Михайлова Татьяна Анатольевна, к.ф.-м.н., доцент, доцент кафедры математического и компьютерного моделирования
Scopus Author ID 56177484100, ResearcherID Q-7593-2017
450076, г. Уфа, ул. Заки Валиди, д. 32
Tatiana A. Mikhailova, Cand. Sci. (Phys.-Math.), Docent, Associate Professor, Department of Mathematical and Computer Modeling
Scopus Author ID 56177484100, ResearcherID Q-7593-2017
32, Zaki Validi ul., Ufa, 450076
Мустафина Светлана Анатольевна, д.ф.-м.н., профессор, проректор по цифровой трансформации, заведующий кафедрой математического и компьютерного моделирования
Scopus Author ID 6603592002, ResearcherID O-6833-2015
450076, г. Уфа, ул. Заки Валиди, д. 32
Svetlana A. Mustafina, Dr. Sci. (Phys.-Math.), Professor, Vice-Rector for Digital Transformation, Head of the Department of Mathematical and Computer Modeling
Scopus Author ID 6603592002, Researcher ID O-6833-2015
32, Zaki Validi ul., Ufa, 450076
Objectives. To develop mathematical approaches and algorithms for analyzing the influence of various methods for feeding a chain transfer agent to a cascade of reactors, taking into account the choice of feed points on the characteristics of the final product of copolymerization using computer modeling.Methods. The processes of synthesis of copolymers were mathematically modeled using a statistical approach (Monte Carlo method). The developed algorithm is based on calculating the probabilities of elementary reactions in the process under study. In the case of continuous production of the copolymer in a cascade of reactors, it must be taken into account that the residence time of each particle of the reaction mixture in the reactor is subject to a probability distribution. The algorithm models the formation of copolymer macromolecules at the particle level, permitting the average molecular characteristics of the copolymer to be calculated and its microstructure to be studied based on modeling results.Results. The dependencies of the intrinsic viscosity on the reactor number and conversion were constructed by means of mathematical modeling. The calculation results showed satisfactory agreement with the experimental data obtained in production. The dependencies of the molecular weight distribution of the copolymer, the weight-average molecular weight, and the microheterogeneity index on the reactor number were constructed for various methods of feed of the chain transfer agent, i.e., to two and/or three points of the reactor cascade. The modeling and calculation results confirmed the influence of the method of adding the chain transfer agent to the cascade reactors on the molecular characteristics of the copolymer.Conclusions. The analysis of the structure of the molecular units of the styrene–butadiene copolymer showed a decrease in the weightaverage molecular weight of the final product and an increase in its stiffness in the case of the three-point feed of the chain transfer agent.
Цели. Развитие математических подходов и алгоритмов анализа влияния различных способов подачи регулятора в каскад реакторов с учетом выбора точек подачи на характеристики конечного продукта процесса сополимеризации с применением компьютерного моделирования.Методы. При математическом моделировании процессов синтеза сополимеров применялся статистический подход (метод Монте-Карло). Разработанный авторами алгоритм основан на вычислении вероятностей осуществления элементарных реакций исследуемого процесса. В случае непрерывного производства сополимера в каскаде реакторов необходимо учитывать, что время пребывания каждой частицы реакционной смеси в реакторе подчиняется вероятностному распределению. Реализация алгоритма позволяет имитировать образование макромолекул сополимера на уровне частиц, что дает возможность вычислять его усредненные молекулярные характеристики и исследовать микроструктуру на основе данных, полученных в результате моделирования.Результаты. Методами математического моделирования построены зависимости характеристической вязкости от номера реактора и конверсии. Результаты расчетов показали удовлетворительное согласование с экспериментальными данными, полученными на производстве. Построены зависимости молекулярно-массового распределения сополимера, среднемассовой молекулярной массы и коэффициента микрогетерогенности от номера реактора для различных режимов подачи регулятора — в две и/или три точки каскада реакторов. Анализ результатов моделирования и расчетов подтвердил влияние способа добавления регулятора в реакторы каскада на молекулярные характеристики сополимера.Выводы. Анализ структуры молекулярных звеньев бутадиен-стирольного сополимера показал снижение среднемассовой молекулярной массы конечного продукта и увеличение его жесткости при трехточечном режиме регулирования процесса.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.