山东省自然科学基金(ZR2013BM001)
- 作品数：11 被引量：20H指数：3
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- 醋酸戊酯差压热耦合反应精馏过程的节能优化
- 2017年
- 为了实现醋酸戊酯反应精馏系统反应-分离-能量集成的优化设计,建立了差压热耦合反应精馏(DPTRD)新工艺。采用Aspen软件对DPT-RD流程进行模拟,考察了塔板持液量、降压分馏塔压力、HAc进料位置、两塔耦合方式等对DPT-RD过程的影响。结果表明,在塔板持液量为0.25m3、降压分馏塔压力为0.16bar、HAc第6块板进料、常规分馏塔塔板数为24的最优条件下,DPT-RD比常规反应精馏节能约78.22%,节能效果显著。
- 郭通张青瑞李永磊禹超
- 关键词：节能优化
- 克雷伯氏杆菌代谢网络的基元模式优化分析!被引量：1
- 2014年
- 对克雷伯氏杆菌代谢甘油产1,3-丙二醇的代谢网络进行了基元模式分析,并结合不同发酵阶段下的胞外代谢产物积累速率,以生物量最大化为目标函数,应用线性规划对其微氧和厌氧条件下的代谢网络进行优化分析,得出不同发酵阶段各基元模式的通量值。结果表明:微氧条件下不同发酵阶段生物量合成的最优基元模式相同;厌氧条件下延迟期和稳定期的最优基元模式相同,对数期的最优基元模式不同;各最优基元模式对1,3-丙二醇合成贡献较大;氧化磷酸化途径在维持NAD+/NADH2和ATP/ADP平衡中起重要作用,更有利于生物量和1,3-丙二醇的合成。
- 阚南方张青瑞杨晓萌曹长青
- 关键词：代谢网络1,3-丙二醇
- 中间再沸式热泵反应精馏生产乙酸异丁酯的设计与控制
- 2019年
- 基于传统反应精馏(CRD)合成乙酸异丁酯(IBAC)塔顶塔底温差较大的特点,提出中间再沸式热泵反应精馏(IR-HPRD-1)以及带预热器的中间再沸式热泵反应精馏(IR-HPRD-2)流程。采用Aspen软件对其进行优化,得到最优工艺操作参数。在稳态模拟基础上,采用奇异值分解法(SVD)找出温度灵敏板,对IR-HPRD-2流程设计了可行的控制方案。结果表明:与CRD工艺相比,IR-HPRD-1和IR-HPRD-2的年总能耗(TUC)分别降低44.33%和47.55%,年总费用(TAC)分别降低16.92%和19.13%,IR-HPRD-2在节能与降低TAC方面更优于IR-HPRD-1;在±20%进料流率与5%进料组分扰动下,该可行性控制方案能在短时间内有效控制产品质量。
- 张青瑞李海英闫森刘艳
- 关键词：乙酸异丁酯稳态优化动态控制
- 还原当量对克雷伯氏杆菌代谢路径冗余性的影响
- 2017年
- 以克雷伯氏杆菌基因组尺度代谢网络模型iYL1228为研究对象,应用基于热力学约束的通量可变性分析对代谢路径进行冗余性分析。首先对iYL1228添加热力学约束应用通量平衡分析,确定底物甘油单位生产率达到最大时的最优路径以及依赖还原当量NADH的可调控反应;然后应用添加热力学约束的通量可变性分析研究了最优路径中依赖NADH的可调控反应对路径冗余性的影响。结果表明:在最优路径中,依赖还原当量的可替代反应乙醛脱氢酶ACALD、谷氨酸脱氢酶GLUDx和转氢酶NADTRHD对路径冗余性影响较大,其反应通量越大,路径冗余性越差;而依赖还原当量的必需反应甘油脱氢酶GLYCDx和苹果酸脱氢酶MDH对路径冗余性影响较小,可用于后期的辅因子特异性优化分析。
- 张凯张青瑞禹超彭家瑶
- 热集成变压分离碳酸二甲酯-甲醇的优化与控制被引量：8
- 2017年
- 利用Aspen Plus软件对碳酸二甲酯-甲醇物系,提出了热集成变压精馏新工艺,以年度总费用(TAC)最小为目标函数进行经济优化,优化结果显示可以节约能耗33.82%,TAC节省25.97%。在动态控制系统中,针对常压塔温度分布均匀、灵敏板选择困难的问题,给出一种简单有效的导斜率判据方法。在此基础上,研究了常压塔不同灵敏板以及不同控制结构对完全热集成工艺动态可控性的影响。结果表明:常压塔第29块塔板作为灵敏板的组成/温度串级控制结构CSC,可以有效处理±10%进料流量和进料组成扰动。对于超过10%进料流量和组成扰动,高压塔(HPC)压力波动大、产品不易控制的特点,在CSC基础上建立的压力-补偿温度控制结构CSD,使两塔产品的稳态余差较小,可以处理±20%的进料流量和组成扰动,实现更稳健的动态控制。
