專利名稱：一種利用遺傳算法設(shè)計(jì)和篩選異丙醇-水體系萃取精餾溶劑方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)計(jì)和篩選異丙醇-水體系萃取精餾溶劑方法，尤其是一種利用遺傳算法設(shè)計(jì)和篩選異丙醇- 水體系萃取精餾溶劑方法。
背景技術(shù)：
異丙醇是重要的化工產(chǎn)品和原料，主要用于制藥、化妝品、塑料、香料、涂料等，有效地將大量形成共沸物的異丙醇和水分離并回收是降低企業(yè)生產(chǎn)成本的關(guān)鍵之一。目前工業(yè)上主要采用苯分離異丙醇-水共沸物，所得異丙醇純度不高且苯對(duì)人體有害，不能達(dá)到直接應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。目前，設(shè)計(jì)和篩選異丙醇-水體系萃取精餾溶劑傳統(tǒng)采用實(shí)驗(yàn)方法和性質(zhì)約束法。實(shí)驗(yàn)方法主要是測定氣液平衡數(shù)據(jù)或者是無限稀釋的活度系數(shù)來初步篩選溶齊IJ，這種方法比較準(zhǔn)確，但是十分費(fèi)時(shí)和昂貴，周期較長；性質(zhì)約束法，則僅僅根據(jù)理論預(yù)測篩選和改性萃取劑，但是由于萃取精餾中分子間作用力的復(fù)雜性，目前預(yù)測法尚不完善，由預(yù)測法得出的結(jié)果，還需要實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證和確定。因而，有必要研究一種新的異丙醇-水萃取精餾萃取劑的萃取方法，能夠避免傳統(tǒng)篩選方法的不足，使萃取精餾萃取劑的選擇更加方便、快捷有效。同時(shí)為化工過程模擬軟件提供萃取劑設(shè)計(jì)初值，從而減少過程設(shè)計(jì)中的盲目性和不全面性，加快過程的開發(fā)速度，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益，為其它分子設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供借鑒。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明有必要研究一種新的異丙醇-水萃取精餾萃取劑的萃取方法，能夠避免傳統(tǒng)篩選方法的不足，使萃取精餾萃取劑的選擇更加方便、快捷有效。一種利用遺傳算法設(shè)計(jì)和篩選異丙醇-水體系萃取精餾溶劑方法，其主要包括以下步驟(I)基團(tuán)選取以UNIFAC基團(tuán)貢獻(xiàn)表為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分子，考慮異丙醇-水體系具體特征，刪去了基團(tuán)貢獻(xiàn)表中的一些基團(tuán)和分子；(2)初始個(gè)體的生成以選取基團(tuán)為基礎(chǔ)，生成一些比較簡單的萃取劑作為異丙醇-水體系萃取劑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)；(3)對(duì)萃取劑優(yōu)劣進(jìn)行判斷異丙醇-水體系萃取劑篩選主要指標(biāo)為相對(duì)揮發(fā)度，溶解性，熔點(diǎn)，沸點(diǎn)及相對(duì)分子量，從這五個(gè)方面對(duì)設(shè)計(jì)出的萃取劑進(jìn)行評(píng)價(jià)；(4)對(duì)產(chǎn)生的種群進(jìn)行遺傳操作算子的運(yùn)作對(duì)設(shè)計(jì)出的分子采用遺傳操作算子進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的結(jié)果必須與種群中已有萃取劑進(jìn)行重復(fù)性檢查和是否含有相互作用參數(shù)檢查，通過檢查后的萃取劑才能進(jìn)入新一代種群中；(5)收斂性判斷對(duì)產(chǎn)生的新的種群是否收斂進(jìn)行判斷，若未能得到全局最優(yōu)解，返至步驟(3)和步驟(4)，直至得到全局最優(yōu)解；(6)根據(jù)評(píng)價(jià)模型對(duì)萃取劑排序以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，綜合萃取劑的分離效果、經(jīng)濟(jì)效益和完全使用的模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)萃取劑進(jìn)行排序，從而得到性能全面的萃取劑，為工業(yè)生產(chǎn)提供一些候選溶劑。其中，步驟(4)中所述遺傳操作算子采用選擇算子、交叉算子、突變算子。
步驟(5)中所述模糊綜合評(píng)價(jià)模型為包含選擇性30%、溶解性30%、粘度15%、熱容10%、沸點(diǎn)10%和分子量5%六個(gè)因素的評(píng)價(jià)模型。所述設(shè)計(jì)和篩選異丙醇_水體系萃取精懼溶劑方法米用FORTRAN語目編寫。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為能夠避免傳統(tǒng)篩選方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺陷，使萃取精餾萃取劑的選擇更加方便、快捷有效，為工業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)設(shè)計(jì)提供了候選萃取劑和計(jì)算數(shù)據(jù)。


