B題思路已更新
B題 乙醇偶合制備C4烯烴
對于B題而言,名詞概念非常多,但仔細刨析的話,難度并不大,首先是第一問研究乙醇轉化率、C4 烯烴的選擇性與溫度的關系,難度不大回歸分析或相關性分析均可,但需要對每一種催化劑組合做分析,作業量有點大,建議就是選擇回歸分析即可,因為溫度并不是一種具有代表性的指標因此相關性分析不建議使用,回歸分析可采用線性回歸或非線性回歸的形式,先以溫度為橫坐標,乙醇轉化率和C4 烯烴為縱坐標,觀察資料分布在選擇回歸的方程,建立方程后進行描述即可,對于另一小問對附件 2 中 350 度時給定的催化劑組合在一次實驗不同時間的測驗結果進行分析也是類似的操作,不過此時不僅要考慮乙醇轉化率、C4 烯烴的選擇性其它的也要考慮進去,
至于第二問則是采用控制變數看變化的基本思路,首先是找出各類催化劑之間的差距,如A1(200mg 1wt%Co/SiO2- 200mg HAP-乙醇濃度1.68ml/min)與A2(200mg 2wt%Co/SiO2- 200mg HAP-乙醇濃度1.68ml/min)的差距很明顯A1是1wt%Co/SiO2而A2是2wt%Co/SiO2,這種不同導致了A1和A2在不同時間的乙醇轉化率以及 C4 烯烴選擇性的變化,因此則可以建立由Co 負載量變化引起的乙醇轉化率以及 C4 烯烴選擇性的變化量分別是多少,同樣也能找到A1和A3的不同點等等,均采用類似的分析即可,可以得到由于催化劑成分的變化所引起的乙醇轉化率以及 C4 烯烴選擇性的變化函式,該函式可通過線性與非線性方程構建,
根據第一問和第二問得到了相關催化劑組合中某類成分的變化和溫度的變化所引起的乙醇轉化率以及 C4 烯烴選擇性函式,可以進一步進行最佳引數的設定,此處可建立優化函式,其中決策變數為催化劑成分引數(Co 負載量、Co /SiO2 和 HAP 裝料比等)以及溫度資料,目標函式為第一問和第二問得到的催化劑成分引數和溫度對乙醇轉化率以及 C4 烯烴選擇性的變化函式(乙醇轉化率以及 C4 烯烴選擇性可達到題目中要求的C4 烯烴收率),通過求解即可得到最佳的催化劑成分引數和溫度資料,對于溫度低于350度,即在約束中增加一個溫度約束條件即可,此思路不完善,需要更多思路,參考文獻等看我簽名哦!
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下面是題目
B題 乙醇偶合制備C4烯烴
C4烯烴廣泛應用于化工產品及醫藥的生產,乙醇是生產制備C4烯烴的原料,在制備程序中,催化劑組合(即:Co負載量、Co/SiO2和HAP裝料比、乙醇濃度的組合)與溫度對C4烯烴的選擇性和C4烯烴收率將產生影響(名詞解釋見附錄),因此通過對催化劑組合設計,探索乙醇催化偶合制備C4烯烴的工藝條件具有非常重要的意義和價值,
某化工實驗室針對不同催化劑在不同溫度下做了一系列實驗,結果如附件1和附件2所示,請通過數學建模完成下列問題:
(1) 對附件1中每種催化劑組合,分別研究乙醇轉化率、C4烯烴的選擇性與溫度的關系,并對附件2中350度時給定的催化劑組合在一次實驗不同時間的測驗結果進行分析,
(2) 探討不同催化劑組合及溫度對乙醇轉化率以及C4烯烴選擇性大小的影響,
(3) 如何選擇催化劑組合與溫度,使得在相同實驗條件下C4烯烴收率盡可能
高,若使溫度低于350度,又如何選擇催化劑組合與溫度,使得C4烯烴收率盡可能高,
(4) 如果允許再增加5次實驗,應如何設計,并給出詳細理由,
附錄:名詞解釋與附件說明
溫度:反應溫度,
選擇性:某一個產物在所有產物中的占比,
時間:催化劑在乙醇氛圍下的反應時間,單位分鐘(min),
Co負載量: Co與SiO2的重量之比,例如,“Co負載量為1wt%”表示Co與SiO2的重量之比為1:100,記作“1wt%Co/SiO2”,依次類推,
HAP:一種催化劑載體,中文名稱羥基磷灰石,
Co /SiO2和HAP裝料比:指Co/SiO2和HAP的質量比,例如附件1中編號為A14的催化劑組合“33mg 1wt%Co/SiO2-67mg HAP-乙醇濃度1.68ml/min”指Co/SiO2和HAP質量比為33mg:67mg且乙醇按每分鐘1.68毫升加入,依次類推,
乙醇轉化率:單位時間內乙醇的單程轉化率,其值為100 % ? (乙醇進氣量-乙醇剩余量)/乙醇進氣量,
C4烯烴收率:其值為乙醇轉化率 ? C4烯烴的選擇性,
附件1:性能資料表,表中乙烯、C4烯烴、乙醛、碳數為4-12脂肪醇等均為反應的生成物;編號A1~A14的催化劑實驗中使用裝料方式I,B1~B7的催化劑實驗中使用裝料方式II,
附件2:350度時給定的某種催化劑組合的測驗資料,
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