乙醇偶合制备C4烯烃的模型优化与设计方案探究

C4 烯烃广泛应用于化工产品及医药的生产。因此研究不同催化剂组合的设计方案，对探索乙醇催化偶合制备C4 烯烃具有重要的意义和价值。 针对问题一：由于不同装料方式对于乙醇转化率、C4 烯烃的选择性与温度的关系的影响，本文采用最小二乘法分别对 A、B 两种装料方式下的催化剂组合进行多项式曲线拟合，采用残差判定方程的拟合效果，择优确定最终方程 (结果见附录 1)。针对附件 2 中的实验数据，本文通过 Pearson 相关性检验，观察各产物在该温度下与时间的相关性。由于目标产物 C4 烯烃与时间呈弱相关，本文继续分析它与其他产物的相关性，并得出 C4 烯烃与其他产物呈负相关的结论。 针对问题二：本文将催化剂组合拆分成 Co/SiO2 质量、HAP 质量、乙醇浓度、Co 负载量四个因素，以控制变量法进行各因素的对照实验。本文对每个因素与乙醇转化率和 C4 烯烃选择性分别进行了方差分析，绘制盒式图，判断该因素与乙醇转化率和C4 烯烃选择性有无显著关系，并绘制趋势图，进行描述性统计，从而得到不同催化剂组合及温度对乙醇转化率以及 C4 烯烃选择性大小的影响。 针对问题三：本文首先将催化剂组合中的 Co/SiO2 质量、HAP 质量、乙醇浓度、Co 负载量、温度等因素作为自变量，将 C4 烯烃收率的值作为因变量。然后以 C4 烯烃收率最大化为目标建立优化模型。在使得相同实验条件下 C4 烯烃收率尽可能高的条件下，确定了催化剂组合与温度，分别为：200mg2wt%Co/SiO2-200mgHAP-乙醇浓度0.3ml/min，温度 400 度，C4 烯烃收率为 7513.3617。针对温度低于 350 度时的情况， 本文修改关于 C4 烯烃收率的最优目标规划模型中关于温度的约束条件，对问题进行了求解，结果为：200mg2wt%Co/SiO2-200mgHAP-乙醇浓度 0.3ml/min 时，温度为 350度，C4 烯烃收率为 6243.0915。 针对问题四：本文选取问题三中经最优规划求得的催化剂组合与温度作为对照组，通过改变 Co/SiO2 与 HAP 比例、乙醇浓度、Co 负载量、温度、B 类催化剂质量设计对照实验，本文针对所设计实验给出了充分的理由，以期望获得更好的实验结果。