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gPROMS实验设计功能的应用研究

gPROMS的量纲分析和推理

基于gPROMS的间歇式过程的动态优化

间歇精馏塔启动过程的流程模拟及混杂性分析

邻二甲苯氧化生产苯酐过程的模拟与优化

两段提升管催化裂化装置动态模拟与稳定性分析

铝业生产的碳热还原过程多尺度模型的概念设计和模拟试验

一个降低风险的同时增加利润的CPI模型解

内外双降膜熔融结晶过程数值模拟

一种尿素造粒电路的动态仿真与优化

乙烯分离流程联塔系统的大规模联立动态模拟

油田联合站加热炉建模及仿真

间歇精馏冷启动过程的流程模拟

间歇精馏冷启动过程的流程模拟.pdf

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间歇精馏生产过程中，冷启动操作是极其重要的环节。不仅因为有大量的设备需要开始投入使用，而且在工业现场的每个生产批次中，料液组成，加热方式，塔顶回流的操作方式都有可能发生变化。然而在没有动态模拟的情况下，启动过程主要根据经验进行操作，不可能、也不允许直接在装置上做任何试验。应用动态模拟技术，探讨、分析间歇精馏启动过程的特性，其主要作用有：

1) 缩短启动时闻，使设备尽快达到稳定操作状态；

2) 降低物耗、能耗，减少启动损耗；

3) 避免可能产生的误操作或事故；

4) 减少不合格产品：

5) 保证启动过程顺利进行，取得最佳经济效益；动态模拟的核心是系统模型。以往间歇精馏塔的动态模型大部分建立在平衡模型的基础为一个难题它采用了大规模的微分代数方程组，所以使系统的初始化成

本文从过程特性分析、建模、求解和实验验证四个方面，对间歇精馏硷皇麴过程的动态模型进行了描述，具体包括以下几个部分：

1．分析间歇精馏塔从冷、空状态启动时的过程特性。针对塔板的动态特性以及塔板间的变化关系，将启动过程描述为三种状态之间的切换，即：冷空状态(EM)、液体积累状态(LA)、汽液平衡状态(VLE)。塔板温度和塔板积液作为沿空间轴(底层塔板到上层塔板)和时间轴不断发生变化的动态变量，它们共同决定了塔板上汽液平衡状态的建立。随过实验观察和现象分析，得到两个重要、

结论：a．汽液平衡状态的建立是从下到上逐板发生的，这集中体现在塔板温度的变化曲线上。、／b．塔板积液的主要增长是由回流决定的。／’

2．采用具有时间一致性的动态模型描述间歇精馏塔的启动过程。以分离过程的重要设备一塔板为例，每层塔板都是从非平衡状态，即只有能量和物质交换，转化到平衡状态，即到达汽一液平衡。f而转换点是由工作压力下的泡点温度决定L的。通过塔板的结构特性，利用不同的溢流堰高度描述了塔板积液的变化情况。在传统MESH方程的基础上，结合启动过程特性和塔板动力学方程，能够很好地描述塔板在EM—LA—VLE切换过程中的变化情况。采用模块化方法进行系、／统建模，使模型结构清晰，易于拓展。J．-4

3．分析模型中的混杂性问题。文章对求解过程中呈现的非连续特性进行了分类，{。即：与启动过程状态转换有关的模型结构的不连续性，与物理过程有关的塔板动力学方程的切换，给出了针对不同类型非线性特征的解决方案／对于动态模型所涉及的变量初始值问题，以及状态切换过程中变量取值的变化，文章先对变量进行了分类，然后给出了不同类型变量的初值选取方法。∞了更多地关注于过程，而不是模型的复杂性和求解的难度，选用gPROMS作为计算平台用于求解该过程。pjf

