真题解析
2024-09-09 04:20:090 次浏览
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1、准备工作 1.1 题目背景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 % x (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 2:350 度时给定的某种催化剂组合的测试数据。1.2 解题使用工具 语言:python3.8
编译器:SPSSPRO Notebook
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