基于灰色關(guān)聯(lián)度分析的乙醇偶合制備C4烯烴的研究

李三杰 胡玉林 汪太行

摘要：利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法，分析不同催化劑組合及溫度對(duì)乙醇轉(zhuǎn)化率以及C4烯烴選擇性大小的影響，確定參考序列，求出差序列，計(jì)算不同溫度下各種催化劑組合的乙醇轉(zhuǎn)化率和C4烯烴選擇性的關(guān)聯(lián)度大小，并對(duì)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行量化分析，根據(jù)在不同溫度下各種催化劑組合下對(duì)乙醇轉(zhuǎn)化率以及C4烯烴的選擇性大小的影響關(guān)聯(lián)度大小，探索乙醇催化偶合制備C4烯烴的工藝條件。

關(guān)鍵詞：乙醇?C4烯烴?灰色關(guān)聯(lián)度分析法?關(guān)聯(lián)系數(shù)?關(guān)聯(lián)度

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ223.1?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1672-3791（2022）07（b）-0000-00

Preparation?of?C4?Olefins?by?Ethanol?Coupling?Based?on?Grey?Correlation?Analysis

LI?Sanjie1??HU?Yulin2??WANG?Taihang2

（1.School?of?Statistics?and?Big?Data，?Zhengzhou?College?of?Finance?and?Economics;2.School?of?Information?Engineering，?Zhengzhou?College?of?Finance?and?Economics，?Zhengzhou，?Henan?Province，?450044?China）

Abstract：?Using?the?grey?correlation?analysis?method，?the?effects?of?different?catalyst?combinations?and?temperatures?on?ethanol?conversion?and?C4?olefin?selectivity?are?analyzed，?the?reference?sequence?is?determined，?the?travel?sequence?is?calculated，?the?correlation?between?ethanol?conversion?and?C4?olefin?selectivity?of?various?catalyst?combinations?at?different?temperatures?is?calculated，?and?the?correlation?degree?is?quantitatively?analyzed，?The?technological?conditions?for?the?preparation?of?C4?olefins?by?ethanol?catalytic?coupling?were?explored.

Key?Words：?Ethanol;?C4?olefin;?Grey?correlation?analysis?method;?Correlation?coefficient;?Correlation?degree

乙醇是生產(chǎn)制備C4烯烴的原料，乙醇及C4烯烴作為重要的化工材料，被廣泛地應(yīng)用于化工產(chǎn)品及醫(yī)藥中間體的生產(chǎn)[1-2]。對(duì)于乙醇制備C4烯烴的過(guò)程，不同的催化劑組合和溫度會(huì)影響C4烯烴的選擇性和C4烯烴的收率。因此，合理選擇催化劑組合和溫度，研究乙醇催化偶合制備C4烯烴的工藝條件具有突出的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。該文數(shù)據(jù)來(lái)源于2021年高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽B?題。

1?模型假設(shè)

（1）制備過(guò)程不存在誤差;（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)無(wú)異常值;（3）參考序列以最大值為準(zhǔn);（4）關(guān)聯(lián)系數(shù)中分辨系數(shù)取適合值;（5）關(guān)聯(lián)度排序不考慮各指標(biāo)權(quán)重。

2?符號(hào)說(shuō)明

表示乙醇轉(zhuǎn)化率的參考序列，表示C4烯烴選擇性大小的參考序列，表示乙醇轉(zhuǎn)化率的分析序列，表示C4烯烴選擇性大小的分析序列，表示分辨系數(shù)，表示關(guān)聯(lián)系數(shù)，表示關(guān)聯(lián)度。

3?灰色關(guān)聯(lián)度分析法

灰色關(guān)聯(lián)度分析是其中一種多因素統(tǒng)計(jì)分析的方法?；疑P(guān)聯(lián)度分析就是在一個(gè)灰色系統(tǒng)中，尋求某一項(xiàng)指標(biāo)受到其他因素影響的強(qiáng)弱程度。在灰色系統(tǒng)發(fā)展的過(guò)程中，若其中兩個(gè)因素的變化性具有相似性，可以說(shuō)二者關(guān)聯(lián)程度比較高;反之，則較低[3-4]。

3.1?模型基本原理

灰色關(guān)聯(lián)分析判斷各要素是否密切相關(guān)的基礎(chǔ)在于它們的序列曲線(xiàn)變化趨勢(shì)或幾何形狀是否相似。如果越相似，則相對(duì)元素越接近，反之亦然。

3.2?數(shù)據(jù)無(wú)量綱化處理

通常，參考數(shù)列和比較數(shù)列都需要進(jìn)行無(wú)量綱化處理，較為常用的方法有初值化、均值化、歸一化變換。

3.3?計(jì)算最值和灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)

計(jì)算公式如下：

在該公式中，是控制系數(shù)區(qū)分度的一個(gè)系數(shù)，取值范圍是0～1，數(shù)值越小，所得到的區(qū)分度就越大，一般取值0.5較為合適，關(guān)聯(lián)系數(shù)落在0～1之間[5-8]。

