分離過程溶劑的計算機輔助分子設(shè)計.pdf

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

2、生所有的烷烴,環(huán)烷烴,芳香烴分子；接著用功能基團代替上述烴類分子中相應(yīng)的骨架基團,產(chǎn)生其它分子；最后用基團貢獻法計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的種類不會超過三種,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)則生成分子會出現(xiàn)形如CH<,3>CO(OOCCH<,3>)這類的不合理組合,因此有必要對八角規(guī)則進行修正.考慮到基團上自由價鍵的不同性質(zhì),將它們分

3、成兩類,一類是碳原子上的自由價鍵,為不受限價鍵；一類是其它原子上的自由價鍵,為受限價鍵.因為不受限價鍵能和任意自由價鍵連接,而受限價鍵只能和不受限價鍵連接,所以對于鏈狀分子,只要在原始八角規(guī)則的基礎(chǔ)上引入不受限價鍵總數(shù)應(yīng)不小于受限價鍵總數(shù)的限制就能保證價鍵的匹配,消除不合理的組合；對于含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的分子,可以把整個環(huán)結(jié)構(gòu)看成一個基團,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、方法來對它們進行評價.為此,我們提出了綜合評價策略.在綜合評價策略中,首先按照含有功能基團的種類數(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的溶劑,制造成本相對低廉,工業(yè)應(yīng)用潛力大,應(yīng)該重點考慮；其余的溶劑為次要溶劑,價格相對昂貴,工業(yè)應(yīng)用有一定的限制,只能作為主要溶劑的補充.將溶劑分類后,我們引入多目標(biāo)決策理論來評價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