Теоретические основы химической технологии, 2024, № 6

ʟˑ˔˔ˋˌ˔ˍ˃ˢ ˃ˍ˃ˇˈˏˋˢ ː˃˖ˍ
ɌȿɈɊȿɌɂɑȿɋɄɂȿ ɈɋɇɈȼɕ ɏɂɆɂɑȿɋɄɈɃ 
ɌȿɏɇɈɅɈȽɂɂ
Ɍɨɦ      ʋ           ɇɨɹɛɪɶ±Ⱦɟɤɚɛɪɶ
Ɉɫɧɨɜɚɧ ɜ  ɝ  
ȼɵɯɨɞɢɬ  ɪɚɡ ɜ ɝɨɞ 
 
Ɇɨɫɤɜɚ  ©ɇɚɭɤɚ» 
,661 
Ƚɥɚɜɧɵɣ ɪɟɞɚɤɬɨɪ
ȺȺ ȼɨɲɤɢɧ
ɀɭɪɧɚɥ ɢɡɞɚɟɬɫɹ ɩɨɞ ɪɭɤɨɜɨɞɫɬɜɨɦ  
Ɉɬɞɟɥɟɧɢɹ ɯɢɦɢɢ ɢ ɧɚɭɤ ɨ ɦɚɬɟɪɢɚɥɚɯ ɊȺɇ
Ɋɟɞɚɤɰɢɨɧɧɚɹ ɤɨɥɥɟɝɢɹ
Ɋɒ Ⱥɛɢɟɜ ɉȼ Ⱥɤɭɥɢɱ Ȼɟɥɨɪɭɫɫɢɹ ȼɆ Ȼɚɪɚɛɚɲ ɂ Ƚɪɨɫɫɦɚɧ ɋɒȺ  
ȼ Ⱦɨɜɢ ɂɬɚɥɢɹ ɂ Ⱦɪɚɝɨɲ ɑɟɲɫɤɚɹ Ɋɟɫɩɭɛɥɢɤɚ  
ɘȺ Ɂɚɯɨɞɹɟɜɚ ɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɵɣ ɫɟɤɪɟɬɚɪɶ ɇɇ Ɂɢɹɬɞɢɧɨɜ Ⱥȼ Ʉɥɢɧɨɜ  
ɇ Ʉɨɯɦɚɧɧ Ƚɟɪɦɚɧɢɹ ɇȼ Ɇɟɧɶɲɭɬɢɧɚ ȼɉ Ɇɟɲɚɥɤɢɧ  
ɡɚɦɟɫɬɢɬɟɥɶ ɝɥɚɜɧɨɝɨ ɪɟɞɚɤɬɨɪɚ Ⱦɘ Ɇɭɪɡɢɧ Ɏɢɧɥɹɧɞɢɹ ȽȺ ɉɟɬɭɯɨɜɚ  
ȻȽ ɉɨɤɭɫɚɟɜ Ʌȼ Ɋɚɜɢɱɟɜ Ȼ ɋɚɯɚ ȼɟɥɢɤɨɛɪɢɬɚɧɢɹ  
Ⱥȼ Ɍɢɦɨɲɟɧɤɨ ɅɅ Ɍɨɜɚɠɧɹɧɫɤɢɣ ɍɤɪɚɢɧɚ ȺɄ Ɏɪɨɥɤɨɜɚ Ɍȼ ɑɟɥɸɫɤɢɧɚ
Ɂɚɜɟɞɭɸɳɢɣ ɪɟɞɚɤɰɢɟɣ Ⱥȼ Ʉɢɫɟɥɶ
Ⱥɞɪɟɫ ɪɟɞɚɤɰɢɢ  Ƚɋɉ Ɇɨɫɤɜɚ Ʌɟɧɢɧɫɤɢɣ ɩɪɨɫɩɟɤɬ  
ɂɧɫɬɢɬɭɬ ɨɛɳɟɣ ɢ ɧɟɨɪɝɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɯɢɦɢɢ ɢɦ ɇɋ  Ʉɭɪɧɚɤɨɜɚ ɊȺɇ 
Ɍɟɥ   HPDLOMWRKW#LJLFUDVUX
Ɍɟɦɚɬɢɤɚ  ɠɭɪɧɚɥɚ ɹɜɥɟɧɢɹ  ɩɟɪɟɧɨɫɚ  ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɧɵɟ  ɹɜɥɟɧɢɹ  ɩɪɨɰɟɫɫɵ  ɪɚɡɞɟɥɟ
ɧɢɹ ɫɦɟɫɟɣ ɬɟɨɪɢɹ ɢ ɦɟɬɨɞɵ ɪɚɫɱɟɬɚ  ɯɢɦɢɱɟɫɤɢɯ  ɪɟɚɤɬɨɪɨɜ  ɫɨɜɦɟɳɟɧɧɵɟ  ɩɪɨ
ɰɟɫɫɵ ɢ ɦɧɨɝɨɮɭɧɤɰɢɨɧɚɥɶɧɵɟ ɪɟɚɤɬɨɪɵ ɝɢɞɪɨɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɢɟ ɬɟɩɥɨɜɵɟ ɞɢɮɮɭ
ɡɢɨɧɧɵɟ  ɯɢɦɢɱɟɫɤɢɟ  ɩɪɨɰɟɫɫɵ  ɢ  ɚɩɩɚɪɚɬɵ  ɦɟɦɛɪɚɧɧɵɟ  ɩɪɨɰɟɫɫɵ  ɢ  ɪɟɚɤɬɨɪɵ 
ɛɢɨɬɟɯ 
ɧɨɥɨɝɢɹ ɞɢɫɩɟɪɫɧɵɟ ɫɢɫɬɟɦɵ ɧɚɧɨɬɟɯɧɨɥɨɝɢɹ ɢɧɬɟɧɫɢɮɢɤɚɰɢɹ ɩɪɨɰɟɫɫɨɜ 
 