4．通过仿真实例验证了动态模型仿真结果的有效性和正确性。(第一个仿真实例是一个非常著名的三组分间歇分离过程，针对如何确定优化起始点这个问题，通过比较实验数据和简化方法求解结果，说明了模型的有效性和可操作性。笫=个仿真实例是一个具体的实验装置，针对间歇精馏塔启动过程中的动态特性，通过实验过程数据和仿真结果的比较，验证了模型的正确性。仿真结果同时表明：间歇精馏塔从冷、空状态启动时过程动态的复杂性，和动态模型中的高度菲连续性特征。广7，、’(最后对论文结果的工业应用前景给出了作者个人的看法，总结了论文工作的、7创新之处，以及讨论了本课题需进一步研究的闯题，

乙烯分离流程联塔系统的大规模联立动态模拟.pdf

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乙炔加氢反应器具有非线性、慢时变的特点，当前用于预测控制的模型过于简化，使得对反应器长期运行的控制效果难以达到最佳，因此有必要建立精确的模型作为乙炔加氢反应器的实验室虚拟装置，研究更加有效的控制方法。通过机理分析的方法建立了乙炔加氢反应器严格的二维非均相动态数学模型，并且考虑了催化剂失活的问题。基于动态流程模拟软件gPROMS分析了重要模型参数对反应器稳态模拟的影响，为不同的装置选择参数提供了依据，并且针对本文模拟的实际对象提供了一组数据。模拟分析了催化剂失活对于系统长期运行的影响。对所建立的动态数学模型进行了动态模拟，结果基本反映了实际生产情况。将动态机理模型线性化，得到动态机理模型在不同操作点上的线性状态空间模型特征值，以此进行稳定性分析。动态模拟和稳定性分析的结果表明，在反应温度控制开环的条件下，所研究的反应器在大范围的操作点是稳定的。

油田联合站加热炉建模及仿真.pdf

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油田联合站加热炉是具有强耦合、纯滞后、大惯性及慢时变等特点的非线性系统，控制困难。本文通过机理分析的方法，建立了油田联合站水套式加热炉的动态数学模型，基于动态流程模拟软件gPROMS建立加热炉的动态仿真平台，分析了重要模型参数对加热炉动态模拟的影响。仿真结果表明该模型可以较为准确地描述实际加热炉的动态特性，以此为平台来研究更加有效的控制方法，对提高加热炉的控制水平无疑具有重要意义。

一个降低风险的同时增加利润的CPI模型解.pdf

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一个降低风险的同时增加利润的CPI模型解

内外双降膜熔融结晶过程数值模拟.pdf

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结晶是高效的分离提纯技术。降膜结晶．精馏联合操作工艺将降膜结晶和精馏这两种分离方法联合在一起，能够实现过程强化，适合于分离沸点接近而熔点差大的同分异构体以及高凝固点热敏物系。

本文从基本的传递方程出发，考虑动态降膜流动、传质、传热以及结晶相变的相互耦合，建立了一套描述在圆形直管上降膜结晶过程的完整的通用数学模型。为实现模型的精确求解，将冷却介质、管壁、结晶层和料液层作为不同的区域分别建模独立计算，给出了完整的冷却液膜、管壁、结晶层和料液层之间界面的初值及边界条件。以萘和硫茚为研究对象，利用过程模拟软件gPROMS计算平台对建立的模型进行了数值模拟研究，考察了料液的进口过热度、冷却水的进口过冷度、结晶管壁厚度、结晶管直径等因素对结晶过程产生的影响，分析了该过程适宜的操作条件。应用本通用数学模型，可以进行不同操作条件下及不同物系的模拟计算，为结晶器设计及优化操作提供依据。在gPROMS平台上建立了连续精馏塔的稳态通用数学模型，并以萘和硫茚为研究对象，进行了模拟计算，并通过优化精馏塔的操作参数得到了适宜的操作参数。通过对降膜结晶与精馏过程的特性分析，确定了降膜结晶与精馏过程的联合操作条件，实现了整体分离流程的高效操作，最大限度地提高了目标产品的收率。研究结果表明，本文建立的降膜结晶过程的通用数学模型取得了显著的进步，所开发的求解方法对解决类似问题有一定的借鉴作用。研究结果可以为工业实际操作提供有力的指导。

