Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2022(13))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2022. Т. 13, № 1. С. 139-143. Transactions of the to la Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2022. Vol. 13, No. 1. P. 139-143. Научная статья УДК 544.4 doi:10.37614/2949-1215.2022.13.1.024 МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ КИНЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ — КЛЮЧ К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМЫ МАСШТАБИРОВАНИЯ Аркадий Анцельевич Коссой1 2, Александр Владимирович Лопатин 3 1«Химинформ», Санкт-Петербург, Россия 2 3Российский научный центр «Прикладная химия (Государственный институт прикладной химии)», Санкт-Петербург, Россия Аннотация Рассматриваются преимущества моделирования на основе кинетической модели реакции как наиболее универсального метода масштабирования при разработке различных технологических процессов. Материал основан на оригинальных разработках ООО «Химинформ» в области методологии исследования и создания соответствующего проблемно ориентированного программного обеспечения. Ключевые слова: моделирование, масштабирование, проблемно ориентированное программное обеспечение Original article MODELING BASED ON THE KINETIC MODEL IS THE KEY TO SOLVING THE SCALING PROBLEM Arkadij A. Kossoj1 2, Aleksandr V. Lopatin 3 1Cheminform LLC, Saint Petersburg, Russia 2 3Russian Research Center “Applied Chemistry”, Saint Petersburg, Russia Abstract The article discusses the advantages of modeling based on the kinetic reaction model as the most universal method of scaling in the development of various technological processes. The material is based on original developments of Cheminform LLC in the field of research methodology and creation of the corresponding problem-oriented software. Keywords: modeling, scaling, problem-oriented software Введение Необходимость масштабирования объектов, в которых протекают химические реакции, — общая проблема, связанная с тем, что исследование реакций выполняется в лабораторных условиях, а полученные данные необходимы для прогнозирования поведения крупных индустриальных объектов (реакторов, контейнеров с химической продукцией, изделий, содержащих реагирующие вещества). Задача масштабирования типична для самых разных областей, таких как: разработка и оптимизация химико­ технологического процесса и анализ его потенциальной опасности; анализ термической стабильности химических продуктов; анализ опасности упаковок и изделий с реакционноспособными химическими продуктами в условиях хранения, транспортировки и эксплуатации; оптимизация условий термической обработки веществ. Этот список содержит лишь несколько примеров и может быть продолжен. Лабораторные исследования обязательно нужны при изучении химических реакций, предполагаемых к реализации в промышленном масштабе. Традиционно считается, что, экспериментально изучив химический процесс в лаборатории и затем на опытных пилотных установках, можно относительно просто перенести полученные результаты на полномасштабное производство (см., например, [1, 2]). Такая методика привлекает своей относительной простотой, но имеет многочисленные, весьма существенные недостатки. Укажем лишь некоторые: 1) пилотные тесты дороги, длительны, нередко опасны; 2 ) качественные или полуколичественные оценки часто приводят к ложным прогнозам поведения индустриального объекта; 3) упрощенные методы не позволяют в полной мере использовать имеющуюся экспериментальную информацию. Анализ показывает, что для объекта, в котором протекает химическая реакция, такое масштабирование оказывается принципиально неадекватным. Невозможность использования физического моделирования для масштабного перехода в химических реакторах объясняется несовместимостью условий подобия физических и химических составляющих процесса [3]. © Коссой А. А., Лопатин А. В., 2022 139