多元线性回归模型下C4烯烃制备实验参数的优化

乙醇偶合制备C₄烯烃实验中,反应温度和催化剂组成,影响着乙醇转化率和C₄烯烃的选择性。基于大连理工大学化学实验室针对不同催化剂组成及在不同温度下获得的一系列实验数据,研究了乙醇转化率和C₄烯烃的选择性与温度的关系,建立了乙醇转化率和C₄烯烃的选择性与催化剂组成以及反应温度的多元线性回归模型。最后,以C₄烯烃收率为目标函数,将催化剂组成及反应温度作为约束条件,利用模拟退火算法,得到了最佳催化剂组成及反应温度。     

回归分析在乙醇偶合制备C4烯烃实验数据分析及模型参数拟合中的应用

回归分析方法在复杂科学实验的数据分析处理方面具有重要价值,本文以乙醇偶合制备C4烯烃为案例,基于回归分析与线性规划模型,从数理统计角度深入分析了乙醇催化偶合制备C4烯烃的工艺条件。通过分析温度与乙醇转化率和C4烯烃选择性的相关性,针对不同催化剂组合建立了基于皮尔逊相关性分析的多项式回归方程的模型;在此基础上,分析多变量对C4烯烃收率的影响,并通过对多元线性回归方程的求解,建立单目标线性规划模型并获得其最优解。     

乙醇脱水制生物基乙烯工艺研究

以上海石油化工研究院已开发的高活性高选择性氧化铝催化剂,对固定床上乙醇脱水制乙烯反应工艺进行了研究。分别通过考察反应温度、水醇比和质量空速等工艺参数的变化对乙醇转化率、目的产物乙烯收率和副产物收率的影响,确定了固定床的优化工艺。结果表明:在所选的氧化铝催化剂条件下反应,当反应温度为400℃,空速为0.5 h-1,水醇比为2.5,乙烯的收率能达到98%,副产物收率控制在2%左右,乙醇转化率接近100%。此数据为开发的氧化铝催化剂工业应用推广提供了必要的技术参考。     

基于相关分析的乙醇偶合制备C4烯烃研究

C4烯烃收率的决定因素为乙醇转化率和C4烯烃选择性,为了探索乙醇催化偶合制备C4烯烃的最佳工艺条件,利用单变量对比方法对这两个因素进行了研究。通过Shapiro-Wilk检验和Pearson相关系数计算,得出乙醇转化率、C4烯烃的选择性与时间的关系;利用双因素方差分析与多因素分析模型,得出乙醇转化率与催化剂组合的关系;建立非线性回归模型,利用MATLAB得出C4烯烃收率最大的条件。结果表明,乙醇转化率与时间在350℃下存在负相关性,而C4烯烃选择性与时间不具有相关性;乙醇转化率与催化剂组合中的乙醇浓度相关性最大;温度为370℃,催化剂中乙醇浓度为0.61 mL/min的条件下C4烯烃收率最大。     

基于BP网络模型的水合肼合成收率预测及参数优化

采用BP算法建立了水合肼合成收率的神经网络模型,所建网络有良好的回想和泛化性能,对水合肼合成收率预测的平均相对误差小于0.5%。运用网络模型考察了反应温度、物料配比、次氯酸钠流量等操作参数对水合肼合成收率的影响,同时确定了获得较高合成收率时各操作参数的优化值。     

基于BP网络模型的水合肼合成收率预测及参数优杞

采用BP算法建立了水合肼合成收率的神经网络模型，所建网络有良好的回想和泛化性能，对水合肼合成收率预测的平均相对误差小于0．5％。运用网络模型考察了反应温度、物料配比、次氯酸钠流量等操作参数对水合肼合成收率的影响，同时确定了获得较高合成收率时各操作参数的优化值。     

新疆淖毛湖煤直接液化反应行为研究

为研究新疆淖毛湖煤直接液化反应特性和产品分布规律,在0.5 L间歇式高压釜中,以四氢萘为溶剂,纳米氧化铁为催化剂及S为助剂,考察了不同反应温度、反应时间条件对煤转化率和液化产物收率的影响。结果表明:淖毛湖煤易液化,在反应器温度刚加热到425℃时,煤转化率和液化油收率已分别达到96.6%、56.68%;随着反应温度的升高以及反应时间的延长,煤转化率、氢耗、气体产率、油收率逐渐增加,而沥青类物质产率下降,水产率基本保持不变;当反应温度进一步增加以及反应时间继续延长,轻质油将会发生裂解,导致气体产率进一步增加,而油收率有所降低。当反应温度为455℃、反应时间为80 min时,煤转化率达到99.6%,油、沥青和气体收率分别为73.42%、1.64%、16.61%,氢耗为4.85%。基于液化试验结果,建立了5集总的反应动力学模型,采用优化算法获得动力学模型参数,煤转化率、沥青类物质和油气收率的模拟值和试验值的相对误差分别为0.5%、1.0%、8.0%。     

