Казанский Государственный Технологический Университет
Реферат по специальности
«Процессы и аппараты химической технологии»
на тему
«Разработка веб-ориентированного программного комплекса
для расчета основных характеристик бутадиенового каучука»
Выполнил: Герке Р.А.
Казань, 2010
Тема данной работы посвящена проблеме освоения процессов синтезирования дивинильного (полибутадиенового) каучука. Стереорегулярные полибутадиены, благодаря комплексу ценных технологических и эксплуатационных свойств, находят сегодня широкое применение в шинной, резинотехнической, электротехнической и других отраслях промышленности. Исследовано получение целого ряда высокостереорегулярных полибутадиенов в присутствии различных каталитических систем на основе соединений титана, никеля и др. Однако наиболее перспективными в отношении экологии оказались полибутадиены, получаемые под влиянием неодимсодержащих каталитических систем. Они не содержат олигомеров бутадиена, характеризуются высокой регулярностью строения полимерных цепей, что обуславливает высокие технологические и эксплуатационные свойства вулканизатов. Тем не менее, промышленное освоение способа получения этих новых типов каучуков сдерживается в определенной степени отсутствием конкретных требований основных отечественных потребителей – шинной промышленности и, практически, отсутствием сведений по управлению процессом полимеризации и свойствами полибутадиена. Контроль над реакцией полимеризации бутадиена затрудняется сложным влиянием изменения технологических параметров процесса: концентрации катализатора, порядка введения компонентов реакции, температуры и времени пребывания реакционной массы в аппаратах каскада.
Соблюдение оптимального режима ведения процесса полимеризации бутадиена под действием неодимсодержащих катализаторов дает возможность получения полимера с содержанием цис-звеньев до 99%, высокой молекулярной массой полимера и высокой линейностью макромолекул, что означает максимальное соответствие требованиям к окончательному продукту. Поэтому для дальнейшего промышленного освоения процессов синтезирования дивинильного каучука на неодимсодержащей каталитических системах целесообразно провести математическое моделирование этих процессов и разработать программные продукты, позволяющие рассчитать оптимальные параметры ведения технологического процесса. Однако подобные математические модели и программные комплексы сложны, громоздки и их использование подсилу только квалифицированным специалистам, как по полимеризации, так и по математическому моделированию. Применение их на производстве в режиме реального времени возможно лишь при использовании промежуточного звена в виде специального приложения с пользовательским интерфейсом, которое возьмет на себя все сложности взаимодействия обычного пользователя с математической моделью.
Процессы получения и химической модификаци
Целью работы будет являться разработка программного комплекса, позволяющего рассчитывать требуемые параметры ведения промышленного синтеза бутадиенового каучука с пользовательским интерфейсом, доступным для использования работниками завода.
Предметной областью данного проекта является сфера промышленного освоения способов получения новых типов каучука, отличающихся высокими технологическими и эксплуатационными свойствами. Освоение заключается в нахождении параметров ведения промышленного синтеза бутадиенового каучука, максимально приближенных к оптимальным, и оптимизации самого промышленного процесса, за счет использования различных математических моделей процессов производства.
В качестве входных параметров модели выступают:
• Входная температура (°С)
• Расход шихты (кг/час)
• Концентрация мономера (% масс.)
• Концентрация инициатора в первом реакторе (моль/литр*10-5)
• Концентрация инициатора во втором реакторе (моль/литр*10-5)
• Концентрация инициатора в третьем реакторе (моль/литр*10-5)
• Концентрация алюминия
• Соотношение Cl:Nd в 1ом реакторе
• Соотношение Cl:Nd в 2ом реакторе
• Соотношение Cl:Nd в 3ом реакторе
Вычисляемые параметры:
• Температура в 1-ом реакторе
• Температура в 2-ом реакторе
• Температура в 3-ем реакторе
• Конверсия в 1-ом реакторе
• Конверсия в 2-ом реакторе
• Конверсия в 3-ом реакторе
• Cредняя численная молекулярная масса
• Средняя весовая мол. масса
• Средняя седиментационная мол. масса
• Коэффициент полидисперсности (Mw / Mn)
• Коэффициент (Mz / Mw)
• Теоретическая степень полимеризации
• Производительность
• Вязкость
• Хладотекучесть
Основной задачей разрабатываемой системы является расчет требуемых вычисляемых параметров на основе введенных работником завода входных данных.
Таким образом программа будет выдавать прогноз о характеристиках получаемого продукта и параметры его окружения.
С помощью программного комплекса каждый работник завода (даже неквалифицированный в мат. моделировании) будет иметь возможность рассчитать характеристики синтеза каучука и для этого ему будут необходимы лишь браузер и выход в интернет (либо внутр. сеть, в случае если сервер будет располагаться непосредственно у заказчика). Системой смогут одновременно пользоваться сразу несколько пользователей. Также у каждого пользователя будет возможность запуска сразу нескольких запросов для расчета.
В результате будут проведены литературный обзор и соответствующая исследовательская и практическая работа, будет получен программный продукт, позволяющий рассчитать требуемые параметры ведения промышленного синтеза бутадиенового каучука.