用超声衰减谱测量层状双金属氢氧化物粒度分布的方法

层状双金属氢氧化物(LDHs)作为一种性能优良的非贵金属电催化剂,在提高析氧反应速率、降低制氢成本等方面具备巨大优势,其粒度大小直接影响催化活性位点的有效暴露面积和本征结构,很大程度上决定了LDHs电催化析氧反应的活性时间和催化效率.因此,实现对LDHs粒度分布的在线检测对LDHs的合成控制与活性提升具有重要意义.根据LDHs粒度小、形貌特殊的特点,本文建立了一种基于超声衰减谱在线测量其在悬浮体系中粒度分布(PSD)的方法,该方法在LDHs粒度表征领域的应用尚属首次.利用超声衰减谱法对LDHs悬浮体系粒度分布进行测量的最大难点是传统ECAH模型需要首先已知难以获得的体系分散相和连续相的物性参数.本文采用主成分分析(PCA)结合误差反向传播(BP)神经网络建立了预测模型,并引入遗传算法(GA)对模型进行优化,解决了超声衰减谱法的难点,通过CoFeAl-LDH悬浮体系进行了验证.结果表明,PCA-GA-BP神经网络能有效对LDHs在悬浮体系中的粒度分布进行在线预测,预测值与真实值的峰形重合度高,峰高偏差小,两者的均方误差MSE为0.1497,模型拟合优度R2=0.9768,说明该方法可作为在线测量LDHs粒度分布的有效方式.

利格列汀多晶型研究

研究了利格列汀复杂的晶型现象及其晶格中的构象变化.通过培养利格列汀的单晶并进行X射线单晶衍射分析,首次得到了包括晶型A在内的3种晶体结构;结合文献已报道的2种晶体结构,分析了各晶体结构的特点及其晶格中的分子构象.研究结果表明,5种晶体里存在晶型A和晶型F两种晶型,其中晶型F为准多晶型,可以包含多种溶剂,形成通道型溶剂合物,其晶格参数随包含的溶剂略有变化.晶型A的构象与晶型F的构象存在较高能垒,导致2种晶型难以互相转化.晶型F不同溶剂合物之间的分子构象并不完全相同,在粉末X射线衍射(PXRD)谱图上也有显著差异.最后,通过混悬转晶和热分析等方法研究了晶型之间的转化关系.

浮阀塔板泄漏速率的一个通用关联式

在F-1,V-4型浮阀塔板沿板泄漏速率分布的实验基础上,提出了一个同时适用于锥心及A型浮阀塔板的泄漏速率通用关联式,便于计算机工程计算.

炼油厂大型原油常减压蒸馏装置的建模与仿真

以沿海某新建炼油厂的原油常减压蒸馏装置为对象,研制开发了仿集散型原油常减压蒸馏装置仿真培训系统。用假多元系方法建立了通用模型塔的动态数学模型,每两条侧线之间的数层塔板或一段填料用一个分离级来处理,由此所引起的误差用级效率来校正。该系统已成功地用于该厂开工前的培训工作。

炼油蒸馏塔板选型和设计的专家系统

本文提出的塔板选型是一个经验规则、模糊综合评判与设计计算对比相结合的过程.对18种塔板就11个因素的对比作了综述.在此基础上建立了一个蒸馏塔板选型和设计的专家系统.可对上述塔板进行选型,对其中9种塔板可作详细设计并绘制出可行稳定域.系统用Turbo PROLOG和FORTRAN编写.

炼油分馏塔故障诊断的一般方法

炼油分馏塔操作中经常会遇到一些有关产品质量、处理量、产品收率等问题.本文提出一套系统化的故障诊断方法,可以帮助工程技术人员快速准确地缩小搜索空间,找出原因,并提出合理的改造方案.该方法对于开发炼油蒸馏装置计算机咨询诊断和改造专家系统也是必不可少的.

面向对象的故障诊断专家系统深层知识模型

在诊断型化工专家系统中应用深层知识的研究报导已有许多。这些专家系统一般是基于产生式规则的、其缺点是通用性较差,因为深层知识模型会淹没在规则库中,因此、不仅要重视深层知识模型的建立,还应当重视专家系统知识表示在实现该模型中的重要性。本文首先提出了一个新的深层知识模型。该模型把一个复杂的过程分解为一组功能独立的子系统。每个子系统的知识定义为功能描述和行为描述。功能和行为描述用一组约束方程表示。这些约束方程的失衡则表示故障症状。故障被分为两类,即本质故障和原始故障。文中提出了一个模糊集合包含模型用于双症状找出最可能的本质故障。而双本质故障找出原始故障,则采用因果搜索方法。本文接下来讨论了该深层知识模型与面向对象知识表示是相吻合的。从1个复杂系统中抽象出来的子系统在面向对象知识库中被表达为一个知识对象。当这个子系统出现在一个新的化工过程中时,其相应的知识对象也可以用于这个新过程的专家系统知识库中。此外,由于面向对象的方法可以定义为与过程程序语言的接口,因而可以实现定性的基于模型的推理与定量的基于模型的推理的偶合。本文提出的方法已用于一个炼油蒸馏装置离线故障诊断原型专家系统中。

