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萃取精馏萃取剂分子设计的研究

本文针对近沸程或共沸物系萃取精馏的萃取剂选择问题进行了计算机辅助分子设计。以基团贡献法为基础,对于链状化合物和环状化合物以遗传算法思想进行设计,对于单环芳香化合物采用枚举法进行设计。根据问题要求对最新的Mod.UNIFAC模型的基团进行预选分类。先提出了适应遗传算法分子设计的新基团编码方案;然后对基本遗传算子:选择、杂交、变异进行修正完善,并提出倒身和单性两个新的操作算子,以此来解决分子组合生成问题,该法有效地解决了分子组合爆炸问题。对于单环芳香化合物的枚举过程,将基团赋予级和类的概念,通过制定的级类限制规则来枚举分子。利用VC++语言中指针的灵活特性,将基于遗传算法思想的分子设计程序用其编写;利用Matlab语言强大的数值计算功能,将各种指标的计算用其编写;最后通过接口文件将这两部分有机地结合在一起。本文提出以相对挥发度、相对分子摩尔质量、熔点、沸点、共沸和稳定判断等为筛选指标进行分子设计;提出以选择度、热容、蒸发焓、粘度、溶  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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环境友好的分离过程溶剂的计算机辅助分子设计

化工生产中常遇到欲分离组分之间的相对挥发度接近1或形成共沸物的难分离物系,萃取精馏和液液萃取是常用且有效的方法,其中萃取剂的选择是关键。随着全球性污染问题的日益严峻,选择环境友好的萃取剂是今后溶剂选择发展的大趋势。本文提出了一种新的基于模拟退火算法和模糊综合评价的多目标优化方法,用于萃取精馏和液液萃取分离过程环境友好的溶剂的计算机辅助分子设计。首先针对萃取剂的评价具有多指标性和模糊性的特点,将模糊综合评价的方法用于萃取精馏溶剂和液液萃取萃取剂的评价,基于萃取剂的分离性能和环境性能,建立了的模糊综合评价隶属函数。其次,提出了改进的模拟退火算法,相对与传统的模拟退火算法,增加了记忆功能,能将搜索过程中最优的解保存下来,将所得的最终解与记忆器中的解比较取较优的作为最后结果,提高了算法的解的质量;使用加权后的综合目标函数进行多目标优化的考核,多次运行或并行该算法可得到Pareto边界上不同方向的Pareto最优解。再次,基于Mod.UN...  (本文共155页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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分离过程质量分离剂的计算机辅助分子设计

特殊精馏与液液萃取是分离液态难分混合物的重要方法,而质量分离剂的选择是实施分离的关键问题。本文就质量分离剂的选择展开研究,以Mod. UNIFAC基团贡献法和改进的遗传模拟退火混合算法(MGASA)为基础,提出了一种新的计算机辅助分子设计方法,解决了CAMD中的若干难点问题,具有重要的理论和应用价值。化工分离过程质量分离剂的计算机辅助分子设计方法(CAMD),一般是以基团贡献法为基础,先预选一定的基团,然后按照某种规则将基团组合成分子,并依据指定目标性质进行筛选。目前CAMD中存在两个难点,一是数学优化方法,即如何解决基团组合爆炸问题;二是分子合成方法,即如何避免基团组合过程中大量结构不完整、性质不稳定分子的生成问题。本文就上述两个方面提出了新的解决方法和比较完整的解决方案。对于数学优化方法,现行的CAMD方法中已采取了一些优化算法来避免组合爆炸问题,如遗传算法(GA)、模拟退火算法(SA)及禁忌搜索算法(TS),但上述方法均有...  (本文共156页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北工业大学
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离子液体作为萃取精馏质量分离剂的分子设计

离子液体具有低蒸汽压、高沸点、良好的热稳定性、高分离能力等诸多优点,使其在化学反应和化工分离过程中具有重要的应用前景。本文针对离子液体作为萃取精馏过程质量分离剂的选择问题,提出了一种基于COSMO-SAC模型的分子设计方法,并用汽液平衡实验进行验证。选择组成离子液体的24种阴离子和176种阳离子,计算其生成屏蔽电荷密度*,得到-图谱,建立离子液体阴离子和阳离子的-图谱数据库。利用COSMO-SAC模型计算得到物系中各组分在离子液体中的无限稀释活度系数,以选择性和溶解度为筛选指标进行离子液体的筛选,并用乙腈-水、环己烷-乙醇体系进行汽液平衡实验验证。针对乙腈-水物系,应用本文提出的分子设计方法筛选出选择性和溶解度均较高的三种离子液体:[EMIM]OAc、[4MePy]OAc、[HDMIM]OAc。实验测定了乙腈-水-离子液体体系的等压(101.3kPa)汽液平衡数据。结果表明:三种离子液体均能提高乙腈-水体系中乙腈的相对挥发度。当...  (本文共89页) 本文目录 | 阅读全文>>

华东理工大学
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萃取精馏过程溶剂筛选的分子设计方法研究

萃取精馏一般用于共沸或近沸程体系的分离,而溶剂的选择是至关重要的,本文采用计算机辅助分子设计的方法对溶剂进行选择。本文提出了一种新的选择萃取精馏溶剂的分子设计方法,该方法可以有效地缩小分子设计问题的规模。其特点是首先考察萃取剂基团在待分离体系中的选择性,结合Gani的官能团预选经验规则,对官能团做一个较全面的筛选;然后利用正规溶液理论,得到适合于分离物系的溶剂的溶解度参数范围。最后以碳酸二甲酯-甲醇共沸物为例,运用该理论选出适宜的萃取剂,并用Aspen plus化工模拟软件进一步验证该方法的准确性,通过过程模拟研究确定了碳酸二甲酯-甲醇物系萃取精馏分离的工艺操作条件和工艺参数。该方法有效地解决了分子设计过程中的“组合爆炸”问题,提高了萃取剂选择的有效性和准确性,为过程工艺开发和工业生产提供了理论基础。  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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离子液体萃取精馏的萃取剂分子设计

离子液体萃取精馏是分离共沸物或者近沸物体系的一种有效方法,其关键问题是离子液体萃取剂的选择。本文提出了一种基于遗传算法和UNIFAC模型的计算机辅助分子设计方法,针对乙酸乙酯-乙醇共沸体系,筛选出合适的离子液体萃取剂,并进行实验验证。评估了两种采用COSMO-SAC模型计算有机溶质在离子液体中无限稀活度系数的方法,这两种方法的对数平均绝对偏差分别为0.64和0.59。利用COSMO-SAC模型计算所得到的有机溶质在离子液体中的无限稀活度系数数据,拟合离子液体基团的UNIFAC基团参数。提出了一种离子液体萃取剂的计算机辅助分子设计方法。针对被分离体系,先进行UNIFAC基团的初选,然后采用遗传算法进行离子液体萃取剂分子设计。在分子设计中,采用S型评价函数,对离子液体萃取剂的选择性和溶解性进行综合评价。遗传算法采用符号编码,利用选择,交叉和变异算子进行离子液体萃取剂的优化。针对离子液体的结构,提出了判断离子液体分子可行性的规则以及不...  (本文共89页) 本文目录 | 阅读全文>>