МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ПІРОЛІЗУ ПОЛІЕТИЛЕНУ

Анотація

Метою дослідження є аналіз методів моделювання процесу піролізу поліетилену з використанням програмного забезпечення. Показано, що для дослідження процесу піролізу отримали широке застосування методи молекулярно-динамічного (MD) моделювання, які можуть застосовуватися для моделювання реактивних молекулярних систем з десятками тисяч і більше атомів з достатньою точністю та за розумний час на сучасних персональних комп’ютерах.

Визначено етапи процедури MD моделювання та основні існуючі напрямки досліджень, серед яких оцінка впливу на підвищення селективності виходу цільових продуктів таких параметрів як тип піролізних реакторів, температура, тривалість процесу та застосування каталізаторів. Існуючі дані свідчать про те, що вихід цільових продуктів на рівні 70 % забезпечується оптимальною температурою 500 °C, однак вихід C2H4 і C3H6 значно зменшується, якщо температура перевищує 800 °C.

Аналізом існуючих даних визначено, що детальна інформація про утворення та подальше використання олефінових мономерів, роль радикалів та вплив умов нагрівання досі не є ясною для оптимального проектування піролізних реакторів полімерів. Тому це відкриває перспективи для подальших досліджень в цьому напряму.

В рамках аналізу методів моделювання процесу піролізу поліетилену розглянуто моделювання реакцій піролізу поліетилену методами молекулярної динаміки з використанням силового поля ReaxFF та моделювання хімічних реакцій процесу піролізу поліетилену за допомогою LAMMPS

Зроблено висновки, що молекулярно-динамічне моделювання з використанням реактивного силового поля ReaxFF є потужним інструментом для дослідження процесу піролізу полімерів з метою їхньої утилізації. Застосування МД моделювання дає можливість деталізувати механізми термічної деструкції полімерів за допомогою побудови 2D і 3D структур реагентів і продуктів, кінетику реакцій та розподіл продуктів хімічних реакцій.