一种尿素造粒电路的动态仿真与优化.pdf

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一个完整的尿素造粒电路动态流程提出了这项工作。这个流程是基于工业破碎机和一个新型号的造粒机组屏幕数据的先前验证模型的。所有三个单元下的集成模型Builder环境下，允许有一个用于模拟和优化步骤的功能强大的工具。

铝业生产的碳热还原过程多尺度模型的概念设计和模拟试验.pdf

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多尺度建模是一种旨在结合过程不同尺度的数学描述的工具，并且包括适当地剪裁规模集成层次结构允许的可靠建模与仿真。这个概念已经被成功地应用于状态变量的分布过程的精确计算，具有完整的时空变化，因此不允许标准的简化。本文讨论了多尺度模型的发展所需的基本考虑，提出了主要挑战高温多相反应器的概念。目的是解决电，热，动量，质量和摩尔平衡。

两段提升管催化裂化装置动态模拟与稳定性分析.pdf

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通过机理分析的方法建立了两段提升管催化裂化装置提升管反应一再生系统的动态数学模型，采用动态流程模拟软件gPROMS对所建立的模型进行了动态模拟。将动态机理模型线性化，得到该模型在不同操作点上的线性状态空间模型特征值，以此进行稳定性分析。结果表明，在反应温度控制开环的条件下，所研究的两段提升管催化裂化装置提升管反应一再生系统在正常的操作点是不稳定的，必须对两段提升管的出口温度进行控制以保证正常操作点的稳定操作。

邻二甲苯氧化生产苯酐过程的模拟与优化.pdf

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立了邻二甲苯氧化生产苯酐过程的二维拟均相动力学模型，利用gPROMS进行模型求解，结果与实验数据吻合较好。通过热点温度控制范围确定了反应器进料温度、换热介质熔盐温度的控制范围。以邻二甲苯转化率最大为目标函数，以反应器进料温度、熔盐温度为控制变量，利用gPROMS优化反应过程，得到优化条件下的邻二甲苯转化率可达98．4％。

基于gPROMS的间歇式过程的动态优化.pdf

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分析了gPROMS(general Process Modelling System)软件的数值计算性能，并且以一类间歇式化学反应过程为例，基于作者提出的该反应过程的动态数学模型利用gPROMS软件对该反应过程进行了动态优化研究，检验了gPROMS的动态优化能力。

间歇精馏塔启动过程的流程模拟及混杂性分析.pdf

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间歇精馏塔启动过程的流程模拟是通过一个动态混杂系统模型来描述的?通过分析模型中的混杂性问题H对非连续性特性进行了分类A即与启动过程状态转换有关的模型结构的不连续性X与物理过程有关的塔板动力学方程的切换?并针对动态模型所涉及的变量初始值问题H给出了不同类型变量的初值选取方法?最后通过基于5RYTZ<计算平台的仿真结果和实验结果的比较H验证了模型求解的有效性

gPROMS实验设计功能的应用研究.pdf

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利用gPROMS软件，以偏三甲苯液相空气氧化法生产苯酐过程的动力学研究为例，研究gPROMS实验设计功能。通过设计实验方案、估算模型参数、模型及模型参数检验给出gPROMS实验设计的方法、步骤。

gPROMS的量纲分析和推理.pdf

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gPROMS的量纲分析和推理
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路文学 新来的 发表于 2014-7-23 16:16:24 | 只看该作者
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gPROMS中的多维蛋白单体分离的色谱制备建模与校准

