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2021 年高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目-B题

2021-09-09 18:32:14  阅读:954  来源: 互联网

标签:SiO2 Co 催化剂 烯烃 乙醇 高教 2021 社杯 C4


B 题  乙醇偶合制备 C4 烯烃

 

C4 烯烃广泛应用于化工产品及医药的生产,乙醇是生产制备 C4 烯烃的原料。在制备过程中,催化剂组合(即:Co 负载量、Co/SiO2 和 HAP 装料比、乙醇浓度的组合)与温度对 C4 烯烃的选择性和 C4 烯烃收率将产生影响(名词解释见附录)。因此通过对催化剂组合设计,探索乙醇催化偶合制备 C4 烯烃的工艺条件具有非常重要的意义和价值。

某化工实验室针对不同催化剂在不同温度下做了一系列实验,结果如附件 1 和附件 2 所示。请通过数学建模完成下列问题:

(1)   对附件 1 中每种催化剂组合,分别研究乙醇转化率、C4 烯烃的选择性与温度的关系,并对附件 2 中 350 度时给定的催化剂组合在一次实验不同时间的测试结果进行分析。

(2)   探讨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。

(3)   如何选择催化剂组合与温度,使得在相同实验条件下 C4 烯烃收率尽可能高。若使温度低于 350 度,又如何选择催化剂组合与温度,使得 C4 烯烃收率尽可能高。

(4)   如果允许再增加 5 次实验,应如何设计,并给出详细理由。

附录:名词解释与附件说明

温度:反应温度。

选择性:某一个产物在所有产物中的占比。

时间:催化剂在乙醇氛围下的反应时间,单位分钟(min)。

Co 负载量: Co 与 SiO2 的重量之比。例如,“Co 负载量为 1wt%”表示 Co

与SiO2 的重量之比为 1:100,记作“1wt%Co/SiO2”,依次类推。

HAP:一种催化剂载体,中文名称羟基磷灰石。

 

Co /SiO2 和 HAP 装料比:指 Co/SiO2 和 HAP 的质量比。例如附件 1 中编号为A14 的催化剂组合“33mg 1wt%Co/SiO2-67mg HAP- 乙醇浓度 1.68ml/min” 指Co/SiO2 和HAP 质量比为 33mg:67mg 且乙醇按每分钟 1.68 毫升加入,依次类推。

乙醇转化率:单位时间内乙醇的单程转化率,其值为 100 % ´ (乙醇进气量-乙醇剩余量)/乙醇进气量。

C4 烯烃收率:其值为乙醇转化率 ´ C4 烯烃的选择性

 

附件 1:性能数据表。表中乙烯、C4 烯烃、乙醛、碳数为 4-12 脂肪醇等均为反应的生成物;编号 A1~A14 的催化剂实验中使用装料方式I,B1~B7 的催化剂实验中使用装料方式II。

附件 2350 度时给定的某种催化剂组合的测试数据

标签:SiO2,Co,催化剂,烯烃,乙醇,高教,2021,社杯,C4
来源: https://www.cnblogs.com/Blogwjl/p/15248324.html

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