CUMCM 2021-B：乙醇偶合制备C4烯烃（2）

目录

一、竞赛赛题

二、问题(1)分析

三、问题(2)分析

探究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

（1）Co负载量

①Co负载量——乙醇转化率

②Co负载量——C4烯烃选择性

（2）Co/SiO2 和 HAP 装料比

①Co/SiO2 和 HAP 装料比——乙醇转化率

②Co/SiO2 和 HAP 装料比——C4烯烃选择性

（3）乙醇浓度

①乙醇浓度——乙醇转化率

②乙醇浓度——C4烯烃选择性

---

一、竞赛赛题

---

二、问题(1)分析

CUMCM 2021-B：乙醇偶合制备C4烯烃（1）_Destiny坠明的博客-CSDN博客

---

三、问题(2)分析

探究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

        首先需要根据附件一列出各催化剂组合的具体成分，并且根据单一变量的原则选取一系列平行对照实验，对比分析实验数据！

 

---

（1）Co负载量

平行对照实验组：A1,A2,A4,A6

装料比        200mg：200mg

乙醇浓度         1.68ml/min

①Co负载量——乙醇转化率

         在温度处于275℃至325℃之间时，2wt% Co负载量对乙醇转化率的提升较为显著；在温度小于250摄氏度或大于350℃时，5wt% Co负载量对乙醇转化率的提升更为显著。

        综上，Co 负载量的增加对总体上对乙醇转化率的提升有益，但Co 过量负载可能会导致乙醇在某段中温区间上的转化效率不佳。

---

②Co负载量——C4烯烃选择性

         在250℃至350℃的反应温度区间内，存在一个Co 最佳负载量，使得C4烯烃选择性达到最佳。从实验数据可知，Co 的最佳负载量处于 1wt% 的邻域内。Co 负载量超过或低于该最佳负载，均会使C4烯烃选择性的下降。

        综上，Co 负载量存在一个实际最优值（接近 1wt%），使得C4烯烃选择性达到最大。

---

（2）Co/SiO2 和 HAP 装料比

平行对照实验组：A1,A12,A13,A14

Co 负载量        1wt%

乙醇浓度         1.68ml/min

①Co/SiO2 和 HAP 装料比——乙醇转化率

          当装料总质量相同时，Co/SiO2 和 HAP 装料比的比值越小，乙醇转化率的提升越显著；当Co/SiO2 和 HAP 装料比的比值相同时，装料总质量越大，乙醇转化率在中温区间内提升显著，但在高温区间的提升效果不如装料总质量较小的催化剂组合。

        综上，较小的Co/SiO2 和 HAP 装料比比值可以显著提升乙醇的转化率。对于中温区间，较大装料总质量的催化剂组合可以提升乙醇的转化率；对于高温区间，较小装料总质量的催化剂组合反而更有优势。

---

②Co/SiO2 和 HAP 装料比——C4烯烃选择性

          当装料总质量相同时，Co/SiO2 和 HAP 装料比存在一个最佳配比，使得C4烯烃选择性的提升达到最优，从实验数据可以看出该最佳配比处于 1：1 的邻域中；当Co/SiO2 和 HAP 装料比的比值相同时，装料总质量越大，C4烯烃选择性的提升非常显著。

        综上，对于C4烯烃的选择性影响最大的因素是Co/SiO2 和 HAP 的装料总质量。装料总质量越大，C4烯烃选择性越大。并且Co/SiO2 和 HAP 装料比可能存在一个接近 1： 1 最佳配比，使得C4烯烃选择性达到最大。

---

（3）乙醇浓度

平行对照实验组：A7,A8,A9

Co 负载量        1wt%

装料比        50mg：50mg

①乙醇浓度——乙醇转化率

         根据化学平衡原理，反应物浓度的增加会使得平衡正移，但反应物的转化率会随之下降，实验的结果与其一致，验证了化学平衡原理的正确性。即当乙醇浓度增加时，乙醇的转化率明显下降。

        综上，乙醇浓度的增加使其转化率显著下降。

---

②乙醇浓度——C4烯烃选择性

         从实验数据可以看出，高浓度的乙醇会提升C4烯烃的选择性。合理猜测乙醇量的增加可能会抑制副反应的发生，主反应占比概率增加，从而使得C4烯烃的选择性升高。

        综上，高浓度的乙醇可以显著提升C4烯烃的选择性。