ɢɧɮɨɪɦɚɰɢɨɧɧɨɟ  ɦɨɞɟɥɢɪɨɜɚɧɢɟ  ɢ  ɚɧɚɥɢɡ  ɬɟɯɧɨɷɤɨɧɨɦɢɱɟɫɤɢɣ  ɚɧɚɥɢɡ  ɷɧɟɪɝɨ 
 
ɢ ɪɟɫɭɪɫɨɫɛɟɪɟɝɚɸɳɢɟ ɷɤɨɥɨɝɢɱɟɫɤɢ ɱɢɫɬɵɟ ɩɪɨɰɟɫɫɵ ɢ ɩɪɨɢɡɜɨɞɫɬɜɚ
Ɇɨɫɤɜɚ
ФГБУ «Издательство «Наука»
‹ Ɋɨɫɫɢɣɫɤɚɹ ɚɤɚɞɟɦɢɹ ɧɚɭɤ 
‹ Ɋɟɞɤɨɥɥɟɝɢɹ ɠɭɪɧɚɥɚ ©Ɍɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɢɟ 
 
    ɨɫɧɨɜɵ ɯɢɦɢɱɟɫɤɨɣ ɬɟɯɧɦɨɝɢɢ»  
    ɫɨɫɬɚɜɢɬɟɥɶ 

СОДЕРЖАНИЕ
Том 58, номер 6, 2024
Специальный выпуск «К 110-летию со дня рождения  
академика Виктора Вячеславовича Кафарова»
Ответственные редакторы: академик РАН В.П. Мешалкин и профессор Н.В. Меньшутина
Академик Виктор Вячеславович Кафаров – выдающийся ученый и талантливый  
преподаватель высшей школы 
В. П. Мешалкин, Н. В. Меньшутина, А. А. Вошкин 
677
Моделирование процессов производств поливинилхлорида и каустика, хлора и водорода 
электролитическим методом
В. П. Мешалкин, Е. А. Шулаева, Ю. Ф. Коваленко, Н. С. Шулаев 
681
Механизм деградации катализатора катода полимерного топливного элемента:  
исследование и моделирование
Э. М. Кольцова, В. А. Василенко, А. В. Женса, В. А. Богдановская, М. В. Радина 
690
Современные подходы к разработке гибких короткоцикловых адсорбционных установок  
для разделения водородсодержащих газовых смесей
С. И. Дворецкий, Д. С. Дворецкий, Е. И. Акулинин, К. И. Меронюк, В. Б. Усачев 
703
Экспериментальное исследование и моделирование диспергирования в распылительной  
сушке для получения порошковых фармацевтических композиций
Е. А. Лебедев, Н. В. Меньшутина 
728
Разработка математической модели прогнозирования физико-механических свойств  
резин при введении комплексного активатора вулканизации
С. Г. Тихомиров, О. В. Карманова, М. Е. Семенов, Д. А. Полуэктов, А. А. Голякевич 
740
Математическая модель системы замкнутого водооборота стоков малотоннажных  
химических производств
Ю. М. Аверина, О. В. Зверева, Б. Б. Богомолов  
750
Применение магнитных жидкостей в качестве охлаждающих агентов в конденсаторах 
ректификационных колонн на примере производства пероксида водорода
В. М. Хайрутдинова, В. А. Налетов, Л. В. Равичев, А. Ю. Налетов, М. Б. Глебов  
755
Экстракция редкоземельных элементов глубоким эвтектическим растворителем  
ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота/фенол
И. В. Зиновьева, Т. Ю. Чикинева, С. А. Яковлева, Ю. А. Заходяева, А. А. Вошкин 
762
Самовосстанавливающиеся покрытия, содержащие слоистые двойные гидроксиды, 

