Оптимизация процесса сополимеризации бутадиена со стиролом с целью достижения заданных характеристик продукта
https://doi.org/10.35164/0554-2901-2025-03-25-29
Аннотация
Разработана методика решения задач оптимизации для сложных физико-химических процессов, протекающих по механизму свободно-радикальной сополимеризации. В основе предложенного подхода лежит использование генетического алгоритма, способного находить глобальные оптимумы в условиях работы с большими пространствами поиска и сложным видом целевых функций. Для математического описания процесса используется кинетический подход к моделированию, способствующий быстрой эмпирической оценке усредненных молекулярных характеристик. Апробация данного подхода проведена для решения задачи поиска оптимального способа подачи регулятора в процессе получения каучука марки СКС-30АРК. По результатам проведенных вычислительных экспериментов установлены условия, позволяющие сохранить заданные релаксационные характеристики продукта с увеличением конверсии мономеров до 80 %.
При поддержке: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-21-00380, https://rscf.ru/project/24-21-00380/
Об авторах
Э. Н. Мифтахов
Уфимский университет науки и технологий
Россия
Россия
Республика Башкортостан; Уфа
И. Ш. Насыров
АО «СНХЗ»
Россия
Россия
Республика Башкортостан; Стерлитамак
Список литературы
1. Васильев В.А., Насыров И.Ш. Отечественные промышленные стереорегулярные каучуки. Исследования и разработки. Монография. Уфа: Башкирская энциклопедия, 2018. 288 с.
2. Папков В.Н., Ривин Э.М., Блинов Е.В. Бутадиен-стирольные каучуки. Синтез и свойства : монография. Воронеж: [б. и.]. 2015. 315 с.
3. Мифтахов Э.Н., Мустафина С.А. Исследование процессов синтеза полимеров методами компьютерного и имитационного моделирования. Монография. Уфа: Изд-во Уфимского университета науки и технологий. 2024. 136 с.
4. Мифтахов Э.Н., Мустафина С.А. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Исследование физико-химических процессов с применением облачных технологий» № 2023669318 от 13. 09. 2023.
5. Насыров И.Ш., Шурупов О.К., Капанова Р.А., Фаизова В.Ю., Шелудченко В.А., Данилов А.Г., Никулина Н.С., Никулин С.С., Мисин В.М. Способ получения бутадиен-стирольного каучука / Патент РФ, МПК C08C 1/15 C08F 236/10, RU 2660084 (подано 2017-08-18, опубл. 2018-07-04).
6. Папков В.Н., Тихомиров Г.С., Цырлов М.Я., Кудрявцев Л.Д., Грачев Г.М., Полуместный В.Н., Молодыка А.В., Савченко В.И. Чистоколов Ю.К., Клементьев В.А. Способ регулирования процесса эмульсионной сополимеризации / Патент РФ, МПК C08F 236/10 G05D 27/00, RU 1466516 (подано 1986-05-26, опубл. 1994-12-15).
7. Trigilio A., Marien Y., Van Steenberge P., D’hooge D. Gillespie–Driven kinetic Monte Carlo Algorithms to Model Events for Bulk or Solution (Bio)Chemical Systems Containing Elemental and Distributed Species // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2020. V. 59, No. 41. P. 18357–18386. DOI: 10.1021/acs.iecr.0c03888.
8. Мифтахов Э.Н., Михайлова Т.А., Мустафина С.А. Моделирование процессов синтеза полимеров с целью оценки молекулярно-массового распределения // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2024. № 5(116). C. 130–146. DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2024.1.7.
9. Янборисов В.М., Козлов В.Г. Моделирование полимеризации изопрена в присутствии каталитической системы TiCl<sub>4</sub>–tBuCl методом Монте-Карло // Вестник Башкирского университета. 2021. Т. 26, № 1. С. 52–57. DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2021.1.9.
10. Yang B., Liu S., Ma J., Yang Y., Li J., Jiang B-P., Ji S., Shen X-C. Monte Carlo Simulation of Surface-Initiated Polymerization: Heterogeneous Reaction Environment // Macromolecules. 2022. V. 55(6). P. 1970–1980. DOI: 10.1021/acs.macromol.1c02575.
11. Mavrantzas V.G. Using Monte Carlo to Simulate Complex Polymer Systems: Recent Progress and Outlook // Frontiers in Physics. 2021. V. 9. DOI: 10.3389/fphy.2021.661367.
12. Mustafina S.A., Mikhailova T.A., Miftakhov E.N. Mathematical Study of the butadiene-styrene copolymerization product by the Monte-Carlo method // International Journal of Chemical Sciences. 2015. V. 13(2). P. 849–856. DOI: 10.15507/2658-4123.033.202302.270-287.
13. Подвальный С.Л. Моделирование промышленных процессов полимеризации на основе метода моментов // Вестник ВГТУ. 2015. № 1. С. 11–16.
14. Мифтахов Э.Н., Мустафина С.А., Насыров И.Ш., Морозкин Н.Д. Алгоритм оценки молекулярных характеристик полимерного продукта в условиях многоточечного регулирования // Инженерные технологии и системы. 2023. Т. 33, N 2. С. 270–287. DOI: 10.15507/2658-4123.033.202302.270-287.
15. Подвальный С.Л., Барабанов А.В. Структурно-молекулярное моделирование непрерывных технологических процессов многоцентровой полимеризации. Воронеж: Научная книга, 2011. 115 с.
16. Мифтахов Э.Н., Иванов Д.В. Поиск оптимального состава реакционной смеси с использованием алгоритма имитации отжига // Автометрия. 2024. №5. С. 120–128. DOI: 10.15372/AUT20240514.
17. Simon D. Evolutionary Optimization Algorithms. Wiley, John Wiley & Sons Limited, 2013. 776 p.
18. Мифтахов Э.Н., Кашникова А.П., Иванов Д.В. Использование генетических алгоритмов для решения задачи поиска оптимального состава реакционной смеси // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 4. С. 637–644. DOI: 10.17586/2226-1494-2024-24-4-637-644.
19. Tsutsui S., Yamamura M., Higuchi T. Multi-parent recombination with simplex crossover in real coded genetic algorithms // Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation Conference. 1999. P. 657–664.
20. Антипина Е.В., Мустафина С.А., Антипин А.Ф. Алгоритм решения задачи многоцелевой оптимизации на основе кинетической модели химической реакции // Автометрия. 2021. Т. 57, № 6. С. 124–131. DOI: 10.15372/AUT20210613.
21. Katoch S., Chauhan S. S., Kumar V. A review on genetic algorithm: past, present, and future // Multimedia Tools and Applications. 2021. V. 80. P. 8091–8126. DOI: 10.1007/s11042-020-10139-6.
Рецензия
Для цитирования:
Мифтахов Э.Н., Насыров И.Ш. Оптимизация процесса сополимеризации бутадиена со стиролом с целью достижения заданных характеристик продукта. Пластические массы. 2025;(3):25-29. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2025-03-25-29
For citation:
Miftakhov E.N., Nasyrov I.Sh. Optimization of the process of butadiene-styrene copolymerization to achieve target product characteristics. Plasticheskie massy. 2025;(3):25-29. (In Russ.) https://doi.org/10.35164/0554-2901-2025-03-25-29
Просмотров:
60
Послать статью по эл. почте 
