Алгоритм оценки молекулярных характеристик полимерного продукта в условиях многоточечного регулирования

Введение. В условиях высокого спроса на резинотехнические изделия ведется постоянная модернизация технологических процессов непрерывного производства. Одним из инструментов управления физико-химическими параметрами получаемого продукта является технология многоточечной подачи регулирующих примесей, способная значительно повлиять на молекулярные характеристики полимеров. Однако экспериментально подобрать технологию многоточечной подачи регулирующих примесей для достижения заданных молекулярных характеристик полимеров сложно. Цель статьи. Создание методологии, позволяющей с использованием инструментов модельного описания системы осуществлять направленное регулирование и построение технологического процесса для достижения заданного молекулярно-массового распределения. Материалы и методы. В целях более точного математического моделирования процессов синтеза полимеров рассмотрены два подхода к модельному описанию исследуемой системы: кинетический и статистический (метод Монте-Карло) подходы. В первом случае разработанный алгоритм основан на методе моментов в сочетании с численными методами решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений, характеризующих изменение материального баланса по каждому компоненту реакции. При описании крупнотоннажного производства предлагается модульный принцип, в соответствии с которым модель кинетики дополняется гидродинамическими закономерностями, зависящими от типа реактора. Во втором случае алгоритм реализации статистического подхода основан на вероятностной природе протекания элементарных реакций. Для описания процесса в каскаде реакторов предложен системный подход к организации вычислений. Результаты исследования. С использованием кинетического и статистического подходов получены новые зависимости конверсии и характеристической вязкости от номера полимеризатора, показавшие удовлетворительное согласование со значениями результатов эксперимента. Проведен сравнительный анализ рассчитанных кривых молекулярно-массового распределения получаемого продукта. Анализ подтверждает значительное влияние различных режимов подачи регулятора на молекулярные характеристики полимера. Обсуждение и заключение. Проведенный анализ структуры молекулярных звеньев продукта сополимеризации в условиях добавления третьей точки регулирования характеризует снижение жесткости и увеличение эластичности получаемого продукта, а созданные цифровые инструменты оценки позволяют путем проведения вычислительных экспериментов подбирать оптимальные параметры подачи регулятора с целью получения полимеров с заданной молекулярной массой.