一个面向对象的石油蒸馏数据库的PROLOG系统

用人工智能语言Turbo-PROLOG(2.0版)在微机上开发了一个面向对象的石油蒸馏外部数据库。在PROLOG环境中提供面向对象的知识表示,将逻辑与面向对象结合起来,充分利用PROLOG提供的匹配,回溯,自动推理等机制,实现了消息传递,方法调用,方法证明,多重继承处理等面向对象的基本概念。系统提供的外部数据库,解决了内存不够问题和数据知识的统一问题。

炼油板式分馏塔的故障诊断和改造

提出了一个炼油板式分馏塔故障诊断和改造的步骤,系统综述了板式分馏塔产生故障的常见症状和原因,以指导现场技术人员迅速地诊断和排除故障。

集成过程分析技术和群体粒数衡算模拟的药物材料造粒过程决策支持系统

通过集成在线近红外光谱仪、实时图像采集与处理系统和群体粒数衡算模型,开发了高剪切湿法造粒过程的决策支持系统(Decision support system,DSS)。利用近红外光谱仪和图像系统实时测量多个过程变量和产品质量指标,包括粉体混合均匀度、颗粒粘合剂含量、粒径分布以及团聚、破裂行为等,能够快速确定过程操作空间。同时,由过程分析平台得到的信息经分析处理后输入工艺过程模型模块,用于估算和校准群体粒数衡算模型中的团聚和破裂速率常数,以此持续提高模型精度。另一方面,模型可以指导实验体系寻找最优操作空间。该决策支持系统成功应用到了以微晶纤维素和甘露醇为原料,3%聚乙烯吡咯烷酮水溶液为粘合剂的高剪切湿法造粒过程中,对两个粘合剂喷淋速率下的造粒过程进行监测。DSS认定粘合剂喷淋过程分为四个阶段:润湿期、成核期、快速生长期和慢速生长期。不同阶段之间的分界点与粘合剂喷淋速率有关。在较高喷淋速率下,颗粒进入成核期和快速生长期所需粘合剂较少,但是对颗粒最终粒径无明显影响。此外,通过近红外光谱测定混合均匀度,确定了粉体的混合终点。该DSS系统将基于过程分析技术的高效实验和过程模拟结合,可以快速确定操作空间以及颗粒的生长行为,实时提供大量数据用于持续提高模型精确度和稳健性,提高造粒过程的优化效率。

鸥翅萃取器的传质与相分离特性研究

鸥翅萃取器的传质过程是通过轻相穿过重相的湍动射流进行的 ,相的分离是通过重相池上方的鸥翅所产生的离心力来完成的。研究了重相池深度、萃取时间、喷射孔直径、流速对萃取率和传质速度的影响 ,以及鸥翅对相分离效率的影响。结果表明 :有鸥翅时的传质速度均快于无鸥翅时的传质速度 ,而且鸥翅有明显的相分离作用 ,其能量消耗低于搅拌澄清器 ;在本实验条件下 ,最佳重相池深度为 4 0mm ,在相同的流速和相同的时间下 ,萃取率随着喷射孔径的加大而提高。为获得较好的相分离效果 ,较低的流速和较小的喷射孔径是适宜的 ,在本实验条件下适宜的流速为 2～ 4m/s,喷射孔径为 2～ 4mm。

近红外光谱技术在中药质量控制应用中的化学计量学建模:综述和展望

近红外光谱(NIR)是制药工业领域应用最为广泛的过程分析技术(PAT),在中药产品质量的在线实时检测和控制中越来越受到重视。和化学药相比,由于中药组成的复杂性和生产加工过程的特殊性,对利用化学计量学建立NIR预测模型,提出了新的挑战。本文对NIR在中药质量控制应用中的化学计量学建模方法和技术进行了综述并对未来发展做了展望。综述涉及到NIR数据的采集、预处理、分组,特征波段自动选取,建模以及模型的验证和评价。讨论了平滑、导数、标准化算法、数据增强算法和主元分析等预处理方法对模型影响。特征波段的选取述及间隔偏最小二乘、遗传算法、无信息变量消除、随机蛙跳法、竞争自适应重加权采样和重要变量投影法等;建模方法论及线性和非线性技术包括主元回归、偏最小二乘回归、人工神经网络和支持向量机回归等。未来的NIR建模平台应该是一个在后台集成各种复杂的数学算法和实现数据的无缝共享,面向用户的前台则是友好、简单、智能的半自动界面环境。论述结合具体的实例进行。

