Введение
1. Совместно протекающие процессы теплообмена и химического превращения в реакторах полимеризации при получении синтетического каучука
1.1 Моделирование процессов полимеризации при производстве синтетических каучуков в каскаде реакторов непрерывного действия 12
1.2 Анализ теплопередачи и гидродинамики в реакторах используемых при растворной полимеризации 15
1.3 Обзор теорий о механизме образования и действия активных центров кобальтсодержащей каталитической системы 25
1.3.1 Полимеризация диенов под влиянием я-аллильных комплексов 25
1.3.2 Механизм стрерорегулирования при полимеризации диенов под влиянием кобальтсодержащих катализаторов 27
1.3.3 Некоторые закономерности процесса полимеризации под влиянием C0G2-R2AICI 31
1.3.4 Влияние концентрации воды на процесс полимеризации СКДК 32
1.3.5 Особенности строения полимерных цепей полибутадиена под действием кобальтсодержащей каталитической системы 37
1.3.6 Основные особенности процесса полимеризации и молекулярно-массовых характеристик полибутадиена 40
1.3.7 Связь молекулярно-массовых характеристик полимера с физико-механическими свойствами готового продукта 46
1.4 Полимеризация диенов в присутствии лантаноидных катализаторов 49
1.4.1 Стереоспецифичность действия лантаноидных каталитических систем 49
1.4.2 Полицентровая природа неодимовых каталитических центров 52
1.4.3 Кинетические закономерности реакции полимеризации диенов на неодимсодержащих катализаторах 59
1.5 Обзор существующих математических моделей процесса полимеризации бутадиена 62
1.6 Анализ влияния реакций передачи цепи на молекулярно-массовые характеристики полимера при получении синтетических каучуков. 70
1.6.1 Спонтанная передача цепи 71
1.6.2 Передача цепи на полимер 75
1.6.3 Передача цепи на мономер 76
1.7 Оптимизация полимеризационных процессов. Постановка и формулировка задачи 77
2. Математическое моделирование процесса синтеза каучука СКДК в реакторе периодического действия 84
2.1 Описание технологического процесса получения каучука СКДК в реакторе периодического действия 87
2.2 Механизмы реакции полимеризации 89
2.2.1 Механизм с учетом передачи цепи на полимер 89
2.2.2 Механизм с учетом реакции перекрестного роста макромолекул по типу «живой» с « живым» и « мертвым» 94
2.2.3 Механизм с одновременным учетом реакции перекрестного роста макромолекул по типу «живой» с « живым» и « мертвым» и передачи цепи на полимер 96
2.3 Идентификация механизма процесса полимеризации бутадиена на кобальтсодержащей каталитической системе 97
2.3.1 Математическое моделирование процесса синтеза СКДК с учетом реакции передачи цепи на полимер 99
2.3.2 Математическое моделирование процесса синтеза СКДК с учетом реакции перекрестного роста макромолекул по типу «живой» с «живым» и «мертвым» 107
2.3.3 Математическое моделирование процесса синтеза СКДК с учетом реакций перекрестного роста макромолекул по типу «живой» с «живым» и «мертвым» и передачи цепи на полимер 116
2.3.4 Влияние передачи цепи на мономер на молекулярно-массовые характеристики полимера 121
2.3.5 Влияние спонтанной передачи цепи на молекулярно-массовые характеристики полимера 125
2.3.6 Влияние реакции передачи цепи на полимер на молекулярно-массовые характеристики полимера 129
2.3.7 Влияние реакции перекрестного роста макромолекул по типу «живой» с «живым» и «мертвым» на молекулярно-массовые характеристики полимера 131
3. Идентификация основных кинетических констант процесса 136 синтеза каучука СКДК для реактора периодического действия
3.1 Экспериментальная часть 138
3.1.1 Характеристика исходных веществ 138
3.1.2 Подготовка исходных веществ 139
3.1.3 Методы исследования 140
3.1.4 Методика эксперимента 140
3.1.5 Протокол эксперимента 142
3.2 Анализ адекватности математической модели 156
4. Исследование совместно протекающих процессов теплообмена и химического превращения в полимеризаторе при получении каучука СКДК в каскаде реакторов непрерывного действия 159
4.1. Описание технологической схемы процесса синтеза каучука СКДК в каскаде из двух реакторов непрерывного действия. 159
4.2 Математическое моделирование процесса синтеза каучука СКДК для каскада реакторов непрерывного действия 162
4.3 Методика решения системы уравнений, описывающей непрерывный процесс полимеризации бутадиена с учетом реакции перекрестного роста макромолекул по типу «живой с «живым» и «мертвым» 169
4.5 Особенности учета тепловых явлений при описании процесса синтеза каучука СКДК в каскаде из реакторов непрерывного действия 175
4.5.1 Описание энергетического модуля 175
4.5.2 Расчет коэффициентов теплопередачи процесса теплообмена полимеризаторов каскада с рубашками 181 4,53 Расчет допустимой конверсии мономера в аппаратах каскада 186 4.5.4 Уточненный расчет конверсии мономера на выходе из первого и второго реакторов каскада 189
4.6 Идентификация основных кинетических констант и проверка адекватности математической модели процесса получения каучука СКДК 194
4.6.1 Параметрическая идентификация кинетических констант 195
4.6.2 Анализ адекватности математической модели 198
5. Оптимизация технологических режимов процесса полимеризации бутадиена под действием каталитической системы на основе октаноата кобальта и диизобутилалюминийхлорида в каскаде из двух реакторов непрерывного действия . 204
5.1.Свойства шинных резин и основные требования к макро- и микроструктуре каучука СКДК марок НК и М 204
5.2.Определение оптимальных режимов синтеза каучука СКДК 213
6. Математическое моделирование процесса синтеза бутадиенового каучука на пеодимсодержащей каталитической системе в реакторе периодического действия 235
6.1 Кинетическая схема процесса полимеризации бутадиена на пеодимсодержащей каталитической системе 236
6.2 Математическое моделирование процесса синтеза бутадиенового каучука на неодимсодержащей каталитической системе в реакторе периодического действия 242
6.3 Идентификация и оценка адекватности математической модели 245
6.4 Влияние различных реакций передачи цепи на молекулярно-массовые характеристики полимера 250
7. Исследование взаимовлияющих процессов теплообмена и химического превращения при синтезе каучука СКДН в каскаде реакторов непрерывного действия 255
7.1 Технологическая схема процесса синтеза каучука СКДН 256
7.2 Математическая модель взаимовлияющих процессов химического превращения и теплообмена при синтезе каучука СКДН в каскаде реакторов непрерывного действия 256
7.3 Определение оптимальных режимов синтеза СКДН 260
Заключение 308
Выводы 315
Литература 320
Список условных обозначений 341
Приложения