重整芳烃脱烯烃杂质固体酸催化反应工艺

为开发环境友好的重整芳烃脱烯烃工艺,采用固定床反应装置进行了重整重芳烃脱烯烃杂质的固体酸催化反应工艺研究。研究结果表明,催化剂活性稳定性随着热处理温度升高而逐渐提高,烯烃转化率随着反应温度升高或空速降低而增大。在温度240℃、压力2.0 MPa、质量空速1.0 h-1反应条件下,用300℃热处理催化剂进行持续90天的芳烃脱烯烃反应,烯烃转化率从91.4%降低到85.8%。芳烃脱烯烃反应不影响芳烃组成。在温度220~260℃、压力3.0 MPa、质量空速1.0 h-1条件下考察催化剂活性稳定性,经120天持续反应精制产物溴指数保持在100 mg-Br/100 g以下,烯烃转化率大于88%。对失活催化剂分别进行乙醇和二氯甲烷器内洗涤再生,以及器内空气烧焦再生,三种再生催化剂的活性均接近新鲜催化剂活性水平。所开发的重整芳烃精制新工艺具有良好的应用前景。     

合成气直接制备低碳烯烃的铁基催化剂的改性

在微波条件下,制备了以钾为助剂的Fe/SiO2负载型催化剂.研究了反应温度及钾(K)含量,对铁基催化剂催化合成气直接制备低碳烯烃性能的影响.结果表明,在一定温度范围内,催化剂有较好的稳定性,在280℃下CO转化率、低碳烯烃选择性以及收率较高;280℃下微波辐射法制备的10% Fe-K/SiO:系列催化剂,CO转化率与低...     

Fe_2O_3/HZSM-5催化转化乙醇制备低碳烯烃

采用浸渍法制备了Fe2O3/HZSM-5分子筛催化剂,并用于乙醇脱水与低聚制备丙烯为主的低碳烯烃反应体系.在400～500℃范围内考察了HZSM-5的硅/铝比、氧化铁负载量、反应温度、催化剂氢气还原预处理对产物中烯烃收率的影响.结果表明,HZSM-5硅/铝比为140时,丙烯、丁烯收率最高;氧化铁负载能有效提高烯烃收率,当负载量为2.9%时丙烯收率最高,接近25%;反应初期升高温度可促进丙烯生成,但催化剂寿命缩短;氢气还原预处理能进一步促进乙烯、丙烯生成.     

固定流化床反应器设计及干气乙烯低聚研究

对催化干气乙烯低聚反应体系进行了固定流化床反应器设计计算并进行了考察试验。在温度550℃,压力0.1 MPa,催化剂装填量10 g,原料气流量400 mL/min条件下,乙烯转化率为36.28%,丙烯收率和烯烃总收率分别可达14.76%和20.56%。要通过合理控制操作来避免节涌和鼓泡。     

苯与乙醇在β分子筛上烷基化的研究

通过实验考察了反应温度、物料配比和质量空速对苯与乙醇在β分子筛催化剂上烷基化的影响,得到了在β分子筛催化剂上苯与乙醇合成乙苯的适宜反应条件。结果表明,在240~260℃,苯与乙醇摩尔比为4~6,苯质量空速3~5 h-1的条件下,乙醇转化率大于99%,乙苯收率大于80%。     

氯化铁/氯化钠催化木糖反应萃取过程优化

为解决糠醛生产过程中收率低和污染严重等问题,提出使用氯化铁/氯化钠复合催化木糖经反应萃取生产糠醛的新工艺。首先研究了催化剂用量对反应过程的影响,得到了最优的催化剂添加量。然后以获得降解过程中较高的木糖转化率和糠醛收率为目的,通过响应曲面法研究了反应温度(170—210℃)、溶剂比(体积比1—5)、反应时间(15—75 min)对木糖降解过程的影响,并建立了木糖转化率和糠醛收率的二次多项式模型。由响应面分析和方程模型优化可以得到木糖降解过程的最优降解条件:反应温度190℃,溶剂比4,反应时间48 min,此时木糖转化率为93.1%,糠醛收率为75.6%。在最优降解条件下的实验验证结果与模型预测值非常接近,说明模型是适用的。     

净化黄磷尾气合成甲酸甲酯研究

用净化黄磷尾气为原料与甲醇液相合成甲酸甲酯 ,并对影响一氧化碳及甲醇转化率、甲酸甲酯时空收率等的因素进行了研究。研究结果表明 ,随着主催化剂浓度或反应压力的增大 ,一氧化碳转化率及甲醇转化率均提高 ;助剂的加入可以大大提高甲酸甲酯时空收率和延长催化剂的寿命。优化的反应条件为 :主催化剂 (甲醇钠 )浓度 0 .4mol L ;助催化剂吡啶浓度 1.74mol L ;温度 80℃ ;时间 160min ;压力 4MPa。在此条件下 ,黄磷尾气中一氧化碳及甲醇转化率可分别达到 95 .5 %和 43%。     

