Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2023
Идентификатор DOI: 10.24143/2072-9502-2023-4-17-25
Ключевые слова: Autoclave reactor, mathematical model of reactor, ethylene polymerization, stability of chemical reactor, monomer, initiator, stationary state, автоклавный реактор, математическая модель реактора, полимеризация этилена, устойчивость химического реактора, мономер, инициатор, стационарное состояние
Аннотация: Химический реактор является основным и наиболее сложным объектом в управлении технологическим процессом полимеризации. При проектировании химических реакторов необходимо подбирать конструктивные и режимные параметры, которые смогут обеспечить единственное или наиболее устойчивое состояние при заданных характеристиках процесса. Для Показать полностьюисследования устойчивости процесса полимеризации этилена в автоклавном реакторе с мешалкой требуются построение математической модели на основе анализа физико-химических закономерностей процесса и поиск необходимых условий стационарного состояния для реактора. Предложено решение на основе детерминированной математической модели полимеризации этилена. Приведены описание процесса образования молекулы полимера, включающего в себя стадии инициирования, роста и обрыва цепи; механизм химической кинетики полимеризации этилена; система допущений для упрощения построения математической модели. Математическая модель реактора полимеризации этилена в автоклавном реакторе с мешалкой представляет собой систему дифференциальных уравнений. При расчете статического режима реактора математическое описание содержит систему нелинейных алгебраических уравнений, решение которых реализуется с помощью численных методов. Отмечено, что химические реакторы могут иметь не одно, а несколько стационарных состояний при одних и тех же значениях переменных и параметров. Зная координаты стационарных состояний химического процесса, можно выбрать то из них, которое более предпочтительно с точки зрения производительности или качества производимой продукции. В результате моделирования подтверждено наличие единственного решения при найденных условиях, обеспечивающих устойчивое стационарное состояние химического реактора полимеризации этилена. The chemical reactor is the main and most complex object in the management of the technological process of polymerization. When designing chemical reactors, it is necessary to select design and operating parameters that will be able to provide the only or most stable state with the specified process characteristics. To study the stability of the ethylene polymerization process in an autoclave reactor with a stirrer, it is necessary to build a mathematical model based on the analysis of the physico-chemical laws of the process and search for the necessary steady-state conditions for the reactor. A solution based on a deterministic mathematical model of ethylene polymerization is proposed. The description of the process of polymer molecule formation, which includes the stages of initiation, growth and chain breakage; the mechanism of chemical kinetics of ethylene polymerization; a system of assumptions to simplify the construction of a mathematical model. The mathematical model of an ethylene polymerization reactor in an autoclave reactor with a stirrer is a system of differential equations. When calculating the static reactor mode, the mathematical description contains a system of nonlinear algebraic equations, the solution of which is implemented using numerical methods. It is noted that chemical reactors can have not one, but several stationary states at the same values of variables and parameters. Knowing the coordinates of the stationary states of the chemical process, you can choose the one that is more preferable from the point of view of productivity or the quality of the products produced. As a result of the simulation, the existence of a single solution under the conditions found that ensure a stable stationary state of the chemical ethylene polymerization reactor is confirmed.
Журнал: Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика
Выпуск журнала: № 4
Номера страниц: 17-25
ISSN журнала: 20729502
Место издания: Астрахань
Издатель: Астраханский государственный технический университет