gPROMS中的管式聚合反应器的动态仿真和优化

L亮氨酸发酵过程的模拟优化

gPROMS在化工中的应用

多段蒸发系统的工艺优化

方解石：聚合物絮凝群体平衡模型

放射性废物贮存场反应运移模拟

动态过程建模：模型与实验数据相结合来解决工业问题

过程建模技术：最近的事态发展述评

动态优化研究及其工业应用

核电厂离子交换树脂的建模和实验

海洋能源系统的设计，运行和控制集成建模框架

化工生产过程设计的建模界面

活塞驱动变压吸附反应器的模型化

工业过程动态优化研究

混合的CFD划分建模框架的间歇冷却结晶放大过程

混合的CFD划分建模框架的间歇冷却结晶放大过程.pdf

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结晶器的设计通常是通过缺乏阻碍的扩展比规则，流体力学的信息，以及预测结晶建模工具实现的。考虑到本地化混合，传热，流体动力学，并结合在实验室规模上获得的工程信息的关键过程，一种混合的CFD划分间歇冷却结晶器模型就诞生了。隔室在利用CFD模拟的基础上，确定了结晶器的几何形状和操作条件。人口，质量，浓度，每个车厢的能量平衡分别是仿照输入和输出混合MSMPR单位流的。该软件的gPROMS（工艺系统企业有限公司）是一个流程建模工具，将用于对放大的结晶行为的预测。

活塞驱动变压吸附反应器的模型化.pdf

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建立了活塞驱动的快速变压吸附反应器模型，根据气缸与床层相通时压力、浓度和流率的连续性要求，提出了模型的边界条件。以2AC=>B+C为反应体系，其中C为易吸附组分，A、B为不吸附组分，利用动态模拟软件gPROMS模拟考察了反应器长度、周期长度、活塞运动速率、产品收集速率和基础压力对反应性能和分离性能的影响。

工业过程动态优化研究.pdf

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工业过程，从严格意义上来讲，是一个动态的过程。就是说，描述过程的状态变量(诸如物料浓度、温度、压力、流量、液位等)随时间的演进、空间的转移而发生改变。动态过程由微分方程或差分方程描述，称为动态模型，其中微分方程用来描述系统的动态特性，如质量和能量的守恒关系等等，而代数方程用来确保系统的物理和热力学平衡关系等等。在过去的十年里，随着过程性能指标以及规格限制越来越严格，运营公司面临越来越强大的市场竞争，过程工业的动态仿真也得到越来越广泛的应用。此外，随着AsPEN custom Modder和觯tOMS等强大动态仿真商业软件的开发，动态仿真伴随着稳态部分一同被引入工业生产中。在动态仿真中，动态优化占有重要的地位，国内外对于动态仿真领域有不少的研究，然而，直接应用于动态优化仍然受限制。动态优化算法是实现动态优化的关键因素之～，本文就工业过程的动态优化算法进行了分析和研究。主要内容及贡献如下：

1． 对动态优化的基本概念及其在工业过程中的重要作用，动态优化算法及其当前的发展和应用情况进行了综述性研究，分析了这些算法各自的优缺点。

2． 实现了传统的控制变量参数化方法，并对典型的工业实例进行了研究，通过分析相关的结果，得到了传统的控制变量参数化方法的缺陷。基于这一缺陷分析，进一步提出了改进的控制变量参数化方法，在保证算法精度的前提下，可以减少运算时间和迭代次数，实例研究表明了所提出的改进的控制变量参数化方法的有效性。

3． 基于对控制变量参数化方法的分析，提出了将变分法和两点梯度法相结合的两点梯度动态优化算法，并进行了实例验证。为了改进两点梯度法精度和求解效率，进一步提出自适应变步长鼹点梯度算法。实例研究表明了所提出的自适应变步长方法在求解效率和结果精度上都有明显提高。

4 针对于边值固定的问题，在分析罚函数的缺陷的基础上，深入研究了目标优先的动态优化算法，实例研究表明了该算法的有效性。

海洋能源系统的设计，运行和控制集成建模框架.pdf

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快速变化的燃料成本，环境问题和即将到来的排放法规都对有效的操作，并且具有成本效益和环境友好的方法的产生施加了压力。推进电力和能源生产的船上安装，即海洋能源系统，是整体经济效益的主要因素，随着现代海洋能源系统的增加，操作经常在极端的条件下接近限额设计。