импрегнированные ингибитором коррозии, для антикоррозионной защиты  
магниевых сплавов
А. С. Гнеденков, С. Л. Синебрюхов, А. Д. Номеровский, С. В. Гнеденков 
772
Кинетика десорбции катионов тяжелых металлов на фосфате титана
М. В. Маслова, П. Е. Евстропова, Н. В. Мудрук, Ю. П. Семушина 
784
О влиянии распределения удельной скорости диссипации на эффективность  
массопереноса в аппаратах с жидкофазными средами
Р. Ш. Абиев 
791
Быстрая молекулярная реконструкция химического состава сложных  
углеводородных смесей
Н. А. Глазов, А. Н. Загоруйко 
811
Физико-химические основы повышения эффективности процесса десорбции метанола
Д. М. Федулов, Т. С. Цацулина, А. Н. Кубанов, А. Г. Дедов 
819

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ, 2024, том 58, № 6, с. 677–680
АКАДЕМИК ВИКТОР ВЯЧЕСЛАВОВИЧ КАФАРОВ  
ВЫДАЮЩИЙСЯ УЧЕНЫЙ И ТАЛАНТЛИВЫЙ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ 
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ 
(краткий очерк о научно-преподавательской деятельности к 110-летию со дня рождения)
© 2024 г.   В. П. Мешалкинa, Н. В. Меньшутинаa, А. А. Вошкинb
аРХТУ им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
bИнститут общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Москва, Россия 
Академик Кафаров Виктор Вячеславович является основателем научного направления и школы кибернетики химической технологии в СССР и странах Европы. Именно он в середине прошлого века 
открыл цифровизацию, автоматизацию, системный анализ для химической промышленности, что 
способствовало ее активному развитию и процветанию.
В.В. Кафаров родился 18 июля 1914 г. в г. Шавли (ныне Шяуляй, Литва). В 1938 году окончил Казанский химико-технологический институт им С.М. Кирова. В 1942–1944 гг. B.B. Кафаров работал начальником КБ Коллоидно-электрохимического института АН СССР. В 1944 году В.В. Кафаров успешно защитил кандидатскую диссертацию, выполненную под руководством профессора 
А.Г. Касаткина, и был назначен на должность декана факультета технологии неорганических веществ в Московский химико-технологический институт имени Д.И. Менделеева. Ученые МХТИ во 
время войны были на передовых позициях создания новых вооружений и химических материалов 
для армии. С этого времени вся профессиональная деятельность В.В. Кафарова стала неразрывно 
связана с Менделеевским институтом.
После войны научные интересы В.В. Кафарова были направлены на изучение гидродинамики, 
явлений переноса массы и тепла в двухфазных системах “газ-жидкость”, “пар-жидкость”, “жидкость-жидкость”. B 1949 г. В.В. Кафаров совместно с профессором А.Н. Плановским и аспирантом 
Л.И. Бляхманом сделал научное открытие “Явление скачкообразного увеличения тепло- и массообмена между газовой и жидкой фазами в режиме инверсии фаз”, которое было зарегистрировано в 
1974 г. с приоритетом от 6 июля 1949 г. Аппараты, созданные на основе открытия, до сих пор широко 
используются не только в химической промышленности, но и в других отраслях производства. 
Рис. 1. Виктор Вячеславович Кафаров, 1980 г.
В 1952 г. В.В. Кафаров успешно защитил докторскую диссертацию по исследованию гидродинамики и массообмена в колоннах с насадкой. 
А в 1953 г., уже став профессором, B.B. Кафаров 
возглавил сектор Института научной информации ВИНИТИ АН СССР. Так начался новый 
этап в научно-педагогической работе молодого 
ученого, произошло расширение его научно-технического кругозора.
Работая в институте, B.B. Кафаров постоянно контролировал ход и направление научных 
исследований за рубежом. Он обратил внимание на то, что к концу 50-х гг. прошлого века в 
связи с бурным развитием вычислительной техники колоссально расширились возможности в 
области оптимизации процессов, проводимых в 
стационарных условиях, и интенсификации расчетных работ. Именно в этой области ожидался 
скорейший и явно выраженный экономический 
эффект, поскольку можно было на порядок поднять качество и сократить сроки проектных разработок.
Знаковым событием в формировании новых 
взглядов В.В. Кафарова на проблемы химической технологии стала его научная командировка в США в 1958 г., где он выступил с докладом 
на 134-м собрании Американского химического общества. Профессор B.B. Кафаров проникся глубокой убежденностью в необходимости 
677

