[发明专利]一种烷基芳烃液相氧化动力学机理模型的建模方法

摘要

本发明涉及一种烷基芳烃液相氧化动力学机理模型的建模方法，基于自由基链式反应机理，简化了烷基芳烃液相氧化的反应路径，建立了烷基芳烃液相氧化的动力学机理模型，利用内部映射牛顿法、且每次迭代采用预处理的共轭梯度法，估算出动力学模型所涉及参数，从而实现了模型对于实际数据的正确拟合和预测。这种建模方法简化了烷基芳烃液相氧化反应的化学反应模型，减少了模型参数，降低了参数估计难度，方便了工业应用，且模型对实验数据的拟合与预测均具有较高的精度，有着良好的实用性。除此之外，此建模方法适用于不同种类的烷基芳烃液相氧化动力学模型的建立，具有广泛的适用性。

主权项

1.一种烷基芳烃液相氧化动力学机理模型的建模方法，其特征是，所述建模方法包括以下步骤：a)提取烷基芳烃液相氧化过程所涉及的基本化学反应成分：反应物S，中间产物I，反应中产生的反应物的氢过氧化物[O]_s和中间产物的氢过氧化物[O]_I，最终产物P，带有烷基或酰基的过氧自由基i-OO^·或j-OO^·；b)基于烷基芳烃液相氧化的机理——自由基链式反应，进行建模，模型包括以下过程：①链引发部分：反应物和中间产物同氧气进行反应分别生成反应物和中间产物的氢过氧化物，即式(1)中“initiation”为链引发，k₁、k₁′分别为反应物和中间产物的链引发速率常数；②链传递部分：反应物和中间产物的氢过氧化物同氧气及反应物进一步反应，即式(2)中k₂、k₂′分别为[O]_s和[O]_I同反应物S进一步反应的反应速率常数，式(3)中k₃、k₃′分别为[O]_s和[O]_I同中间产物I进一步反应的反应速率常数；③链终止部分：当两个带有烷基或酰基的过氧自由基结合，即则反应终止，式(4)中i、j表示烷基或酰基，k_i为不同过氧自由基-OO^·之间的反应速率常数；c)简化模型：b步骤的①部分中反应物和中间产物的链引发速率常数视为近似相等，即k₁＝k₁′，(1)式简化为：b步骤的②部分，反应物和中间产物的过氧自由基，按等活性处理，反应速率常数相等，即k₂＝k₂′，k₃＝k₃′，(3)、(4)式简化为：b步骤的③部分，反应物和不同种类过氧自由基之间的终止速率常数视为相等为k₄，式(4)简化为：d)估算动力学机理模型参数：动力学机理模型经简化后为含3～6个参数的常微分方程组，通过实验数据，运用最优化方法得到上述动力学参数。