分離過程溶劑的計(jì)算機(jī)輔助分子設(shè)計(jì).pdf

1、本文對(duì)分離過程溶劑的計(jì)算機(jī)輔助分子設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳盡的研究,提出了新的分子設(shè)計(jì)方法:分類枚舉法；新的分離過程溶劑評(píng)價(jià)策略:綜合評(píng)價(jià)策略,并將分類枚舉法推廣應(yīng)用于加熱介質(zhì)和制冷劑的計(jì)算機(jī)輔助分子設(shè)計(jì),取得了良好的效果. 在分類枚舉法中,我們先將分子設(shè)計(jì)涉及的所有基團(tuán)分成兩類:骨架基團(tuán)和功能基團(tuán),前者是那些能夠構(gòu)成烷烴,環(huán)烷烴和芳香烴的基團(tuán)；后者為除去前者后剩余的其它基團(tuán).然后在一定基團(tuán)總數(shù)的約束下用枚舉法列舉全部可能的骨架基團(tuán)組合,產(chǎn)

2、生所有的烷烴,環(huán)烷烴,芳香烴分子；接著用功能基團(tuán)代替上述烴類分子中相應(yīng)的骨架基團(tuán),產(chǎn)生其它分子；最后用基團(tuán)貢獻(xiàn)法計(jì)算得到的所有分子的性質(zhì),從而得到滿足要求的溶劑分子.由于工業(yè)成本的約束,溶劑分子中功能基團(tuán)的種類不會(huì)超過三種,因此分類枚舉法可以避免組合爆炸問題. 另外,由于單純依靠八角規(guī)則生成分子會(huì)出現(xiàn)形如CH<,3>CO(OOCCH<,3>)這類的不合理組合,因此有必要對(duì)八角規(guī)則進(jìn)行修正.考慮到基團(tuán)上自由價(jià)鍵的不同性質(zhì),將它們分

3、成兩類,一類是碳原子上的自由價(jià)鍵,為不受限價(jià)鍵；一類是其它原子上的自由價(jià)鍵,為受限價(jià)鍵.因?yàn)椴皇芟迌r(jià)鍵能和任意自由價(jià)鍵連接,而受限價(jià)鍵只能和不受限價(jià)鍵連接,所以對(duì)于鏈狀分子,只要在原始八角規(guī)則的基礎(chǔ)上引入不受限價(jià)鍵總數(shù)應(yīng)不小于受限價(jià)鍵總數(shù)的限制就能保證價(jià)鍵的匹配,消除不合理的組合；對(duì)于含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的分子,可以把整個(gè)環(huán)結(jié)構(gòu)看成一個(gè)基團(tuán),將分子化為鏈狀來處理. 由于分類枚舉法通常能夠找到多種滿足要求的分離過程溶劑,因此有必要提出一種

4、方法來對(duì)它們進(jìn)行評(píng)價(jià).為此,我們提出了綜合評(píng)價(jià)策略.在綜合評(píng)價(jià)策略中,首先按照含有功能基團(tuán)的種類數(shù)目將溶劑分為主要溶劑和次要溶劑,主要溶劑是那些含有不多于一種功能基團(tuán)的溶劑,制造成本相對(duì)低廉,工業(yè)應(yīng)用潛力大,應(yīng)該重點(diǎn)考慮；其余的溶劑為次要溶劑,價(jià)格相對(duì)昂貴,工業(yè)應(yīng)用有一定的限制,只能作為主要溶劑的補(bǔ)充.將溶劑分類后,我們引入多目標(biāo)決策理論來評(píng)價(jià)每種溶劑的分離性能,篩選有工業(yè)應(yīng)用前景的溶劑.在此過程中,利用轉(zhuǎn)換函數(shù)消除了表征分離性能的各個(gè)