Page 134 - 《精细化工》2020年 第10期

·2064· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

产率，经 Design-Expert8.0.6.1 软件，使生物油产率 表 6 数学模型方差分析
（Y）和变量通过多次回归相互拟合。回归分析是将 Table 6 Analysis of ANOVE for mathematical model
模型经验值与响应值数据拟合的一般方法 [17] 。 方差来源 平方和 自由度 均方 F P
Design-Expert8.0.6.1 软件确定和评估完整回归模型 模型 28.39 9 3.15 83.78 <0.0001
方程的系数和统计显著性，建立 Y 对温度（A）、升 A 4.47 1 4.47 118.73 0.0001
B 2.59 1 2.59 68.74 0.0004
温速率（B）、N 2 流速（C）的二次数学模型，每个
C 0.15 1 0.15 3.94 0.1038
系数前正号表示协同效应，负号表示拮抗效应。二
AB 0.02 1 0.02 0.52 0.5029
次数学回归方程如下：

Y  27.5 0.75A 0.57B  0.14C  AC 2.28 1 2.28 60.56 0.0006
BC 3.67 1 3.67 97.41 0.0002
0.07AB  0.75AC  0.96BC 
2
A 6.48 1 6.48 172.07 <0.0001
1.32A  2 1.37B  2 1.06C 2 B 6.90 1 6.90 183.29 <0.0001
2
（2）方差分析 C 4.13 1 4.13 109.59 0.0001
2
如表 5 所示，可从变异系数中得模型可信度， 残差 0.19 5 0.038
变异系数与可信度呈负相关，且上限为 10%。本实 失拟项 0.18 3 0.060 17.61 0.0542
2
验变异系数为 0.76%，具有较高可信度。R 反应二 纯误差 0.00687 2 0.00343
2
次数学模型的拟合度，R 越接近 1，拟合度越好。
同时可从信噪比数据看出模型的平均预测误差，且 2.2.3 响应曲面分析与优化
下限为 4，本实验信噪比为 25.377，结果可信。 （1）N 2 流速和温度的优化
当升温速率保持 16.21 ℃/min 时，N 2 流速和温
2
表 5 数学模型 R 回归分析
2
Table 5 Analysis of R for mathematical model 度对生物油产率影响的响应面和等高线如图 7a 所
示。由图 7a 可知，升高温度可以增加生物油产率，
2
2
2
变异系数/% R R 校正值 R 预测值 信噪比
但不是无限增大。在最佳温度下，生物油产率达到
0.76 0.9934 0.9816 0.8979 25.377
最大值，而 N 2 流速对生物油产率的影响并不明显。
响应面二次数学模型的方差数据如表 6 所示，F 主要原因是温度升高，挥发物增加，但当温度增加
值说明响应面数据可通过回归方程的数据说明，F 到超出最佳温度时，木质素会降解，同时会伴随二
值越 大，结果越 显著，当 F 值 增大到 一定值 次反应的发生，这将产生更多的不凝性气体，从而
（P<0.0001），证明线性相关性越强。经分析，3 个 降低生物油产率 [18] 。N 2 流速较高时，蒸气停留时间
因素对微波热解生物油产率的影响顺序为温度>升 会降低，从而导致未冷凝的挥发分从冷凝器中逸出，
温速率>N 2 流速。 降低生物油产率。

图 7 不同变量的响应面曲图
Fig. 7 Response surface curves for different variables

（2）升温速率和温度的优化 结断裂反应，形成焦油碎片，而较低的升温速率会
当 N 2 流速保持 78.43 mL/min 时，升温速率和 促进炭化反应，增加焦炭的产量 [19] 。
温度对生物油产率影响的响应面和等高线如图 7b （3）N 2 流速和升温速率的优化
所示。由图可见，较高或较低的升温速率都会降低 当温度保持 563.25 ℃时，N 2 流速和升温速率
生物油产率，主要原因是，较高的升温速率导致黏 对生物油产率影响的响应面和等高线如图 7c 所示。