基于SPSS曲线分析回归方程的乙醇耦合制备烯烃研究

朱 涛，张兴燕，郭 晗

（新疆师范大学数学科学学院，新疆 乌鲁木齐 830054）

众所周知，环烯烃在植物精油中存在较多,许多可用作香料。烯类是有机合成中的重要基础原料,用于制聚烯烃和合成橡胶。以乙醇为原料，在合适的温度和催化剂组合（即：Co负载量、Co/SiO2和HAP装料比、乙醇浓度的组合）作用下生产制备C4烯烃。由于在不同催化剂组合和不同温度条件下反应的生成物如C4烯烃的选择性和C4烯烃收率有所不同及原料中乙醇的转化率的差异，所以某化工实验室针对不同催化剂组合在不同温度下做了一系列实验和相关研究。

1 乙醇转化率与烯烃选择性影响

在A1为催化剂组合条件下，以温度为自变量(x)，乙醇转化率为因变量(y)，用SPSS进行回归分析，可以根据SPSS不同模型[1-3]下的拟合度R2来选择最优模型。根据SPSS运行结果，模型之间存在近似线性重合，因此三次模型不适用，故采用二次模型。

表1 A1催化剂组合温度与乙醇转化率曲线模拟和参数估计

根据SPSS运行的曲线模拟和参数估计结果（图1），比较各曲线拟合模型的拟合优度R2[4]可知，3次方曲线的拟合优度R2最大，达到0.981，但由于模型之间存在近似线性重合，因此三次模型不适用，故采用二次方曲线模型，其拟合优度为：R2=0.980。

图1 A1催化剂组合温度与乙醇转化率回归拟合曲线

得到乙醇转化率(y)关于温度(x)的关系为：

以二次方模型建立的回归方程比线性方程更优，曲线拟合度更好。由图2可知，二次方拟合曲线比线性拟合更接近于观测值。

因此，在A1催化剂组合条件下，温度与乙醇转化率呈显著的二次方曲线模型[5]，曲线拟合度更优。在A1为催化剂组合条件下，以温度为自变量(x)，C4烯烃选择性为因变量(y)用SPSS进行回归分析，可以根据SPSS不同模型下的拟合度R2来选择最优模型[6]。

2 相关影响模型求解

运行结果如图2、表2所示。

表2 A1催化剂组合温度与C4烯烃选择性曲线模拟和参数估计

根据SPSS运行的曲线模拟和参数估计结果，比较各曲线拟合模型的拟合优度R2可知，3次方曲线的拟合优度R2最大，达到0.921，但由于模型之间存在近似线性重合，因此三次模型不适用，故采用二次方曲线模型，其拟合优度为：R2=0.916。

由图4可知，二次方拟合曲线比线性拟合更接近于观测值。因此，在A1催化剂组合条件下，温度与C4烯烃选择性呈显著。在使用其他催化剂组合时，对温度与乙醇转化率以及温度与C4烯烃选择性数据进行上述回归分析，能够得到相同结论，在二次方模型建立的回归方程更优，曲线拟合度更好。

3 不同催化剂组合及温度对遗传变化率及C4烯烃选择性的影响

3.1 A中装料含量及温度乙醇转化率

在装料含量相同的条件下，以温度为自变量(x)，乙醇转化率为因变量(y)月用SPSS进行回归分析，可以根据SPSS不同模型下的拟合度R2来选择最优模型。

根据SPSS运行的曲线图可知，在装料含量相同的情况下，随着温度的升高，乙醇转化率有明显的上升，在温度相同的情况下，不同的装料含量会导致乙醇转化率有明显差异，可得结论温度和装料含量对乙醇转化率影响显著。

3.2 A中装料含量及温度对C4烯烃选择性

同理，运用SPSS做上面相同的分析，对装料含量和C4烯烃进行一般线性模型的重复测量分析，在装料含量相同的情况下，随着温度的升高，C4烯烃选择性有明显的上升，在温度相同的情况下，不同的装料含量会导致C4烯烃选择性有明显差异，可得结论温度和装料含量C4烯烃选择性影响显著。

图3 A中装料含量及温度对乙醇转化率折线图

3.3 A种装料Co负载量及温度对C4烯烃选择性

根据SPSS运行做上面相同处理，对Co负载量和C4烯烃选择性进行一般线性模型的重复测量分析。根据折线图可得，在Co负载量相同的情况下，随着温度的升高，C4烯烃选择性有明显的上升，在温度相同的情况下，不同的Co负载量会导致C4烯烃选择性有明显差异，可得结论温度和Co负载量对C4烯烃选择性影响显著。

3.4 A种装料Co负载量及温度对乙醇转化率

根据SPSS运行做上面相同处理，对Co负载量和乙醇转化率进行一般线性模型的重复测量分析，在Co负载量相同的情况下，随着温度的升高，乙醇转化率有明显的上升，在温度相同的情况下，不同的Co负载量会导致乙醇转化率有明显差异，可得结论温度和Co负载量对乙醇转化率影响显著。

3.5 A种装料乙醇流速及温度对C4烯烃选择性

根据SPSS运行做上面相同处理，对乙醇流速和C4烯烃选择性进行一般线性模型的重复测量分析，相同在乙醇流速相同的情况下，随着温度的升高，C4烯烃选择性有明显的上升，在温度相同的情况下，不同的乙醇流速会导致C4烯烃选择性有明显差异，可得结论温度和乙醇流速对C4烯烃选择性影响显著。

3.6 A种装料乙醇流速及温度对乙醇转化率

根据SPSS运行做上面相同处理，对乙醇流速和乙醇转化率进行一般线性模型的重复测量分析，在乙醇流速相同的情况下，随着温度的升高，乙醇转化率有明显的上升，在温度相同的情况下，不同的乙醇流速会导致C4烯烃选择性有明显差异，可得结论温度和乙醇流速对乙醇转化率影响显著。

4 结论

针对乙醇耦合制备烯烃这一过程，通过对实验数据进行多元优化分析，建立了非线性模型，进行了方差分析，对反应条件进行C4烯烃收率最大化优化处理。首先依据对数据初步分析，发现温度与乙醇转化率和C4烯烃选择率存在着一定的关系。利用SPSS分析中的曲线分析进行回归方程的拟合，通过对的比较以及曲线图的分析，确定二次方的拟合度最优，在固定催化剂组合下，温度与乙醇转化率和C4烯烃选择率可建立二次回归方程。而后建模得到不同的催化剂组合，结合分组类别及实验数据利用SPSS进行一般线性模型的重复测量分析对乙醇转化率和C4烯烃选择率的影响大小。