乙醇偶合制備C4烯烴的設(shè)計優(yōu)化策略

1、乙醇偶合制備C4烯烴的設(shè)計優(yōu)化策略摘要：本文主要研究乙醇偶合制備C4烯烴的設(shè)計優(yōu)化問題，建立一元線性 回歸模型和灰色關(guān)聯(lián)度分析模型以及單目標(biāo)最優(yōu)模型，并借助MATLAB軟件進行 求解。首先得出乙醇轉(zhuǎn)化率和C4烯烴選擇性都隨溫度的升高而增長。通過分析 得出在350C時，該催化劑組合對乙醇轉(zhuǎn)化率及碳數(shù)為4-12脂肪酸的選擇性有抑 制作用，對乙醛選擇性有促進作用，對乙烯、C4烯烴選擇性無較大影響，其他則 無明顯規(guī)律。其次得出Co負(fù)載量、裝料量、有無HAP對乙醇轉(zhuǎn)化率的影響較小， 對C4烯烴選擇性影響較大；Co/SiO2和HAP裝料比對乙醇轉(zhuǎn)化率和C4烯烴選擇 性影響程度相近；乙醇濃度、裝料方式對乙醇

2、轉(zhuǎn)化率的影響較大，對C4烯烴選 擇性影響較小。關(guān)鍵詞:一元線性回歸模型灰色關(guān)聯(lián)度分析單目標(biāo)最優(yōu)模型本文對研究乙醇偶合制備C4烯烴的設(shè)計優(yōu)化問題，運用回歸分析方法建立 了一元線性回歸模型通過最小二乘擬合算法利用MATLAB得到相關(guān)一元線性回歸 方程，模型建立準(zhǔn)確，條例清晰，為準(zhǔn)確得到乙醇轉(zhuǎn)化率、C4烯烴的選擇性與溫 度的關(guān)系起著十分重要的作用。一、分析與求解為研究不同催化劑組合及溫度對乙醇轉(zhuǎn)化率以及C4烯烴選擇性大小的影響， 考慮到催化劑組合為Co負(fù)載量、Co/SiO2和HAP裝料比、乙醇濃度的組合。因此， 首先將21組催化劑組合通過控制變量的方法進行分組，然后根據(jù)研究因素挑選 六組相應(yīng)的數(shù)據(jù)，

3、進行灰色關(guān)聯(lián)度分析。模型的建立1.1通過控制變量將21組催化劑組合根據(jù)組合中的不同條件及裝料方式分成 14組，如表1 -2所示。表1-2 14組催化劑組合中的不同條件與相同條件參數(shù)表組 催化劑組合催化劑組合中的催化劑組合中的不同號編號相同條件條件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、裝料方式3 m=1001A9、B5卜1.2.建立灰色關(guān)聯(lián)度分析模型 假設(shè)已初值化的序列x（k）、x（k）、x（k）、x（k）。0123 求各x.與x0的絕對差序列4優(yōu)：j = - . 求兩級最小差釧與最大差心:min Imax g 計算關(guān)聯(lián)系數(shù) : 計算關(guān)聯(lián)度： .（3） 模型的求解 2.1.研究因素分析%、C=21、裝料方式4P=1:1、 m=100結(jié)合附件1發(fā)現(xiàn)，在不同催化劑組合及不同溫度下，乙醇轉(zhuǎn)化率以及C4烯 烴選擇性均有不同，由問題一可知溫度的升高對乙醇轉(zhuǎn)化率以及C4烯烴選擇性 均有促進作用，因此，接下來將通過灰色關(guān)聯(lián)度分析陸續(xù)探討Co負(fù)載量、 Co/SiO2和HA

5、P裝料比、乙醇濃度、裝料量、有無HAP以及裝料方式與乙醇轉(zhuǎn)化 率和C4烯烴選擇性的相關(guān)程度，并分析這六種變量對乙醇轉(zhuǎn)化率和C4烯烴選擇 性大小的影響。六種不同因素與乙醇轉(zhuǎn)化率以及C4烯烴選擇性的關(guān)聯(lián)度，如表1-3所示。表1-3不同因素與乙醇轉(zhuǎn)化率以及C4烯烴選擇性的關(guān)聯(lián)度研充美聯(lián)謎CoAl3.075.8514. 971S.68抓900.泗&34.0517. 43我9449.I# 21口 3149A21. 60LT.網(wǎng)網(wǎng).如56.3367.1歐。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 濃度ATlfl.72.040.05& 6I&.00.13875- 756. 568.6418.融33. 35a.頌,AA6.33. B33.231. 75&. 15.53S.5Z13, 3225.8041 4?踴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職2.E56.216.245. 13.264.979. S222. SB3E7有無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裝料療式Al 23.4AS5.919. /U.5O.TOS2B-17S. 1111. 2222. 2B眼3o. cmBl3.4土 46.719. $6.32S. 2512.

8、 2E25.97U-根據(jù)表1 -3可知：不同研究因素與乙醇轉(zhuǎn)化率的關(guān)聯(lián)度大小，乙醇濃度裝 料量裝料方式有無HAPCo/SiO2和HAP裝料比Co負(fù)載量；不同研究因素與C4 選擇性的關(guān)聯(lián)度大小，裝料量有無HAPCo負(fù)載量裝料方式Co/SiO2和HAP裝 料比乙醇濃度。根據(jù)對圖1-5關(guān)聯(lián)度的分析可知Co負(fù)載量、裝料量、有無HAP對乙醇轉(zhuǎn)化 率的影響較小，對C4烯烴選擇性影響較大；Co/SiO2和HAP裝料比對乙醇轉(zhuǎn)化率 和C4烯烴選擇性影響程度相近；乙醇濃度、裝料方式對乙醇轉(zhuǎn)化率的影響較大， 對C4烯烴選擇性影響較小。三、總結(jié)本文運用回歸分析方法建立了一元線性回歸模型通過最小二乘擬合算法利用 MATLAB得到相關(guān)一元線性回歸方程，模型建立準(zhǔn)確，條例清晰，為準(zhǔn)確得到乙醇 轉(zhuǎn)化率、C4烯烴的選擇性與溫度的關(guān)系起著十分重要的作用。本文準(zhǔn)確運用灰色關(guān)聯(lián)度分析模型和單目標(biāo)最優(yōu)模型，從而準(zhǔn)確求解出問題 的最優(yōu)策略。本文建立的催化劑組合單目標(biāo)最優(yōu)模型具有一定的推廣價值。應(yīng)用乙醇制備 C4烯烴代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能源進行化工生產(chǎn)的方式，符合綠色可持續(xù)發(fā)展理念。同 時以乙醇為原料制備C4烯烴所帶來的副產(chǎn)物也有較高附加值。參考文獻(xiàn)韓中庚.數(shù)學(xué)建模方法及應(yīng)用(第三版)M.北京市:高等教育出版 社.2