Оценка эффективности влияния трубчатого турбулентного аппарата на кинетику процессов получения полимеров

Оценка эффективности влияния трубчатого турбулентного аппарата на кинетику процессов получения полимеров

Автор: Мифтахов Э.Н., Мустафина С.И., Морозкин Н.Д., Насыров И.Ш., Мустафина С.А.

Журнал: Инженерные технологии и системы @vestnik-mrsu

Рубрика: Технологии, машины и оборудование

Статья в выпуске: 3, 2023 года.

Бесплатный доступ

Введение. В условиях высокого спроса на полимерную продукцию ведется постоянная модернизация технологических процессов ее производства, огромная доля которого основана на применении микрогетерогенных каталитических систем. Физико-химические свойства полимерной продукции можно улучшить с помощью целенаправленного гидродинамического воздействия в турбулентных потоках. Исследование возникающих физико-химических закономерностей процессов синтеза полимерной продукции в присутствии модифицированных каталитических систем вызывает большой интерес. Цель статьи. Оценка эффективности гидродинамического воздействия в турбулентных потоках на характер неоднородности катализатора и кинетику процессов получения полимеров. Материалы и методы. При исследовании процессов синтеза полимеров использован имитационный подход к модельному описанию системы, основанный на идее воспроизведения различных сценариев непрерывного производства и проведении необходимой эмпирической оценки. Для повышения скорости расчетов при имитационном моделировании используются технологии параллельного программирования и облачных вычислений. Результаты исследования. Разработана методология решения обратных задач, которая позволяет на основе известной физико-химической информации определять влияние внешних факторов на кинетическую активность и неоднородность активных центров. Использование имитационного моделирования с применением технологии облачных вычислений позволяет однозначно идентифицировать характер кинетической неоднородности в условиях усреднения реакционной способности активных центров. Обсуждение и заключение. Апробация нового имитационного подхода к решению обратной задачи позволила оценить эффективность влияния трубчатого турбулентного аппарата на кинетику процесса получения полиизопрена в присутствии титанового катализатора и идентифицировать наличие двух активных центров: тип АTi - lnM = 13,4, тип ВTi - lnM = 11,7, при этом доля активных центров типа АTi составляет 0,91; типа ВTi - 0,09. На основе полученных данных становится возможным проводить постановку и решение обратных задач идентификации кинетических параметров с целью дальнейшего модельного описания системы.

Еще

Синтетический каучук, полимер, трубчатый турбулентный аппарат, гидродинамическое воздействие, математическое моделирование

Короткий адрес: https://sciup.org/147241503

IDR: 147241503   |   DOI: 10.15507/2658-4123.033.202303.388-402

Список литературы Оценка эффективности влияния трубчатого турбулентного аппарата на кинетику процессов получения полимеров

