专利名称：一种利用遗传算法设计和筛选异丙醇-水体系萃取精馏溶剂方法
技术领域：
本发明涉及一种设计和筛选异丙醇-水体系萃取精馏溶剂方法，尤其是一种利用遗传算法设计和筛选异丙醇- 水体系萃取精馏溶剂方法。
背景技术：
异丙醇是重要的化工产品和原料，主要用于制药、化妆品、塑料、香料、涂料等，有效地将大量形成共沸物的异丙醇和水分离并回收是降低企业生产成本的关键之一。目前工业上主要采用苯分离异丙醇-水共沸物，所得异丙醇纯度不高且苯对人体有害，不能达到直接应用的标准。目前，设计和筛选异丙醇-水体系萃取精馏溶剂传统采用实验方法和性质约束法。实验方法主要是测定气液平衡数据或者是无限稀释的活度系数来初步筛选溶齐IJ，这种方法比较准确，但是十分费时和昂贵，周期较长；性质约束法，则仅仅根据理论预测筛选和改性萃取剂，但是由于萃取精馏中分子间作用力的复杂性，目前预测法尚不完善，由预测法得出的结果，还需要实验进行验证和确定。因而，有必要研究一种新的异丙醇-水萃取精馏萃取剂的萃取方法，能够避免传统筛选方法的不足，使萃取精馏萃取剂的选择更加方便、快捷有效。同时为化工过程模拟软件提供萃取剂设计初值，从而减少过程设计中的盲目性和不全面性，加快过程的开发速度，进而提高经济效益，为其它分子设计领域提供借鉴。
发明内容
为解决上述问题，本发明有必要研究一种新的异丙醇-水萃取精馏萃取剂的萃取方法，能够避免传统筛选方法的不足，使萃取精馏萃取剂的选择更加方便、快捷有效。一种利用遗传算法设计和筛选异丙醇-水体系萃取精馏溶剂方法，其主要包括以下步骤(I)基团选取以UNIFAC基团贡献表为基础设计分子，考虑异丙醇-水体系具体特征，删去了基团贡献表中的一些基团和分子；(2)初始个体的生成以选取基团为基础，生成一些比较简单的萃取剂作为异丙醇-水体系萃取剂设计的基础；(3)对萃取剂优劣进行判断异丙醇-水体系萃取剂筛选主要指标为相对挥发度，溶解性，熔点，沸点及相对分子量，从这五个方面对设计出的萃取剂进行评价；(4)对产生的种群进行遗传操作算子的运作对设计出的分子采用遗传操作算子进行优化，优化后的结果必须与种群中已有萃取剂进行重复性检查和是否含有相互作用参数检查，通过检查后的萃取剂才能进入新一代种群中；(5)收敛性判断对产生的新的种群是否收敛进行判断，若未能得到全局最优解，返至步骤(3)和步骤(4)，直至得到全局最优解；(6)根据评价模型对萃取剂排序以模糊数学为基础，综合萃取剂的分离效果、经济效益和完全使用的模糊综合评价模型对萃取剂进行排序，从而得到性能全面的萃取剂，为工业生产提供一些候选溶剂。其中，步骤(4)中所述遗传操作算子采用选择算子、交叉算子、突变算子。
步骤(5)中所述模糊综合评价模型为包含选择性30%、溶解性30%、粘度15%、热容10%、沸点10%和分子量5%六个因素的评价模型。所述设计和筛选异丙醇_水体系萃取精懼溶剂方法米用FORTRAN语目编写。本发明的优点为能够避免传统筛选方法费时费力的缺陷，使萃取精馏萃取剂的选择更加方便、快捷有效，为工业生产和工业设计提供了候选萃取剂和计算数据。
图I是本发明的流程示意图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明进行具体介绍如下一种利用遗传算法设计和筛选异丙醇-水体系萃取精馏溶剂方法，采用FORTRAN编写，包括以下步骤(I)基团选取选取了 Gmehling设计的基于预测活度系数的UNIFAC基团贡献表中部分基团。将选出的基团和单分子按照分子合成的要求分类。舍去不稳定的不饱和键基团，舍去缺少相互作用参数的基团及一些不恰当的分子，预选基团如表I所示。表I异丙醇-水体系萃取精馏萃取剂设计预选基团表
权利要求
1.ー种利用遗传算法设计和筛选异丙醇-水体系萃取精馏溶剂方法，其特征在干，包括以下步骤 (1)基团选取 以UNIFAC基团贡献表为基础设计分子，考虑异丙醇-水体系具体特征，删去了基团贡献表中的一些基团和分子； (2)初始个体的生成 以选取基团为基础，生成ー些比较简单的萃取剂作为异丙醇-水体系萃取剂设计的基础； (3)对萃取剂优劣进行判断 异丙醇-水体系萃取剂筛选主要指标为相对挥发度，溶解度，熔点，沸点及相对分子量，从这五个方面对设计出的萃取剂进行评价； (4)对产生的种群进行遗传操作算子的运作 对设计出的分子采用遗传操作算子进行优化，优化后的结果必须与种群中已有萃取剂进行重复性检查和是否含有相互作用參数检查，通过检查后的萃取剂才能进入新一代种群中； (5)收敛性判断 对产生的新的种群是否收敛进行判断，若未能得到全局最优解，返至步骤(3)和步骤(4)，直至得到全局最优解； (6)根据评价模型对萃取剂排序 以模糊数学为基础，综合萃取剂的分离效果、经济效益和完全使用的模糊综合评价模型对萃取剂进行排序，从而得到性能全面的萃取剂，为エ业生产提供一些候选溶剤。
2.根据权利要求I所述ー种利用遗传算法设计和筛选异丙醇-水体系萃取精馏溶剂方法，其特征在于步骤(4)中所述遗传操作算子采用选择算子。
3.根据权利要求I所述ー种利用遗传算法设计和筛选异丙醇-水体系萃取精馏溶剂方法，其特征在于步骤(4)中所述遗传操作算子采用交叉算子。
4.根据权利要求I所述ー种利用遗传算法设计和筛选异丙醇-水体系萃取精馏溶剂方法，其特征在于步骤(4)中所述遗传操作算子采用突变算子。
5.根据权利要求I所述ー种利用遗传算法设计和筛选异丙醇-水体系萃取精馏溶剂方法，其特征在于步骤(5)中所述模糊综合评价模型为包含选择性30%、溶解性30%、粘度15%、热容10%、沸点10%和分子量5%六个因素的评价模型。
6.根据权利要求I所述ー种利用遗传算法设计和筛选异丙醇-水体系萃取精馏溶剂方法，其特征在于所述设计和筛选异丙醇-水体系萃取精馏溶剂方法采用FORTRAN语言编写。
全文摘要
一种利用遗传算法设计和筛选异丙醇-水体系萃取精馏溶剂方法，其特征在于，包括以下步骤(1)基团选取；(2)初始个体的生成；(3)对萃取剂优劣进行判断；(4)对产生的种群进行遗传操作算子的运作；(5)收敛性判断，得到全局最优解；(6)根据评价模型对萃取剂排序。本发明的优点为能够避免传统筛选方法费时费力的缺陷，使萃取精馏萃取剂的选择更加方便、快捷有效，为工业生产和工业设计提供了候选萃取剂和计算数据。
文档编号G06N3/12GK102731249SQ20121024321
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者吴莉莉, 王颖 申请人:南京化工职业技术学院