在线成像结合红外光谱技术对头孢克肟反应结晶过程的工艺优化

头孢克肟的粒度分布、结晶度及杂质含量是影响其加工性能、颜色(白度)、贮存时间和生物毒性的关键质量指标,在实际生产过程中发现这些关键指标较难控制。本研究应用了先进在线过程分析技术对头孢克肟的反应结晶过程进行了测量和分析,包括:傅里叶变换衰减全反射红外光谱仪(ATR-FTIR)准确测量结晶过程浓度,并辅助解释反应结晶过程转晶机理,在线成像系统测量结晶过程颗粒的形貌和粒形变化,在线浊度仪测量成核时刻。实验考察了反应结晶过程的反应温度、养晶时刻、养晶时间、加料速率、搅拌速率等工艺条件对头孢克肟粒度分布、白度、结晶度和杂质含量的影响,探寻反应结晶过程晶型转变的规律。结果表明,头孢克肟结晶为聚结生长方式,养晶时刻是影响其聚集体粒度分布及白度的关键因素,养晶时间与滴酸速率是影响结晶度的关键因素。实验优化得到了头孢克肟反应结晶的最佳操作工艺并可为其工业化提供重要参考,利用该工艺得到了粒度分布均匀、结晶度高、杂质含量低和白度好的产品。

近红外光谱技术应用于中草药口服液在线质量控制的化学计量学建模

以一种中草药口服液中多糖含量、可溶性固形物含量及pH为对象,利用近红外光谱技术对其进行实时在线检测,重点研究了化学计量学建模方法。建模过程采用了一种系统工程的方法,综合考虑了光谱预处理、特征波段选择、数据选择和分组、近红外原始光谱和化学分析参考值的误差分析,并把工具箱集成在一起。还考察了光谱采集的重复性、采样点取样条件,并对实验室测定的参考值进行了重复性及测量误差的考察。通过对比最终选择的是偏最小二乘法(PLS)结合遗传算法自动选波段。除此之外,以模型的交叉验证均方根误差(RMSECV)、预测均方根误差(RMSEP)、质量指标化学参考值与预测值间的相对误差为指标筛选最佳建模参数。建模结果显示,多糖模型预测值与化学参考值间的相对误差可控制在10%内,可溶性固形物误差在5%内,pH误差在4%内。生产使用表明,所建立的模型可有效应用于在线、快速对质量指标做出准确的预测。

甘露醇喷雾干燥过程中液滴粒度分布变化的群体粒数衡算模拟和实验研究

利用群体粒数衡算(population balance,PB)计算机模拟和实验研究了甘露醇水溶液的喷雾干燥过程中液滴的粒度分布的变化规律。液滴干燥过程中的颗粒粒度的萎缩速率,在群体粒数衡算模型中描述为液滴的逆(或负)生长项,通过单个液滴反应动力学方法 (reaction engineering approach,REA)获得。基于单个液滴干燥的反应工程方法模型REA和群体粒数衡算模型PB集成建立了PBREA模型。PBREA模型的求解是通过高分辨率数值方法。本文模拟研究了不同工况下,不同粒径液滴的干燥时间、液滴平均含湿量以及液滴粒度分布随时间的变化。结果显示,液滴粒径越大,干燥时间越长,模型预测的颗粒平均粒径为实验值的1.0～1.5倍,粒度分布跨度是实验值的0.61～0.89倍。模拟误差主要来源于液滴及颗粒粒径分布统计精度、单个静止液滴与群体运动液滴干燥的差异、热导率及扩散系数是经验值3个方面。在使用Buchi 290小型喷雾干燥仪进行的实验中,使用了图像采集和分析方法得到了液滴及颗粒的数密度分布,并和模拟结果做了对比。结果表明该模型可以有效地预测喷雾干燥过程中干燥颗粒的平均粒度及分布跨度。

