[發(fā)明專利]蒙特卡洛模擬預(yù)測(cè)環(huán)管式反應(yīng)器內(nèi)自由基共聚的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310080790.4
• 申請(qǐng)日: 2013-03-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103164578A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郜澤慧;何軍坡;張紅東;楊玉良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

1.一種蒙特卡洛模擬預(yù)測(cè)環(huán)管式反應(yīng)器內(nèi)自由基共聚的方法，其特征在于具體步驟如下：

（1）確定聚合體系中所有的基元反應(yīng)，從聚合物手冊(cè)中查出各速率常數(shù)的數(shù)值，確定各種基元反應(yīng)的速率常數(shù)K_mac，再將所述的所有的基元反應(yīng)的宏觀速率常數(shù)K_mac轉(zhuǎn)化為蒙特卡洛模擬的微觀反應(yīng)速率常數(shù)K_micro，其中對(duì)于一級(jí)反應(yīng)，K_mac=K_micro；對(duì)于不同物種之間的二級(jí)反應(yīng)，K_micro=K_mac/(VNa)；對(duì)于同一物種之間的二級(jí)反應(yīng)，K_micro=2K_mac/(VNa)，Na為阿伏伽德羅常數(shù)，大小為6.02×10²³，V為反應(yīng)體系的體積；

（2）預(yù)設(shè)環(huán)管式反應(yīng)器的工藝條件：包括環(huán)管式反應(yīng)器的容積、加入管中反應(yīng)的不同原料的流量和管內(nèi)流體的流速；

（3）基于各種基元反應(yīng)和預(yù)設(shè)環(huán)管式反應(yīng)器的工藝條件，使用蒙特卡洛算法，建立自由基共聚反應(yīng)的算法，其動(dòng)力學(xué)的蒙特卡洛模擬步驟為：

（a）輸入步驟（1）中所有基元反應(yīng)的微觀速率常數(shù)，將時(shí)間t設(shè)定為0；

（b）將環(huán)管分為n個(gè)單元，計(jì)算每個(gè)單元的容積、并計(jì)算每個(gè)單元內(nèi)的所有種類(lèi)的化學(xué)物種的分子個(gè)數(shù)，和各種基元反應(yīng)的速率以及速率加和，計(jì)算各反應(yīng)概率和各單元反應(yīng)的總概率；

（c）產(chǎn)生兩個(gè)單位區(qū)間內(nèi)均勻分布的隨機(jī)數(shù)，判斷下一步反應(yīng)位于哪一單元；

（d）產(chǎn)生兩個(gè)單位區(qū)間內(nèi)均勻分布的隨機(jī)數(shù)，判斷下一步將發(fā)生何種反應(yīng)，相應(yīng)的調(diào)整反應(yīng)所涉及的化學(xué)物種的分子個(gè)數(shù)，計(jì)算時(shí)間間隔，累加到時(shí)間t上去；

（e）根據(jù)步驟（2）中的所述的預(yù)設(shè)的環(huán)管式反應(yīng)器的工藝條件，在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)上加入一定比例的原料改變相應(yīng)的化學(xué)物種的分子個(gè)數(shù)，并根據(jù)流速計(jì)算因?yàn)榱鲃?dòng)而改變的化學(xué)物種的分子個(gè)數(shù)；?

（f）多次重復(fù)步驟（b）（c）（d）（e），即可得到各化學(xué)物種隨時(shí)間的變化情況；將所述化學(xué)物種的變化分別記錄在不同數(shù)組中，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到模擬結(jié)果；

其中步驟（3）中所述化學(xué)物種為引發(fā)劑、單體、進(jìn)入共聚物的單體和共聚物；步驟（f）中所述將所述化學(xué)物種的變化記錄在不同數(shù)組中，即將各種單體分子的個(gè)數(shù)，引發(fā)劑分子的個(gè)數(shù)，各種鏈自由基的個(gè)數(shù)，各種鏈自由基的長(zhǎng)度，共聚物中不同單體的鏈段的長(zhǎng)度，聚合物的分子量分別儲(chǔ)存到相應(yīng)的數(shù)組里，其中各個(gè)鏈自由基都用下述四個(gè)參數(shù)：標(biāo)號(hào)、鏈長(zhǎng)、自由基種類(lèi)和鏈段分布來(lái)標(biāo)記；

（4）對(duì)步驟（3）得到的模擬結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到序列分布隨時(shí)間變化的曲線；

（5）根據(jù)得到的序列分布結(jié)果考察預(yù)設(shè)的環(huán)管式反應(yīng)器的工藝條件的合理性，重新設(shè)定工藝條件，重復(fù)步驟（3）、（4）直到得到滿意的序列分布結(jié)果和相對(duì)應(yīng)的分批加料的工藝條件，將這個(gè)工藝條件應(yīng)用于共聚反應(yīng)的試驗(yàn)中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟（4）中，對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其具體方法如下：

（a）通過(guò)跟蹤統(tǒng)計(jì)所有單體的變化推導(dǎo)出環(huán)管式反應(yīng)器的工藝條件對(duì)反應(yīng)體系的動(dòng)力學(xué)的影響；

（b）通過(guò)跟蹤統(tǒng)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入共聚物的單體的變化推導(dǎo)出環(huán)管式反應(yīng)器的工藝條件對(duì)共聚物組成的影響；

（c）通過(guò)跟蹤統(tǒng)計(jì)每個(gè)聚合物鏈長(zhǎng)所有的鏈段長(zhǎng)度推導(dǎo)出環(huán)管式反應(yīng)器的工藝條件對(duì)共聚物鏈段序列分布的影響。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法應(yīng)用于三元或以上聚合反應(yīng)中。