- 张青瑞彭家瑶张凯
- 关键词：碳酸二甲酯甲醇TAC热集成动态控制
- 基因组尺度克雷伯氏杆菌代谢甘油产1,3-丙二醇的路径分析被引量：1
- 2016年
- 采用代谢网络分析软件COBRA Toolbox对克雷伯氏杆菌基因组尺度的网络以1,3-丙二醇产量最大为目标函数进行通量平衡几何分析,得出不同细胞生长速率下克雷伯氏杆菌代谢甘油产1,3-丙二醇的最优路径及反应通量值的分布,找出细胞生长速率影响1,3-丙二醇产量的根本原因。结果显示:1,3-丙二醇最优代谢路径的反应个数随细胞生长速率的不同而不同,随着细胞生长速率的增加,共有34个反应加入到最优代谢路径中,9个反应从最优路径中消失;胞内钠离子的运输及还原当量NADPH(还原型辅酶Ⅱ)、NADH(还原型辅酶Ⅰ)对细胞生长速率的合成有重要影响,随着细胞生长速率的增加,还原当量NADPH、NADH所需值也增加,同时,用于维持胞内钠离子浓度的平衡和谷氨酸的合成的NADH消耗量也增加,导致用于合成1,3-丙二醇的还原当量值减少。
- 杨晓萌张青瑞彭家瑶张凯
- 关键词：COBRATOOLBOX
- 隔壁塔萃取精馏分离碳酸二甲酯-甲醇的优化与控制被引量：9
- 2017年
- 利用Aspen Plus软件,采用隔壁塔萃取精馏(EDWC)工艺,对碳酸二甲酯-甲醇共沸体系进行有效分离。稳态分析结果表明,EDWC比常规萃取精馏可减少再沸器负荷37.66%,年度总费用(TAC)可降低36.89%。在动态控制系统中,针对EDWC中主塔温度分布均匀、灵敏板选择困难的问题,给出一种简单有效的导斜率判据方法。利用Aspen Dynamics软件考察了主塔不同灵敏板以及3种控制结构的有效性。结果表明,当主塔灵敏板为第12块塔板时,采用带气相分配比的控制结构(CS2)能实现稳定控制。当主塔灵敏板为第5块塔板时,采用无气相分配比的控制结构(CS3)能有效处理进料流量和组成发生的±20%扰动,为较优的控制方案。
- 彭家瑶张青瑞郭通吕明莲
- 关键词：碳酸二甲酯甲醇
- 基于改进MILP算法的甘油发酵产1,3-丙二醇最优可行代谢路径分析
- 2018年
- 针对混合整数线性规划(MILP)算法求解所有最优可行解时变量搜索范围过大的问题,提出了用通量可变性分析(FVA)改进MILP算法;并以克雷伯氏杆菌发酵甘油产1,3-丙二醇(1,3-PD)为研究对象,以1,3-PD产率最大为优化目标,利用改进MILP算法得到不同氧气消耗下所有最优代谢路径;进一步通过ATP消耗总量分析,确定ATP消耗最小的最优代谢路径。
- 禹超郭通李永磊张青瑞
- 克雷伯氏杆菌代谢灵活性分析被引量：1
- 2015年
- 微生物对外界环境的变化具有灵活的适应性,通过代谢网络的通量可变性分析可以对代谢灵活性进行量化,得到影响菌体代谢灵活性的因素。使用代谢流分析软件COBRA Toolbox,对克雷伯氏杆菌基因组尺度代谢网络进行通量平衡分析与通量可变性分析,分别得到内部反应的可变性、交换反应的可变性和生长速率的可变性等3个因素对菌体代谢灵活性的影响程度,其中生长速率的可变性是影响代谢灵活性的主要因素,调控菌体至次优模式下生长可使其具有更大的代谢灵活性。通过进一步研究生长速率对通量可变性的影响,找到提高代谢灵活性的两个必要条件,从而增强菌体应对外界环境改变的能力。
- 杨晓萌张青瑞张凯彭家瑶
- 关键词：COBRATOOLBOX
- 图形化法对过氧化氢生产工艺的风险评价被引量：3
- 2018年
- 用图形化描述本质安全的方法(GRAND)对3种不同过氧化氢的生产工艺进行了本质化安全评估,识别和量化了不同工艺的危险水平。另外,针对工艺危险水平相似的蒽醌法和氢氧直接合成法两种生产过氧化氢的工艺,采用2维图形评级技术(2DGR)确定出蒽醌法生产过氧化氢是3条路线中最危险的工艺路线。采用GRAND图形识别出蒽醌法生产过氧化氢工艺过程中的危险源,对过氧化氢的安全生产和预警具有重要的理论价值。
- 李永磊张青瑞郭通禹超
- 关键词：过氧化氢
