Исследование оптимальных условий проведения сложной каталитической реакции методами многоцелевой оптимизации на основании кинетической модели процесса

Проект направлен на разработку математического и программного обеспечения исследования оптимальных условий проведения сложной каталитической реакции методами многоцелевой оптимизации на основании кинетической модели процесса. Объектом исследования является сложная реакция спиртов с диметилкарбонатом в присутствии металокомплексных катализаторов Co2(CO)8 и W(CO)6. Использование металлокомплексного катализатора позволило заменить токсичные реагенты (метилгалогениды ¬¬– MeX, X=I,Br,Cl, фосген – COCl2 – хлорокись углерода) на нетоксичный диметилкарбонат, что является одним из принципов «Зеленой химии». Продуктами реакции являются метиловые эфиры спиртов и метилкарбонаты, которые находят широкое применение в практике: в качестве растворителей, в качестве интермедиатов синтеза лекарственных препаратов, гербицидов, антифризов и т.д. Планируется разработка целевых критериев оптимизационных задач для химической кинетики, включающие в себя физико-химические показатели (выход целевого продукта), экономические показатели (критерий прибыли, производительности, рентабельности), а также экологические показатели (минимальный остаток реагентов, загрязняющих окружающую среду). В проекте будут применены современные алгоритмы многоцелевой оптимизации условий проведения сложных каталитических реакций методами Парето-аппроксимации, на основе разработанных критериев оптимизации с оценкой качества полученной аппроксимации. В основу оптимизации будет положена кинетическая модель химической реакции – фундаментальный закон ее протекания. Планируется разработка методики оптимального управления условиями проведения сложных каталитических реакций (температура, подача катализатора) путем сведения к задаче нелинейной оптимизации в классе кусочных функций. Будет разработано программное обеспечение, реализующее алгоритмы решения многоцелевой задачи оптимального управления условий проведения сложных каталитических реакций, которое может быть в дальнейшем использовано и для других реакций металокомплексного катализа. В конечном итоге будут определены оптимальные условия проведения новой практически важной реакции спиртов с диметилкарбонатом в присутствии металокомплексных катализаторов.