圖I是本發(fā)明的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體介紹如下一種利用遺傳算法設(shè)計(jì)和篩選異丙醇-水體系萃取精餾溶劑方法，采用FORTRAN編寫，包括以下步驟(I)基團(tuán)選取選取了 Gmehling設(shè)計(jì)的基于預(yù)測活度系數(shù)的UNIFAC基團(tuán)貢獻(xiàn)表中部分基團(tuán)。將選出的基團(tuán)和單分子按照分子合成的要求分類。舍去不穩(wěn)定的不飽和鍵基團(tuán)，舍去缺少相互作用參數(shù)的基團(tuán)及一些不恰當(dāng)?shù)姆肿?，預(yù)選基團(tuán)如表I所示。表I異丙醇-水體系萃取精餾萃取劑設(shè)計(jì)預(yù)選基團(tuán)表
權(quán)利要求
1.ー種利用遺傳算法設(shè)計(jì)和篩選異丙醇-水體系萃取精餾溶劑方法，其特征在干，包括以下步驟 (1)基團(tuán)選取 以UNIFAC基團(tuán)貢獻(xiàn)表為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分子，考慮異丙醇-水體系具體特征，刪去了基團(tuán)貢獻(xiàn)表中的一些基團(tuán)和分子； (2)初始個(gè)體的生成 以選取基團(tuán)為基礎(chǔ)，生成ー些比較簡單的萃取劑作為異丙醇-水體系萃取劑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)； (3)對(duì)萃取劑優(yōu)劣進(jìn)行判斷 異丙醇-水體系萃取劑篩選主要指標(biāo)為相對(duì)揮發(fā)度，溶解度，熔點(diǎn)，沸點(diǎn)及相對(duì)分子量，從這五個(gè)方面對(duì)設(shè)計(jì)出的萃取劑進(jìn)行評(píng)價(jià)； (4)對(duì)產(chǎn)生的種群進(jìn)行遺傳操作算子的運(yùn)作 對(duì)設(shè)計(jì)出的分子采用遺傳操作算子進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的結(jié)果必須與種群中已有萃取劑進(jìn)行重復(fù)性檢查和是否含有相互作用參數(shù)檢查，通過檢查后的萃取劑才能進(jìn)入新一代種群中； (5)收斂性判斷 對(duì)產(chǎn)生的新的種群是否收斂進(jìn)行判斷，若未能得到全局最優(yōu)解，返至步驟(3)和步驟(4)，直至得到全局最優(yōu)解； (6)根據(jù)評(píng)價(jià)模型對(duì)萃取劑排序 以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，綜合萃取劑的分離效果、經(jīng)濟(jì)效益和完全使用的模糊綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)萃取劑進(jìn)行排序，從而得到性能全面的萃取劑，為エ業(yè)生產(chǎn)提供一些候選溶剤。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種利用遺傳算法設(shè)計(jì)和篩選異丙醇-水體系萃取精餾溶劑方法，其特征在于步驟(4)中所述遺傳操作算子采用選擇算子。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種利用遺傳算法設(shè)計(jì)和篩選異丙醇-水體系萃取精餾溶劑方法，其特征在于步驟(4)中所述遺傳操作算子采用交叉算子。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種利用遺傳算法設(shè)計(jì)和篩選異丙醇-水體系萃取精餾溶劑方法，其特征在于步驟(4)中所述遺傳操作算子采用突變算子。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種利用遺傳算法設(shè)計(jì)和篩選異丙醇-水體系萃取精餾溶劑方法，其特征在于步驟(5)中所述模糊綜合評(píng)價(jià)模型為包含選擇性30%、溶解性30%、粘度15%、熱容10%、沸點(diǎn)10%和分子量5%六個(gè)因素的評(píng)價(jià)模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種利用遺傳算法設(shè)計(jì)和篩選異丙醇-水體系萃取精餾溶劑方法，其特征在于所述設(shè)計(jì)和篩選異丙醇-水體系萃取精餾溶劑方法采用FORTRAN語言編寫。
全文摘要
一種利用遺傳算法設(shè)計(jì)和篩選異丙醇-水體系萃取精餾溶劑方法，其特征在于，包括以下步驟(1)基團(tuán)選??；(2)初始個(gè)體的生成；(3)對(duì)萃取劑優(yōu)劣進(jìn)行判斷；(4)對(duì)產(chǎn)生的種群進(jìn)行遺傳操作算子的運(yùn)作；(5)收斂性判斷，得到全局最優(yōu)解；(6)根據(jù)評(píng)價(jià)模型對(duì)萃取劑排序。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為能夠避免傳統(tǒng)篩選方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺陷，使萃取精餾萃取劑的選擇更加方便、快捷有效，為工業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)設(shè)計(jì)提供了候選萃取劑和計(jì)算數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G06N3/12GK102731249SQ20121024321
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者吳莉莉, 王穎 申請(qǐng)人:南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院