基于神经网络-遗传算法优化生物柴油制备工艺

根据生物柴油制备的实验数据,用人工神经网络(ANN)的反向传播(BP)算法建立了生物柴油转化率神经网络预测模型,提出了适宜的人工神经网络拓扑结构,讨论了BP算法中学习速率、动量系数及过拟合现象对网络的影响。实验数据检验表明,ANN方法能准确地关联生物柴油制备工艺条件与转化率的关系,转化率预测平均相对误差为1.917%,复相关系数R为0.9996;该神经网络预测模型用遗传算法优化,得到了最佳生物柴油制备条件。     

Cu/Zn/Al催化甲醇乙醇一步合成异丁醛

采用水热合成-并流共沉淀法制备了CuO-ZnO-Al_2O_3三元催化剂用于甲醇乙醇一步合成异丁醛反应。通过H_2-TPR、XRD、BET对CuO-ZnO-Al_2O_3进行了详细的表征,并考察了CuO-ZnO-Al_2O_3催化剂催化合成异丁醛时的n(甲醇)∶n(乙醇)、反应温度及反应压力等条件对催化活性的影响。结果表明,反应温度为250℃、反应压力为2.3 MPa、n(甲醇)∶n(乙醇)=2.7∶1,乙醇转化率最高可达95.1%,异丁醛收率为69.8%。与共沉淀CuO/ZnO/Al_2O_3催化剂进行对比,结果表明,反应时间360 h,以CuO-ZnO-Al_2O_3为催化剂时,乙醇转化率最高为78.1%,异丁醛收率为45.9%;以CuO/ZnO/Al_2O_3为催化剂时,乙醇转化率最高为70.5%,异丁醛收率为39.9%。水热合成-并流共沉淀法制备的CuO-ZnO-Al_2O_3催化剂具有更优异的催化活性。     

烯烃裂解增产丙烯催化剂再生性能

由于烯烃裂解技术反应自身的特点,催化剂容易积炭失活,需要进行多次再生,因此,催化剂的再生性能对烯烃裂解技术至关重要。在实验室对中国石化中原石油化工有限责任公司烯烃裂解工业装置的ZSM-5催化剂进行了多次反应和再生试验,考察其烯烃裂解反应性能,并运用TG、XRD、NH₃-TPD、氮气物理吸附以及SEM等对再生前后的催化剂样品进行表征。结果表明,开发的烯烃裂解催化剂经过13次的反应再生过程,新鲜催化剂与再生催化剂的比表面积和孔容基本相同,烯烃转化率、丙烯及乙烯收率无明显变化,烯烃转化率仍大于73%,丙烯和乙烯收率分别大于32%和10%。且催化剂骨架结构和酸中心稳定,在多次反应与再生过程中的酸量保持不变,具有良好的再生性能。     

基于概率方法的二氧化碳氢化反应热力学优化

为从热力学的角度优化二氧化碳合成低碳烯烃反应的反应性能，基于Gibbs自由能最小化方法对二氧化碳氢化反应进行平衡热力学分析，通过模拟计算得到反应温度、反应压力、进料气氢碳摩尔比对二氧化碳平衡转化率、低碳烯烃选择性及平衡组分摩尔分数的影响。基于概率学理论，建立反应条件对反应性能参数的概率函数，使用NSGA-Ⅱ多目标优化算法对催化反应性能进行多目标优化。结果表明：相比单目标最优化方法，多目标优化方法可使反应系统多个相互矛盾的目标协同达到最优，在提高二氧化碳转化率和低碳烯烃选择性的同时降低催化系统中H₂O平衡摩尔分数。     

生物乙醇催化脱水制乙烯的动力学研究

采用质量分数3%金属镧改性的HZSM-5分子筛催化剂,考察在较低的反应温度（200～300） ℃、固定床反应器内质量空速、催化剂粒径、反应温度以及反应物分压对乙醇转化率、产物收率和生成速率的影响,确定了乙醇脱水反应的动力学控制区域：质量空速≥20 h^-1,催化剂粒径≤0.7 mm。在此基础上,建立了生物乙醇催化脱水的动力学模型,拟合值和实验值吻合较好。     

分子筛膜脱水用于乳酸乙酯合成的实验研究

以乳酸与乙醇为原料,催化树脂为催化剂,以过量乙醇为带水剂,通过酯化-分子筛膜脱水耦合工艺制备食品级乳酸乙酯。考察了膜面积对反应时间、乳酸转化率、乳酸乙酯收率的影响,结果表明,在优化的分子筛膜面积条件下,反应时间不到10h即可达到平衡,乳酸转化率可达99.5%以上,乳酸乙酯收率达97.8%。