Глава I. Методы, математического моделирования полимеризационных процессов it
1. Математические модели химических реакторов различных типов **
Математическая модель реактора идеального микросмешения ^ Математические модели периодического реактора и реактора идеального
вытеснения и методы их расчета 13
«Суспензионная» модель реактора непрерывного действия 15
2. Методы моделирования и расчета полимеризационных процессов № Основные особенности полимеризационных процессов 1° Эмпирические методы расчета реакторов 25 Кинетические методы моделирования 26 Статистические методы расчета молекулярных распределений полимеров 34
3. Обратные задачи химической кинетики и оптимизация работы химических реакторов 39
Две различные постановки обратной задачи 39
Оптимизация работы реакторных систем 40
Литература 41
Глава //. Кинетические аспекты проблемы моделирования полимеризационных процессов 43
1. Выбор критериев оптимизации 45
2. Выбор дискретных параметров первой группы 47
3
Глава VI. Управление полимеризационными
процессами 297
1. Общая характеристика процессов полимеризации как объектов управления 297
2. Задачи и функции автоматизированной системы управления процессами полимеризации 298
Стабилизация режимных параметров реактора 299
Пуск и остановка процесса 300
Логическое управление и аварийная защита 304
Контроль производительности реактора полимеризации 305
Задачи оптимизации 307
Литература 309
Предметный указатель3. Построение и анализ кинетической модели 54
4. Проверка адекватности кинетической модели 61
Степень совпадения рассчитанных и экспериментальных данных при
экстраполяции модели 65
Ограничения при варьировании параметров 68
5. Схема расчета конфигурации реактора на основе кинетической модели 75 Периодические и непрерывные процессы 75 Классификация реакторов 77 Выбор последовательности идеальных моделей 78 Конструирование реактора на основании исследования конфигурации-каскада 85
Литература °°
Глава III. Кинетический анализ промышленных реакторов 90
1. Кинетический анализ технологического процесса непрерывной полимеризации стирола в массе 91
Влияние градиента температур 92
Влияние условий смешения 93
Влияние механохимических эффектов 96
Влияние побочных факторов 98
2. Кинетический анализ технологического процесса получения сополимера формальдегида 99 Состав и композиционная неоднородность сополимера 99
Литература 104
Глава IV. Математическое моделирование наиболее важных промышленных процессов синтеза полимеров 106
1. Линейная свободнорадикальная полимеризация 107
Инициированная полимеризация стирола 124
Термическая полимеризация стирола 147
Полимеризация винилхлорида 157
4
Полимеризация эфиров метакриловой кислоты и акриламида 162
2. Разветвленная свободнорадикальная полимеризация 169 Полимеризация этилена 175 Полимеризация винилацетата 183
3. Ступенчатая полимеризация без отрыва цепи, «живая» полимеризация 190
4. Анионная полимеризация на к-бутиллитии 193
5. Ионная полимеризация 206
6. Радиационная полимеризация 211
7. Эмульсионная полимеризация 222 Эмульсионная полимеризация стирола 232 Эмульсионная полимеризация акриловых и виниловых мономеров 239
8. Координационная полимеризация 245 Литература 254
Глава V. Реология в процессах получения полимеров 260
1. Изменение реологических свойств в процессах синтеза полимеров 260 Влияние кинетической схемы процесса синтеза на характер изменения вязкости 2 60 Влияние фазовых превращений при полимеризации на изменение реологических свойств 268 Основные особенности изменения реологических свойств в процессах структурирования (отверждения) полимеров 270 Роль деформирования в процессах синтеза полимеров 278
2. Реологические процессы в полимеризационных реакторах 281 Постановка задачи о течении реакционной массы в трубчатом реакторе 281 Гистерезисные явления при течении полимеризующейся жидкости в реакторе идеального вытеснения 283 Тепловые эффекты в трубчатом реакторе 284 Распределение скоростей при проведении полимеризации в трубчатом реакторе 287 Реологические эффекты в реакторах с мешалкой 291
Литература Предисловие
Создание и развитие современной вычислительной техники оказало и продолжает оказывать значительное влияние на различные технологические процессы. Не избежала этого влияния и химическая технология, в частности технология синтеза полимеров. До широкого внедрения ЭВМ вычислительные возможности инженеров-проектантов и технологов были крайне ограничены. При разработке новых технологических процессов основной упор делался на расчет теплового и материального балансов стадий технологического процесса и конструкций аппаратов.
Исходные данные для проектирования представлялись в виде отчетов о функционировании ряда пилотных установок, которые конструировались на основании главным образом интуитивной оценки результатов лабораторных исследований по кинетике. Превалирующее значение в этих условиях приобретал и опыт проектанта и его инженерная эрудиция.
При переходе от реакционной аппаратуры малых объемов к большим единственной научной базой расчета являлась теория подобия. И хотя уже много лет назад было доказано, что критерии химического, физического и геометрического подобия несовместимы, у проектантов не было другого выхода, и каждый раз при создании очередного проекта приходилось идти на риск. Отсюда традиционная осторожность в выборе вариантов осуществления процесса, огромные запасы по мощности оборудования, размерам теплообменных поверхностей, объемам емкостей и т. п. Этим же объясняется стремление использовать «спокойные», надежные режимы синтеза для разбавленных растворов, ламинарных потоков, многостадийных процессов.
Особые сложности в этом плане возникли для полимеризаци-онных процессов. Для них характерны высокие вязкости реакционных сред, гетерогенность, высокая чувствительность различных характеристик продуктов к параметрам синтеза, сложность определения этих характеристик.
Не удивительно, что и по объемам производства, и степени его автоматизации, и надежности расчетов полимеризационные процессы исторически уступали технологическим процессам низкомолекулярной химии. 295
