Search for the Optimal Value of the Initial Concentration of Diisobutylaluminum Hydride for the Regulation of the Polyisoprene Molecular Mass on a Neodymium-Containing Catalytic System

Abstract

Статья посвящена нахождению оптимального значения начальной концентрации диизобутилалюминийгидрида для полимеризации изопрена на неодимсодержащей каталитической системе. Для исследования закономерностей протекания процесса полимеризации изопрена построена кинетическая модель, то есть система обыкновенных дифференциальных уравнений, выражающих динамику концентраций частиц, участвующих в процессе. Система дифференциальных уравнений высокой размерности сведена к конечному виду путем применения метода моментов. Приведена в общем виде постановка задачи поиска оптимальных значений начальных концентраций веществ химического процесса. В качестве метода решения поставленной оптимизационной задачи в работе использованы эволюционные методы, в основе одного из которых лежит генетический алгоритм. Проведен вычислительный эксперимент для процесса полимеризации изопрена по поиску оптимального значения начальной концентрации диизобутилалюминийгидрида с целью регулирования молекулярной массы полиизопрена. Показано, что рассчитанное значение концентрации диизобутилалюминийгидрида обеспечивает достижение заданного критерия оптимальности. The article is devoted to finding the optimal value of the initial concentration of diisobutylaluminum hydride for the polymerization of isoprene on a neodymium-containing catalyst system. The authors present a kinetic diagram of the polymerization of isoprene on a neodymium-containing catalyst system using two types of organoaluminum compounds: triisobutylaluminum and diisobutylaluminum hydride. To study the patterns of the polymerization of isoprene, a kinetic model is constructed, that is, a system of ordinary differential equations expressing the dynamics of the concentration of particles involved in the process. The system of high-dimensional differential equations is reduced to the final form by applying the method of moments. The general statement of the problem of finding the optimal values of the initial concentrations of the substances of the chemical process is given. As a method for solving the optimization problem posed, evolutionary methods are used in the work, one of which is based on a genetic algorithm. A computational experiment was conducted for the polymerization of isoprene to find the optimal value of the initial concentration of diisobutylaluminum hydride in order to control the molecular weight of polyisoprene. It is shown that the calculated value of the concentration of diisobutylaluminium hydride provides achievement of the specified optimality criterion.