基于萃取精馏溶剂的分子设计

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1、霈需需稳⑧天津大謦中国近代第一所大学硕士学位论文一■■灌啊●0■爿j：■IE■●■●”■■_学科专业：化学工稗作者姓名：挛霞指导教师：宋海华教授天津大学研究生院2005年12月摘要本文针对近沸点或共沸物系萃取精馏溶剂的选择问题进行了计算机辅助分子设计。考虑到对环境的影响，设计中去掉了对环境有害的芳香官能团，所以本文以基团贡献法为基础，仅对于链状化合物和环状化合物以自适应的多目标遗传算法思想进行了设计。首先根据具体分离物系的要求利用溶剂的选择性对官能团进行预选，然后采用自适应的多目标遗传算法来解决分子的组合生成问题，能够有效地克服分子的“组合爆炸”问题。本文利用M

2、atlab语言强大的数值计算功能编写了自适应多目标遗传算法的分子设计程序。文中还提出以相对挥发度、溶解性、熔点、沸点和分子摩尔质量为遗传算法的多个目标来设计萃取精馏溶剂分子。运用该法对甲醇一丙酮体系(馏出物为丙酮)、甲醇一乙酸甲酯体系(馏出物为乙酸甲酯)和苯一环己烷体系(馏出物为环己烷)进行了萃取精馏溶剂的分子设计。还安装调试了一套汽液平衡釜实验装置，与气相色谱联合用于萃取精馏溶剂的实验研究。以1，4一丁二醇和二甲基亚砜为溶剂对甲醇一丙酮体系以及以乙二醇和二甲基亚砜为溶剂对甲醇一乙酸甲酯体系利用此装置进行了汽液平衡数据的测定工作。实验结果表明，本文所提出的萃取精

3、馏溶剂分子的设计方法是合理的，所编写的计算机程序是可靠实用的。关键词：萃取精馏溶剂；计算机辅助分子设计；遗传算法；基团贡献法。Acomputer-aidedmoleculardesign(CAMD)approachofsolventsforextractivedistillationisestablishedforthesystemsofcloseboilingcompoundsorazcotropes．AromaticgroupswhichhaveaharmfuleffectonenvironmentaregotridoffromMod．UNIFACgroup

4、s．Onthebasisofgroupcontributionmethod,chainhydrocarbonsandringcompoundsaledesignedwithadaptivemultipleobjectivesgeneticalgorithm(GA)．Firstlyaccordingtherequirementsofthespecialproblem，thelastedMod．UNIFACgroupsarepreselected．Andthenresolvetheproblemhowtocombinethegroupsintothemolecule

5、s、析madaptivemultipleobjectivesgeneticMgofithra．Themethodovercomesthecombinatorialexplosioninmoleculardesign．ThemoleculardesignprogrambasedonadaptivemultipleobjectivesGAiswritten谢t11Matlabllsillgitsstrongnumericalcalimlationfunction．Themultiplescreeningindexesofsolventsforextractivedi

6、stillationincluderelativevolatility，molecularweight，freezingpoint，boilingpointandsolventpower．SloventsofextractivedistillationforMethanol—acetone(distillateacetone)，methanol-methylacetate(distillatemethylacetate)andbenzene-eyclohexane(distillatecyclohexane)systemsaredesignedapplyingt

7、hismethod．apparatusforvapor-liquidequilibriumissetupwitllthegaschromatographytostudyofsolventsforextractivedistillation．Thevapor—liquidequilibriumofacetone—methanolandmethanol-methylacetatesystemsaremeasuredwitllthesolventsof1,4一butanediol，DMFOandglycol，DMFObythedevicerespectively．Th

8、eresultsindi