3.4?計(jì)算關(guān)聯(lián)度

計(jì)算公式如下：

在得到相關(guān)系數(shù)的值后，計(jì)算出不同維度中各元素的平均值，以便根據(jù)關(guān)聯(lián)度對(duì)其進(jìn)行排序。如果各指標(biāo)在綜合評(píng)價(jià)中發(fā)揮不同的作用，則可計(jì)算相關(guān)系數(shù)的加權(quán)平均值。

4?灰色關(guān)聯(lián)度分析法在乙醇偶合制備C4烯烴中的應(yīng)用

4.1數(shù)據(jù)預(yù)處理

分析指標(biāo)包括溫度為250度時(shí)乙醇轉(zhuǎn)化率（%）、275度時(shí)乙醇轉(zhuǎn)化率（%）、300度時(shí)乙醇轉(zhuǎn)化率（%）、350度時(shí)乙醇轉(zhuǎn)化率（%）以及溫度為250度時(shí)C4烯烴選擇性（%）、275度時(shí)C4烯烴選擇性（%）、300度時(shí)C4烯烴選擇性（%）、350度時(shí)C4烯烴選擇性（%）。對(duì)原始數(shù)據(jù)經(jīng)處理后得到的數(shù)值見(jiàn)表1。

4.2確定參考序列并求差序列

根據(jù)數(shù)據(jù)，選取每一列的最大值作為參考序列。不同溫度下21種催化劑組合乙醇轉(zhuǎn)化率參考序列和C4烯烴選擇性參考序列以及求差序列。

4.3求最值與關(guān)聯(lián)系數(shù)（）

4.4計(jì)算關(guān)聯(lián)度

依據(jù)公式：，求得乙醇轉(zhuǎn)化率關(guān)聯(lián)度（保留兩位，對(duì)比數(shù)據(jù)以原始數(shù)據(jù)為準(zhǔn)）：

求得C4烯烴選擇性關(guān)聯(lián)度（保留兩位，對(duì)比數(shù)據(jù)以原始數(shù)據(jù)為準(zhǔn)）：

5?結(jié)論

該文采用灰色關(guān)聯(lián)分析法，分析了不同催化劑組合和溫度對(duì)乙醇轉(zhuǎn)化率和C4烯烴選擇性大小的影響，計(jì)算了不同催化劑組合在不同溫度下乙醇轉(zhuǎn)化率和C4烯烴選擇性的關(guān)聯(lián)度，定量分析關(guān)聯(lián)度并對(duì)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行排序，由此得出：

（1）在不同溫度下各種催化劑組合下對(duì)乙醇轉(zhuǎn)化率的影響關(guān)聯(lián)度大小的順序?yàn)椋?/p>

不同溫度下各種催化劑組合下對(duì)乙醇轉(zhuǎn)化率的影響最大的是A7，A2、A6、A3催化劑組合對(duì)乙醇轉(zhuǎn)化率的影響相對(duì)顯著，B3催化劑組合影響對(duì)乙醇轉(zhuǎn)化率的影響程度最小。

（2）在不同溫度下各種催化劑組合下對(duì)C4烯烴的選擇性大小的影響關(guān)聯(lián)度大小的順序?yàn)椋?/p>

不同溫度下各種催化劑組合下對(duì)C4烯烴的選擇性大小的影響最大的是A1，A2、A3、A9催化劑組合對(duì)C4烯烴的選擇性大小的影響相對(duì)顯著，A11催化劑組合影響對(duì)C4烯烴的選擇性大小的影響程度最小。

參考文獻(xiàn)

[1]?呂紹沛.乙醇偶合制備丁醇及C4烯烴[D].大連：大連理工大學(xué)，2018.

[2]?呂亞娟，趙國(guó)虎，白林，等.對(duì)五氧化二磷催化乙醇制取乙烯的再研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（36）：112.

[3]?陳友軍，何洪英.一種改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)度算法及其推廣應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2015，51（22）：130-133，227.

[4]?李韶偉，王宇杰，熊浪，等.乙醇偶合制備C4烯烴的優(yōu)化模型[J].臺(tái)州學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，43（6）：26-32，77.

[5]?楊靜.基于灰色關(guān)聯(lián)分析法的菲達(dá)環(huán)保盈利質(zhì)量問(wèn)題研究[D].蘭州：蘭州財(cái)經(jīng)大學(xué)，2021.

[6]?王太良.基于灰色關(guān)聯(lián)分析的穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用研究[D].汕頭：汕頭大學(xué)，2021.

[7]?蘇蘭少，林秀芳.廣西甜玉米新品種主要性狀的灰色關(guān)聯(lián)度分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2021（24）：18-19，24.

[8]?姜美利，姚紅義.基于灰色關(guān)聯(lián)分析法的青海省糧食生產(chǎn)能力研究[J].農(nóng)村.農(nóng)業(yè).農(nóng)民（B版），2021（12）：31-33.