  • Active Sites of Polymerization. Multiplicity: Stereospecific and Kinetic Heterogeneity / G. Zaikov [et al.]. London: CRC Press, 2005. 397 p.
  • Impact of Methylaluminoxane Oxidation on the Ethylene Polymerization Using Ni Catalysts / R. Tanaka [et al.] // Organometallics. 2022. Vol. 41, Issue 21. P. 3024-3031. https://doi.org/10.1021/acs. organomet.2c00440
  • Исследование кинетики процесса полимеризации изопрена в присутствии неодимсодержа-щих каталитических систем, модифицированных в турбулентных потоках / Э. Н. Мифтахов [и др.] // Журнал прикладной химии. 2021. Т. 94, № 1. С. 77-83. https://doi.org/10.31857/S0044461821010114
  • Assessing the Hydrodynamic Effect on the Molecular Parameters of the Isoprene Polymerization Product in the Presence of a Neodymium-Based Catalytic System / S. Mustafina [et al.] // ACS Omega. 2022. Vol. 7, Issue 21. P. 17652-17657. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c00469
  • Характеристики стереорегулярного цис-1,4-полиизопрена, полученного в условиях крупнотоннажного производства на титановых и лантаноидных катализаторах, модифицированных в турбулентных потоках / И. Ш. Насыров [и др.] // Журнал прикладной химии. 2021. T. 94, № 6. С. 741-747. https://doi.org/10.31857/S0044461821060074
  • Интенсификация быстрых химических процессов на межфазных границах двухкомпонент-ных жидких сред в трубчатых турбулентных реакторах / А. А. Берлин [и др.] // Химическая физика. 2019. Т. 38, № 1. С. 19-26. https://doi.org/10.1134/S0207401X19010059
  • Roshchin D. E., Patlazhan S. A., Berlin A. A. Free-radical Polymerization in a Droplet with Initiation at the Interface // European Polymer Journal. 2023. Vol. 190. Article no. 112002. https://doi. org/10.1016/j. eurpolymj .2023.112002
  • Modified Free Volume Theory for Self-Diffusion of Small Molecules in Amorphous Polymers / A. Man-suri // Macromolecules. 2023. Vol. 56, Issue 8. P. 3224-3237. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.2c02451
  • Multiscale Theoretical Tools for in Silico Macromolecular Chemistry and Engineering / M. Edel-eva [et al.] // In-Silico Approaches to Macromolecular Chemistry. 2023. P. 17-69. https://doi.org/10.1016/ b978-0-323-90995-2.00012-6
  • Кинетика полимеризации изопрена в присутствии каталитической системы NdCl3 • NCH3CH(OH)CH3-Al(i-C4H9)3-пиперилен / К. А. Терещенко [и др.] // Химическая физика. 2019. T. 13. C. 170-176. https://doi.org/10.1134/S0207401X19020134
  • Гидродинамическое воздействие на каталитическую систему TiCl4-Al(i-C4H9)3 при полимеризации изопрена / К. С. Минскер [и др.] // Вестник Башкирского университета. 2003. Т. 8, № 3-4. С. 29-31.
  • Молекулярные характеристики цис-1,4-полиизопрена при формировании каталитической системы TiCl4-Al(i-C4H9)3 в турбулентном режиме / В. П. Захаров [и др.] // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. 2004. Т. 46, № 10. С. 1765-1769.
  • Determination of Catalyst Active Sites Distributions in Ionic Polymerization / T. S. Us-manov [et al.] // Inverse Problems in Science and Engineering. 2005. Vol. 13. P. 101-107. https://doi.org/ 10.1080/10682760410001697822
  • Мифтахов Э. Н., Мустафина С. А. Решение обратной задачи формирования молекулярно-массового распределения методом регуляризации А. Н. Тихонова: cвидетельство о государственной регистрации программы. № 2021618232; заявл. 11.05.2021; опубл. 25.05.2021.
  • Исследование кинетической неоднородности каталитической системы на основе сольвата хлорида гадолиния в производстве 1,4-цис-полиизопрена / Э. Н. Мифтахов [и др.] // Журнал прикладной химии. 2022. Т. 95, № 3. С. 423-429. https://doi.org/10.31857/S0044461822030100
  • Кинетическая неоднородность титановых и неодимовых катализаторов производства 1,4-цис-полиизопрена / Захаров В. П. [и др.] // Химическая физика. 2015. Т. 9. С. 300-305. https:// doi.org/10.7868/S0207401X15030139
  • Обратная задача молекулярно-массового распределения и анализ функций распределения / Л. А. Бигаева [и др.] // Башкирский химический журнал. 2014. Т. 21, № 2. С. 65-69.
  • Controlling the Activity of Particles of TiCl4-Al(i-C4H9)3 Catalytic System by Changing Their Dispersion Composition in the Process of Producing Low-Molar-Mass Polybutadiene - a Component of Sticky Glue / A. Ziganshina [et al.] // Polymer Science, Series D. 2020. Vol. 13. P. 365-371. https://doi. org/10.1134/s199542122004022x
  • Модифицированный метод решения обратных задач формирования молекулярно-массового распределения в условиях интервального характера исходных экспериментальных данных / Э. Н. Мифтахов [и др.] // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Химия. 2022. Т. 1, № 47. С. 102-112. https://doi.oig/10.26456/vtehem2022.U0
  • Kinetic Heterogeneity of Polymer Products Obtained in the Presence of Mieioheteiogenie Catalytic Systems Based on Gel Chiomatogiams / E. Miftakhov [et al.] // Periódico Tche Química. 2021. V. 18, Issue 38. P. 27-37. https://doi.org/10.52571/PTQ.v18.n38.2021.03_MIFTAKH0V_pgs_27_37.pdf
  • О проблеме решения обратной некорректной задачи в химической технологии полимеров: интерпретация гель-хроматограмм / Л. А. Бигаева [и др.] // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18, № 3. С. 86-92.
  • Cloud Computing in Construction Industry: Use Cases, Benefits and Challenges / S. Bello [et al.] // Automation in Construction. 2020. Vol. 122. Article no. 103441. https://doi.org/10.1016/j.aut-con.2020.103441
  • Mustafa C., Zeebaree S. Sufficient Comparison among Cloud Computing Services: IaaS, PaaS, and SaaS: A Review. 2021. Vol. 5. P. 17-30. http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.4481415
  • A Survey of Biological Data in a Big Data Perspective / D. Gabriel [et al.] // Big Data. 2022. Vol. 10, Issue 4. P. 279-297. https://doi.org/10.1089/big.2020.0383
  • Developing Methods and Algorithms for Cloud Computing Management Systems in Industrial Polymer Synthesis Processes / E. Miftakhov [et al.] // Emerging Science Journal. 2021. Vol. 5, Issue 6. P. 964-972. https://doi.org/10.28991/esj-2021-01324
  • SaaS is the Service for Solving Problems of Chemical Kinetics / A. Daminov [et al.] // 2021 International Conference on Information Technology and Nanotechnology (ITNT). 2021. P. 1-4. https://doi. org/10.1109/ITNT52450.2021.9649017
  • Making it Rain: Cloud-based Molecular Simulations for Everyone / P. Arantes [et al.] // Journal of Chemical Information and Modeling. 2021. Vol. 61. P. 4852-4856. https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2021-9f2m5
  • GROMACS in the Cloud: A Global Supercomputer to Speed Up Alchemical Drug Design / K. Carsten [et al.] // Journal of Chemical Information and Modeling. 2022. Vol. 62, Issue 7. P. 1691-1711. https://doi.org/10.1021/acs.jcim.2c00044
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp