2021 年高教社杯全國大學生數學建模競賽題目
（請先閱讀“全國大學生數學建模競賽論文格式規范”）

B 題 乙醇偶合制備 C4 烯烴

C4 烯烴廣泛應用于化工產品及醫藥的生產，乙醇是生產制備 C4 烯烴的原料。在制備過程中，催化劑組合（即：Co 負載量、Co/SiO2 和 HAP 裝料比、乙醇濃度的組合）與溫度對 C4 烯烴的選擇性和 C4 烯烴收率將產生影響（名詞解釋見附錄）。因此通過對催化劑組合設計，探索乙醇催化偶合制備 C4 烯烴的工藝條件具有非常重要的意義和價值。
某化工實驗室針對不同催化劑在不同溫度下做了一系列實驗，結果如附件 1 和
附件 2 所示。請通過數學建模完成下列問題：
(1)對附件 1 中每種催化劑組合，分別研究乙醇轉化率、C4 烯烴的選擇性與溫度的關系，并對附件 2 中 350 度時給定的催化劑組合在一次實驗不同時間的測試結果進行分析。
(2)探討不同催化劑組合及溫度對乙醇轉化率以及 C4 烯烴選擇性大小的影響。
(3)如何選擇催化劑組合與溫度，使得在相同實驗條件下 C4 烯烴收率盡可能高。若使溫度低于 350 度，又如何選擇催化劑組合與溫度，使得 C4 烯烴收率盡可能高。
(4)如果允許再增加 5 次實驗，應如何設計，并給出詳細理由。

附錄：名詞解釋與附件說明

**溫度：**反應溫度。
**選擇性：**某一個產物在所有產物中的占比。
**時間：**催化劑在乙醇氛圍下的反應時間，單位分鐘（min）。
Co 負載量： Co 與 SiO2 的重量之比。例如，“Co 負載量為 1wt%”表示 Co
與SiO2 的重量之比為 1:100，記作“1wt%Co/SiO2”，依次類推。
HAP：一種催化劑載體，中文名稱羥基磷灰石。

**Co /SiO2 和 HAP 裝料比：**指 Co/SiO2 和 HAP 的質量比。例如附件 1 中編號為A14 的催化劑組合“33mg 1wt%Co/SiO2-67mg HAP- 乙醇濃度 1.68ml/min” 指Co/SiO2 和HAP 質量比為 33mg：67mg 且乙醇按每分鐘 1.68 毫升加入，依次類推。
**乙醇轉化率：**單位時間內乙醇的單程轉化率，其值為 100 % ? (乙醇進氣量-乙醇剩余量)/乙醇進氣量。
**C4 烯烴收率：**其值為乙醇轉化率 ? C4 烯烴的選擇性。

**附件 1：**性能數據表。表中乙烯、C4 烯烴、乙醛、碳數為 4-12 脂肪醇等均為反應的生成物；編號 A1~A14 的催化劑實驗中使用裝料方式I，B1～B7 的催化劑實驗中使用裝料方式II。
**附件 2：**350 度時給定的某種催化劑組合的測試數據。

備注：
賽題已上傳我的資源

總結

以上是生活随笔為你收集整理的2021全国大学生数学建模竞赛B题思路的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。