化工生产过程设计的建模界面.pdf

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为帮助用户处理新领域的建模问题 将案例数据库及其调用工具合并成一个知识库 开发了一个化工生产过程的建模界面 此界面采用产品数据交换标准<STEP > 对模型数据的表达进行了标准化处理 采用基于案例的推理方法在案例库中进行检索 使用案例比较索引对用户查询的信息进行定位~ 检索和分类 快速开发过程动态模型 模型界面可自动生成模拟软件< 如gPROMS> 所需的代码 直接调用模拟软件进行动态模拟 用管式反应器和HDA< 甲烷加氢脱烃> 反应的案例说明了该界面的具体功能

核电厂离子交换树脂的建模和实验.pdf

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树脂可用于水核发电厂的超提纯。两种方法被应用在这项工作中：柱实验和模拟。该方法模拟了一维多孔介质中的运输，包括反应颗粒之间的运输和颗粒周围的边界层扩散。转让的限制边界层的特征在于传质系数（MTC）。实验测定了MTC的影响。入口浓度的变化对MTC不影响；相反却影响达西速度。

动态优化研究及其工业应用.pdf

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随着工业生产过程要求不断地提高，面对非线性、高维和不确定等复杂动态特性问题，静态优化方法已经无法实现其应用。因此，动态优化方法的研究成为了化工过程设计、操作和控制的重要课题。本文在对动态优化算法及其研究现状进行综述的基础上，进行了基于一些优化算法的优化设计和改进的研究，并与伦敦大学动态优化博士论文结果，国际文献报道结果以及基于眇ROMS的优化结果进行了详细的对比研究，主要包括如下几个方面：

(1)在掌握控制变量参数化方法的基础上，引入了双层规划的思想改进该算法，将原来的优化问题转化为两个部分，提高了求解的效率。典型算例的研究结果表明，相比较于传统控制变量参数化方法，在获得的控制性能指标最优的同时，计算效率有了很大的提高。

(2)正交配置法一直是动态优化领域的研究热点。本文对正交配置算法原理以及特点进行了研究，同时将其应用到化工过程，通过实际例子对算法进行了验证。另外，改变正交配置法控制变量配置方式，减少了动态优化的变量。因而在计算效率上优于传统方法。通过仿真结果进行了验证，结果表明了修正算法的良好性能。

(3)针对复杂非线性化工过程的全局最优化问题，本文研究了迭代动态规划方法，掌握了算法的原理和特性。同时针对该算法计算效率低的缺点，提出了一种基于自适应优化方法的迭代动态规划算法。该算法通过自适应调整迭代过程，提高迭代效率，并典型的化工过程动态优化问题为算例，进行了详细的比较研究，结果表明了该算法的良好性能。

过程建模技术：最近的事态发展述评.pdf

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本文回顾了过程建模技术在过去十年的一些主要发展。这些包括模型开发和模型多组网络的建立所涉及到的用户。这一建模过程需要提供可靠的工具和有效的支持，以及这些过程模型的供应链运作，开放的软件体系结构和发展趋势，过程建模软件标准，混合过程/ CFD的出现和需求地流程建模的工具。本文试图执行最后十年的成功和失败的批判性分析，并确定未来面临的主要挑战。

动态过程建模：模型与实验数据相结合来解决工业问题.pdf

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所有操作过程随时间变化。有时，这是设计的过程中固有的一部分，如在批处理或变压吸附；有时这是由于外部干扰，例如改变原料或产品等级，设备故障，或定期运行变化等。

放射性废物贮存场反应运移模拟.pdf

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通过地质介质中放射性核素迁移的预测是在任何所考虑的设备的安全分析和性能评估中的关键问题：如一个潜在的未来地质处置库，燃料循环设施，中期或长期的临时存储等。因此，有必要通过地质媒体和化学机制流动性的放射性核素，结合运输机制，开发和评估条件有关的有效数值工具。

