Построение кинетических моделей реакций с участием металлоорганических соединений на основе автоматизированной системы и базы данных натурных и вычислительных экспериментов

• Автор: Масков, Денис Фаритович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 103 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Этапы построения кинетических моделей реакции каталитического гидроалюминирования олефинов
1.2 Базы данных кинетических исследований и программы построения кинетических моделей химических реакций

1.3 Инструменты ускорения решения прямой кинетической задачи

1.4 Определение жесткости математического описания химической

системы

1.5 Выводы по главе

Глава 2. Проектирование базы данных кинетических исследований

2.1 Системный анализ предметной области
2.2 Концептуальное моделирование предметной области
2.3 Логическое моделирование предметной области
2.4 Выводы по главе
Глава 3. Анализ жесткости математического описания химических систем и метод ускорения решения прямой кинетической задачи
3.1 Алгоритм анализа жесткости математического описания химической реакции
3.2 Метод ускорения решения прямой кинетической задачи
3.3. Выводы по главе
Глава 4. Архитектура автоматизированной системы построения кинетических моделей реакций металлокомплексного катализа
4.1 Этапы взаимодействия с базой данных кинетических исследований
4.2 Этапы взаимодействия вычислительных блоков в процессе
определения кинетических параметров химической реакции
4.3 Автоматизация метода возвратно-циклического определения кинетических параметров

4.4 Выводы по главе
Глава 5. Построение кинетической модели общей реакции
гидроалюминирования олефинов с НА1Ви'2, катализируемой Cp2ZrCl2
5.1 Математическое описание общей реакции гидроалюминирования олефинов с НА1Ви‘2, катализируемой Ср22гС
5.2 Математическое описание общей реакции гидроалюминирования олефинов с ОАШи'г, катализируемой Ср2ЕгС
5.3 Анализ жесткости математического описания общих реакций каталитического гидроалюминирования олефинов с С1А1Ви'2 и НА1Ви2
5.4 Апробирование метода ускорения решения прямой химической задачи
5.5 Кинетическая модель общей реакции гидроалюминирования олефинов с НА1Ви2 под действием Ср22гС
5.6 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература
Приложение А. Алгоритм решения полной проблемы собственных значений
матрицы Якоби
Приложение Б. Алгоритм распараллеливания решения прямой задачи
Приложение В. Свидетельство о регистрации базы данных кинетических
исследований
Приложение Г. Свидетельство о регистрации программного комплекса
«ХимКинОптима»
Приложение Е. Акт о внедрении программного комплекса
«ХимКинОптима»

Введение
Актуальность работы.
Каталитическое гидроалюминирование (ГА) олефинов позволяет получить важные циклические и ациклические алюминийорганические соединения (АОС) заданной структуры и имеет важное промышленное значение. В Институте нефтехимии и катализа Российской академии наук (ИНК РАН) проводится исследование реакций данной группы на основе ряда АОС - НА1Ви'2, А1Ви‘3, С1А1Ви'2 (Ви=С4Н9, Ср=С5Н5) и цирконийсодержащего катализатора Ср^гС12 с использованием динамической ЯМР-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа, методов математического моделирования динамики протекания
химического процесса [1-10].
Спектроскопия ядерного магнитного резонанса позволяет определить
химические структуры промежуточных веществ и предположить гипотетический механизм реакции, но данный метод исследования не позволяет с достаточной степенью достоверности детализировать схемы химических превращений и выяснить строение ряда переходных состояний [11-13]. В то же время, математическое моделирование химических процессов дает возможность проводить изучение механизмов реакций каталитического ГА олефинов в
условиях, часто недоступных при проведении химического эксперимента. Моделирование подобных условий невозможно без детального исследования кинетики рассматриваемой химической реакции. На практике построение кинетической модели сводится к целенаправленному химическому эксперименту и математической обработке его результатов. Как правило, эта обработка включает разработку математического описания динамики протекания
химического процесса и решение задачи восстановления вида кинетической модели и ее параметров на основе экспериментальных данных с многократным расчетом концентраций веществ реакции по времени при заданных значениях кинетических параметров [14-19].
Химические реакции с участием металлоорганических соединений проходят периоды образования сложных по своей химической структуре промежуточных

2.2 Концептуальное моделирование предметной области
Концептуальная модель - это семантическая модель предметной области без ориентации на конкретную систему управления базами данных (СУБД) и модель данных, т.е. без специфики физического представления и хранения данных.
В концептуальной модели отражаются сущности и связи моделируемой системы в терминах выбранного формального аппарата. В данной работе, в качестве формального аппарата используется инструмент ГОЕВ IX. В соответствии с рисунком 7 выполнена реализация концептуальной модели с использованием данного инструмента.
ГОЕР1Х - методология моделирования данных, основанная строго на семантике, т.е. на трактовке данных в контексте их взаимосвязи с другими данными. Методология ГОЕР1Х используется для создания информационной модели в виде совокупности Егййу-геЫюпэЫр диаграмм (ЕЯ-диаграмм), которые представляют собой структуру информации, необходимой для поддержки функций производственной системы или среды.
Методология ГОЕР1Х определяет стандарты терминологии, используемой при информационном моделировании, и графического изображения типовых элементов на диаграммах.
Рисунок 7 - Концептуальная модель процесса построения кинетической модели