均匀设计方法在化工工艺条件优化及催化剂研制中的应用.pdf

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1、第42卷第1期化工技术与开发Vo1．42No．12013年1月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryJan．2013均匀设计方法在化工工艺条件优化及催化剂研制中的应用吴卫，石绍军f湖南化工职业技术学院化工系，湖南株洲412004)摘要：简单介绍了均匀试验设计的方法、均匀设计表及其特点、均匀设计法的试验安排基本步骤及均匀设计的数据处理，综述了均匀设计法在化学化工领域工艺条件的优化、配方的选择、催化剂的研制，分析方法的建立中的应用。关键词：均匀设计；工艺条件；应用中图分类号：TQ016文献标识码：A文章编号：1671-

2、99o5(2o13)01-0018-03在科学研究和产品的生产管理实践中，为了提特卡罗方法的范畴。均匀设计只考虑试验点在试验高产品的质量和产量，降低原材料等资源消耗，开范围内均匀散布，挑选试验代表点的出发点是“均发设计研制新产品，都需要做各种实验。通过尽量匀分散”，而不考虑“整齐可比”，可使每个因素的每少次试验，达到较好的试验效果，是科学家们不断探个水平做一次且仅做一次试验，任两个因素的试验索和研究的问题。正确的试验方案设计及试验结果点在平面的格子点上，每行每列有且仅有一个试验的分析，不仅可以减少试验的次数，缩短试验时间，点，因而其试验次数比正交设计明显减

3、少，使得均匀节省人力和物力，而且可以迅速得到正确的结论和设计特别适合于多因素多水平的试验和系统模型完试验结果，事半功倍。在化学化工试验中经常遇到全未知的情况。例如，当试验中m个因素，每个因的是多因素多水平的试验设计，对此以往通常采用素有n个水平时，如果进行全面试验，共有n种组正交设计法。合，正交设计是从这些组合中挑选出n个试验，而均匀设计法是继优选法和正交法之后，由中均匀设计是利用数论中的一致分布理论选取n个点国科学院应用数学所方开泰研究员和王元院士于试验，而且应用数论方法使试验点在积分范围内散1978年提出的一种试验设计方法，是一种近年在我布得十分均匀，

4、只做n个试验。国兴起的新型实验设计方法。该方法不考虑“整齐1．2均匀设计表及其特点可比”，而让试验点在试验范围内充分“均匀分散”，为了便于进行均匀试验，方开泰研究员于1994它的试验次数较少。如某项试验影响因素有5个，年精心构造了一套试验表，利用试验表来安排试水平数为10个，则全面试验次数为10次，即做10验。均匀设计和正交设计相似，均匀设计表的代号万次试验；正交设计试验次数为10次，即做100次(或(中的“U”表示均匀设计，“n”表示试验；而均匀设计试验次数为10次，可见其优越性要做n次试验，“q”表示每个因素有q个水平，“s”非常突出。是表中列的数目，

5、表示最多可安排s个因素，的右上角的“代表不同类型的均匀设计表。例如1均匀设计卜4U6(64)表示要做6次试验，每个因素有6个水平，该1．1均匀设计法表有4列。通常带“号的均匀设计表有更好的均匀设计的数学原理是数论中的一致分布理均匀性，应优先选用。当试验次数n给定时，通常论，此方法借鉴“近似分析中的数论方法”这一领域Un(q)比U*n(q)表能排更多的因素。所以当因素S的研究成果，将数论与多元统计相结合，是属于伪蒙较大且超过U*n(q3表的使用范围时，可用Un(q3表。基金项目：湖南省教育厅科学研究课题(课题批准号：12C1046)作者简介：吴卫(1967．

6、)，湖南安化人，副教授，高级工程师(研究员级)，主要从事氯甲苯及其下游产品的研究开发，电话：13873326162，E—mail：wuwei67@163．com收稿日期：2012．11-07第l期吴卫等：均匀设计方法在化工工艺条件优化及催化剂研制中的应用19均匀设计有其独特的试验点的布置方式，均匀设计分会还编制了一套软件《均匀设计与统计调优设计表的特点表现在以下几方面：(1)每个因素的软件包》供试验设计和数据处理、分析使用，非常方每个水平只做一次试验。(2)任两个因素的试验点便。线性回归模型、二次回归模型、非线性回归模型，画在平面的格子上，每行每列有且仅有

7、一个试验点。以及各种选择回归变点的方法，也有利用多元样条(3)均匀设计表任两列组成的试验方案一般是不平函数技术、小波理论、人工神经网络模型常应用于试等的，使用均匀设计不能随意排列，应当挑选均匀性验设计和数据分析，具体选择何种模型要根据实际较好的列。每个均匀设计表都附带一个使用表，具试验的性质来确定，利用回归分析得出的模型，即可体试验时，应按均匀设计表的使用表来安排试验，均进行影响因素的重要性分析及新条件试验的结果估匀设计时，只有遵循使用表的规定，才能达到好的效算、预报和最优化。果。(4)均匀设计表中各列的因素水平不能象正交2在催化剂研制中的应用表那样可以任

8、意改变次序，而只能按照原来的顺序进行平滑，运用“均匀设计法”时，试