近红外光谱技术在中草药口服液在线质量监控中的模型建立和模型转移

应用近红外光谱技术在线监测工业产品质量时,会出现环境条件变化或仪器的部件如探头或光纤更换的情况,使原模型不再具有原来的预测效果,但是完全从头开始采集数据重新建立新模型工作量大,造成原来宝贵的模型和数据的浪费。为了解决这一矛盾,本文以一种中草药口服液中多糖含量、可溶性固形物含量及pH为研究对象,利用近红外光谱技术对其进行实时在线检测,研究了主从机分辨率不同的光谱之间的模型转移。模型转移过程利用已建模完成并成功上线应用的模型为原模型,在不能获取原主仪器和从仪器一一对应的标准标样的条件下,找到虚拟标样建立转移矩阵。以直接标准化法结合主成分分析降维作为模型转移方法,以质量指标化学参考值与预测值间的相对误差为指标筛选最佳模型。模型转移结果显示,多糖模型预测值与化学参考值间的相对误差可控制在10%以内,可溶性固形物相对误差在5%以内,pH相对误差在3%以内。在线生产使用表明,转移的模型同原模型一样可有效应用于在线、快速对质量指标做出准确的预测。结果表明,本文提出的采用虚拟标样的模型转移方法对于无法获得主从机一一对应的标准标样的情况下的模型转移,是一个可行的有效方法。

溶酶菌蛋白质结晶的多目标优化与模拟

晶体形式的蛋白质药物在活性组分可控释放、生化稳定性等方面有较大优势,但蛋白质结晶的优化控制很复杂。通过基于晶体形貌的群体平衡模型与多目标遗传算法的耦合求解,研究了鸡蛋清溶酶菌冷却结晶的多目标优化问题,目标包括晶体尺寸均一、晶体形状相同、产品收率最大。冷却策略采用十个区间依次降温,但各区间降温速率独立线性变化。Pareto解是三个目标相互平衡的结果,收率目标与形状目标朝极值演化的趋势一致,而晶体尺寸分布目标与上述两者相反。随着不同Pareto解的收率增加,相应结晶过程的各段降温速率总体增加,平均过饱和度也变大且普遍高于常见小分子结晶的过饱和度。由于过饱和度对晶体两个法向距离的增长速度具有不同影响,导致更高收率的Pareto解对应的最终平均晶体尺寸更大,且形状更扁平。

基于过程分析技术细胞培养中多指标实时检测

为了实现悬浮动物细胞培养过程细胞生长状态和生化指标的实时在线检测,以中国仓鼠卵巢细胞(CHO)培养过程为研究对象,采用原位显微镜和在线拉曼光谱仪实时在线获得CHO细胞培养体系的图像和拉曼光谱图,并通过实时在线图像处理和基于遗传算法结合偏最小二乘法的化学计量学建模,分别实时获得培养体系中细胞的密度、直径分布、培养液中葡萄糖和乳酸浓度。图像处理结果与离线生化分析仪结果相一致;葡萄糖质量浓度校正模型的预测均方根误差(RMSEP)为0.085 g×L^(-1),预测决定系数RP2为0.999,乳酸质量浓度校正模型RMSEP为0.055 g×L^(-1),RP2为0.966。结果表明,上述检测方法可用于细胞培养过程的细胞密度、直径分布和2个生化指标的实时准确监测,减少了离线检测的繁琐和染菌风险。

一个基于Agent的并行工程环境体系结构设计(英文)

基于一个多维面向对象模型，提出一种Ｍｕｌｔｉ－Ａｇｅｎｔ系统结构。这一系统机构包含管理、技术和辅助支持三层。管理和技术层是由许多所谓实例Ａｇｅｎｔ组成。这些实例Ａｇｅｎｔ具有组成部分、内部机构、状态。历史及多种功能。此外还从这些实例Ａｇｅｎｔ中抽象出一种功能Ａｇｅｎｔ。它可以服务于多个实例Ａｇｅｎｔ。在这一系统机构上，总体问题可以通过分布和协调许多子问题求解而得已高效可靠地解决。在这里，系统协调与数据共享是通过分布领域知识完成的。

硫酸−草酸络合浸出白钨矿及含钨相的转化行为

以草酸为络合剂,利用硫酸从白钨矿中提取钨。在浸出过程中,钨以高水溶性H_(2)[WO_(3)(C_(2)O_(4))·H_(2)O]的形式完全浸出,而钙则以CaSO_(4)·2H_(2)O的形式残留在渣中。在温度70℃、1.5 mol/L硫酸、1 mol/L草酸、液固比25:1(mL/g)、草酸/硫酸摩尔比1:1、搅拌速度300 r/min、浸出时间2 h的条件下,钨的浸出率为99.2%。H_(2)[WO_(3)(C_(2)O_(4))·H_(2)O]经热分解转化为H_(2)WO_(4),H_(2)WO_(4)在700℃下焙烧2 h,可直接分解成WO3。冶金动力学研究表明,白钨矿浸出过程由表面化学反应控制,其表观活化能为51.43 kJ/mol。