乙醇偶合制备C4烯烃的设计优化策略

1、乙醇偶合制备C4烯烃的设计优化策略摘要：本文主要研究乙醇偶合制备C4烯烃的设计优化问题，建立一元线性 回归模型和灰色关联度分析模型以及单目标最优模型，并借助MATLAB软件进行 求解。首先得出乙醇转化率和C4烯烃选择性都随温度的升高而增长。通过分析 得出在350C时，该催化剂组合对乙醇转化率及碳数为4-12脂肪酸的选择性有抑 制作用，对乙醛选择性有促进作用，对乙烯、C4烯烃选择性无较大影响，其他则 无明显规律。其次得出Co负载量、装料量、有无HAP对乙醇转化率的影响较小， 对C4烯烃选择性影响较大；Co/SiO2和HAP装料比对乙醇转化率和C4烯烃选择 性影响程度相近；乙醇浓度、装料方式对乙醇

2、转化率的影响较大，对C4烯烃选 择性影响较小。关键词:一元线性回归模型灰色关联度分析单目标最优模型本文对研究乙醇偶合制备C4烯烃的设计优化问题，运用回归分析方法建立 了一元线性回归模型通过最小二乘拟合算法利用MATLAB得到相关一元线性回归 方程，模型建立准确，条例清晰，为准确得到乙醇转化率、C4烯烃的选择性与温 度的关系起着十分重要的作用。一、分析与求解为研究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， 考虑到催化剂组合为Co负载量、Co/SiO2和HAP装料比、乙醇浓度的组合。因此， 首先将21组催化剂组合通过控制变量的方法进行分组，然后根据研究因素挑选 六组相应的数据，

3、进行灰色关联度分析。模型的建立1.1通过控制变量将21组催化剂组合根据组合中的不同条件及装料方式分成 14组，如表1 -2所示。表1-2 14组催化剂组合中的不同条件与相同条件参数表组 催化剂组合催化剂组合中的催化剂组合中的不同号编号相同条件条件1A4、A1、A6A2、c=1.68、P=1:1、m=400L=1wt%、 2wt%、0.5wt%、5wt%2A9、A10c=2.1、P=1:1、m=100L=1wt%、5wt%3A1、A3L=1wt%、 P=1:1、m=400c=1.68、0.94A2、A5L=2wt%、 P=1:1、m=400c=1.68、0.3L=1wt%、A12、B1 c=1.

4、68、P=1:1、装料方式3 m=1001A9、B5卜1.2.建立灰色关联度分析模型 假设已初值化的序列x（k）、x（k）、x（k）、x（k）。0123 求各x.与x0的绝对差序列4优：j = - . 求两级最小差钏与最大差心:min Imax g 计算关联系数 : 计算关联度： .（3） 模型的求解 2.1.研究因素分析%、C=21、装料方式4P=1:1、 m=100结合附件1发现，在不同催化剂组合及不同温度下，乙醇转化率以及C4烯 烃选择性均有不同，由问题一可知温度的升高对乙醇转化率以及C4烯烃选择性 均有促进作用，因此，接下来将通过灰色关联度分析陆续探讨Co负载量、 Co/SiO2和HA

5、P装料比、乙醇浓度、装料量、有无HAP以及装料方式与乙醇转化 率和C4烯烃选择性的相关程度，并分析这六种变量对乙醇转化率和C4烯烃选择 性大小的影响。六种不同因素与乙醇转化率以及C4烯烃选择性的关联度，如表1-3所示。表1-3不同因素与乙醇转化率以及C4烯烃选择性的关联度研充美联谜CoAl3.075.8514. 971S.68抓900.泗&34.0517. 43我9449.I# 21口 3149A21. 60LT.网网.如56.3367.1欧。了IT. 2330. 62服.1C0ZS1O2 -fUKAPiiJM 比Al 23.43.5e.g19. g44.50.6450(B_ 17S. 111

6、1. 2222. 2B3E3a. C754Al3LB2.3-皂114.64&05.1197.6212.7423. 4B2T 91A3 42.55. 310. 224.053-. 6W2.553. &110. 8322 . S5 浓度ATlfl.72.040.05& 6I&.00.13875- 756. 568.6418.融33. 35a.颂,AA6.33. B33.231. 75&. 15.53S.5Z13, 3225.8041 4?踊2.i3. a4.713.440* . B5.4.9. 6BIK 131.0142. C 4Al 23.4.乩5丘9ig. g45B_ 17S. IE11. 2

7、222. 2B3B. 3裁得量Bl3.4.以6.719. J43-6Q. T243B-32S. 2512. 2E25.9741. DS0. 8T92职2.E56.216.245. 13.264.979. S222. SB3E7有无HriPA3L0.2土 5以a. 232.60. MSB0. L.624.S57. 910. 7B34Al 23.43. &S.919.944.5fi-17S. IELI. 2222. 2B36,3装料疗式Al 23.4AS5.919. /U.5O.TOS2B-17S. 1111. 2222. 2B眼3o. cmBl3.4土 46.719. $6.32S. 2512.

8、 2E25.97U-根据表1 -3可知：不同研究因素与乙醇转化率的关联度大小，乙醇浓度装 料量装料方式有无HAPCo/SiO2和HAP装料比Co负载量；不同研究因素与C4 选择性的关联度大小，装料量有无HAPCo负载量装料方式Co/SiO2和HAP装 料比乙醇浓度。根据对图1-5关联度的分析可知Co负载量、装料量、有无HAP对乙醇转化 率的影响较小，对C4烯烃选择性影响较大；Co/SiO2和HAP装料比对乙醇转化率 和C4烯烃选择性影响程度相近；乙醇浓度、装料方式对乙醇转化率的影响较大， 对C4烯烃选择性影响较小。三、总结本文运用回归分析方法建立了一元线性回归模型通过最小二乘拟合算法利用 MATLAB得到相关一元线性回归方程，模型建立准确，条例清晰，为准确得到乙醇 转化率、C4烯烃的选择性与温度的关系起着十分重要的作用。本文准确运用灰色关联度分析模型和单目标最优模型，从而准确求解出问题 的最优策略。本文建立的催化剂组合单目标最优模型具有一定的推广价值。应用乙醇制备 C4烯烃代替传统的化石能源进行化工生产的方式，符合绿色可持续发展理念。同 时以乙醇为原料制备C4烯烃所带来的副产物也有较高附加值。参考文献韩中庚.数学建模方法及应用(第三版)M.北京市:高等教育出版 社.2