探究基于自适应遗传算法的萃取精馏过程的萃取剂分子设计

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1、天津大学硕士学位论文基于自适应遗传算法的萃取精馏过程的萃取剂分子设计姓名：樊国帅申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：崔现宝20090501中文摘要针对近沸或共沸物系萃取精馏的萃取剂选择问题，本文提出了一种基于自适应遗传算法的计算机辅助分子设计方法，并通过汽液平衡实验和间歇萃取精馏实验进行了验证。针对被分离体系，利用基团贡献法选择萃取剂的有效基团，对用于分子设计的UNIFAC基团进行预选，除去了相关度较小的基团，解决了分子设计中的组合爆炸问题；然后将自适应遗传算法用于分子设计中，使交叉概率和变异概率根据

2、适应度值自动调整，弥补了遗传算法自身的一些缺陷。根据分子设计的实际问题，采用了符号型编码，改进了交叉算子进行了深度交叉，采用了精英选择策略，并将Marcoulaki用于模拟退火中的分子构建方法，引入到遗传算法中，对其构建理论改进后，形成了比较适合遗传算法的分子修复理论，使用该理论来修复交叉、变异中产生的不合理分子。将高斯型函数和S型函数引入到评价函数中去，对设计分子的选择性和溶解度进行了综合的评价。应用该分子设计方法，为乙醇一对二甲苯体系和异丙醇．水体系，选择了有效的萃取剂。测定了乙醇．对二甲苯．对二乙基苯

3、体系的相平衡关系，并回归出了NRTL方程参数，研究了两个体系在加入萃取剂前后的相平衡关系。分别以对二乙基苯和乙二醇为萃取剂，进行了乙醇一对二甲苯和异丙醇一水的间歇萃取精馏实验。实验结果表明，该分子设计方法是有效的。关键词：萃取剂选择，基团预选，UNIFAC，自适应遗传算法，汽液相平衡，间歇萃取精馏ABSTRACTAcomputer-aidedmoleculardesignmethodbasedonadaptivegeneticalgorithmWaSproposedforthesolventselectio

4、ninextractivedistillation,andthismethodwasverifiedbyvapor-liquidequilibriumexperimentandbatchextractivedistillationprocess．Inordertoavoidcombinatorialexplosion,effectiveUNIFACgroupswerepre--selectedusingGroup·-contributionmethod，accordingtothemixturetobese

5、parated．AdaptivegeneticalgorithmWasadoptedtomoleculardesign，SOthattheprobabilityofcrossoverandmutationaleadjustedonthebasisofthefitness．Inadaptivegeneticalgorithm，symbolcodingschemeandelitismselectionschemewereadopted，andthe·crossoveroperatorWasimprovedtoc

6、arryoutadeepcrossover．MoleculargenerationmethodproposedbyMarcoulakiforsimulatedannealingWasimprovedtoadaptthegeneticalgorithm，andamolecularmodificationmethodforgeneticalgorithmwasproposedtomodifytheunfeasiblemoleculesgeneratedincrossoverandmutation．Selecti

7、vityandsolubilityofthedesignedmoleculeswereevaluatedusingS-shapefunctionandtheGaussfunction．Thesolventsfortheseparationofethanol-p—dimethylbenzeneandisopropanol—waterbyextractivedistillationwereselectedbythismoleculardesignmethod，effectivesolventswereobtai

8、ned．Vapor-liquidequilibriaofethanol—P-dimethylbenzene-P—diethylbenzeneweremeasuredbyequilibriumstill，andtheparametersofNRTLequationwerecorrelated．111eeffectsofsolventsonvapor-liquidequilibriumofethanol-p·dime