稀疏SQP算法及理论作了详细的论述，研究了该算法的实现。对其在分馏塔的操作优化问题上的应用进行了验证，并将该算法引入到轻烃回收分馏过程的大规模优化求解问题中； (6) 对不同模型的优化命题采用了不同的优化算法进行寻优，对优化结果进行了分析对比，从而得到不同的优化策略。