方解石：聚合物絮凝群体平衡模型.pdf

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群体平衡模型（PB）是用来描述湍流管流中方解石絮凝的聚合/断裂动力学的。该模型描述了同时聚集与破损的过程变量所使用得四个拟合参数：流体剪切，絮凝剂剂量，初级粒子的大小和固相分数。粒子碰撞由Saffman升力和特纳湍流碰撞核来描述，然而捕获效率的最初设置为零，絮凝剂混合/会计描述方程没有达到稳态的聚集体尺寸，直到点加入絮凝剂，然后才迅速增加，使其中的聚集和破损率平等。相反，由于聚合物链的断裂，总的大小或重排重复聚合/破损逐渐降低。这种现象是絮凝剂强度退化期中的模型。

多段蒸发系统的工艺优化.pdf

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该课题涉及蒸发器的一个多级的启动问题

gPROMS在化工中的应用.pdf

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论文通过3个典型化工过程研究了gPRoMS的模拟、参数估计、优化及与外部软件EXCEL的连接功能，通过1个较复杂过程，研究了gPROMS模拟复杂过程的能力。即(I)以邻二甲苯氧化生产苯酐过程研究gPROMS的模拟功能； (2)以偏三甲苯液相空气氧化过程研究gPROMS的参数估计及其与ExcEL的连接功能；(3)以青霉素半连续发酵过程研究gPRoMS的优化功能；(4)以甲醇一水双塔精馏过程研究gPRoMS模拟复杂过程的能力。建立了邻二甲苯氧化生产苯酐过程二维动态模型方程，利用gPROMS求解，通过模拟结果及进料口温度和冷却剂温度对反应的影响分析，表明gPRoMS能很好模拟邻二甲苯氧化生产苯酐过程。利用gPROMS估计偏三甲苯液相空气氧化过程动力学参数，估计结果同文献计算值相比，更与试验数据吻合；完成外部数据库ExCEL文件，通过gPROMS的连接，实现偏三甲苯液相空气间歇、连续氧化过程数据的在线导入导出。在青霉素发酵过程非结构模型的基础上，在满足比生长率、基质浓度及体积约束的条件下，以青霉素浓度最大化为目标建立优化函数。用gPROMS求解、寻优。通过调节初始浓度和改变加料方法，获得最优结果是原始结果的五倍多，表明gPRoMS具有强大的优化功能。以新型甲醇精馏过程一主塔为高压塔和常压塔双塔精馏为例，在gPRoMS中构造模型，逐级分解模块。在给定的分离条件下，通过进料流率、回流比对塔顶产物浓度的影响，进料板处温度及塔内温度的变化，证实模拟结果符合理论分析与实际操作过程，表明gPROMS能方便地模拟复杂精馏过程。

L亮氨酸发酵过程的模拟优化.pdf

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以L-亮氨酸发酵过程中菌种~基质~产物关系的动力学模型为基础 应用gPROMS软件 采用增广Lagrange乘子法对该发酵过程进行了模拟优化 提出了使用T@9806菌株进行发酵的优化实验方案 使产物浓度由22.734g~L-1提高到31.024g~L-1 比已有的优化结果提高了4.154g~L-1 大幅提高了实验效率

gPROMS中的多维蛋白单体分离的色谱制备建模与校准.pdf

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成功安装了牛血清白蛋白单体和二聚体的分离模型并校准了描述。该模型是使用3种不同的数据集，然后验证两个不同的校准实验数据集。用于校准的目标函数是基于最大似然方法，并且应用最小二乘法的第一校准和其他校准常数方差的方法。该模型能够在相同高精度的pH值的情况下预测其他实验。它已被证明，有些参数是不敏感的的数据集的校准。

gPROMS中的管式聚合反应器的动态仿真和优化.pdf

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本文提出了一种管状反应器中的乙烯高压聚合动力学模型和动态优化问题的研究制定启动策略。优化的目标是最大限度地出口转换和优化所需要的时间，同时保持产品的分子特性之间的商业范围。结果表明，给定温度的时间响应，数均分子量和沿转换反应器的轴向距离，可以使用不同的控制变量的曲线。
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板凳
费斌 十品草民 发表于 2015-4-13 22:11:16 | 只看该作者
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