МЕШАЛКИН и др. 
подготовки 
инженеров 
химиков-технологов 
широкого профиля, владеющих средствами и 
методами кибернетики для решения научных 
и практических задач химической технологии. 
Поэтому, будучи заведующим кафедрой автоматизации химических процессов, он акцентировал вектор развития кафедры не столько на технических проблемах автоматизации, сколько на 
проблемах разработки математического обеспечения для типовых технологических процессов. 
При этом предусматривалась самая широкая постановка задачи, включающая математическое 
описание, алгоритмизацию расчетных процедур, 
планирование эксперимента, оптимизацию и 
управление производством.
Инициатива В.В. Кафарова по организации 
в стенах Менделеевского института подготовки 
инженерных кадров по новой специальности 
была активно поддержана руководством института. Бюро ЦК КПСС по химической и легкой промышленности под председательством 
выпускника МХТИ П.Н. Демичева приняло 
решение об организации новой технологической специальности 0834 “Основные процессы химических производств и химическая 
кибернетика”. В результате кафедра автоматизации химических процессов под руководством 
В.В. Кафарова, созданная в МХТИ в 1960 г., в 
1963 г. решением министра высшего образования РСФСР В.Н. Столетова была переименована в кафедру кибернетики химико-технологических процессов (КХТП), ставшую первой 
кафедрой такого профиля не только в СССР, но 
и за рубежом.
Параллельно с педагогической работой на 
кафедре выполнялась большая научная работа 
в области синтеза математических моделей, что 
нашло свое отражение в статье “Разработка математических описаний типовых процессов химической технологии” в журнале “Химическая 
промышленность”, и был выпущен “Альбом 
математических описаний типовых процессов 
химической технологии”. Кроме этого, начали 
устанавливаться международные связи с химико-технологическими вузами других стран.
В 1966 г. при кафедре кибернетики был создан консультативно-методологический центр 
(КМЦ), перед которым ставилась задача не только обучить педагогические кадры страны новым 
методам, но и обеспечить их фактическим материалом по новым лекционным курсам. Значимость КМЦ для кафедры, а затем и факультета 
кибернетики, определяется его масштабной ролью в становлении научной школы В.В. Кафарова. Благодаря КМЦ обеспечивался всесоюзный 
и международный резонанс деятельности кафедры. Бывшие слушатели КМЦ в дальнейшем 
ориентировались на кафедру при защите диссертаций. Таким образом, активно расширялся круг 
учеников Кафарова и росло общественное признание научного направления, которое постепенно оформилось в научную школу академика 
Кафарова.
В конце 60-х гг. обозначились широкие международные связи кафедры КХТП, особенно по 
линии Совета экономической взаимопомощи 
(СЭВ), когда В.В. Кафаров стал председателем 
секции по процессам и аппаратам химической 
технологии и химической кибернетики научно-методического Совета АН СССР. В 1968 г. 
кафедру посетили профессора Кембриджского университета (Англия) Давидсон и Ричардсон, которые на страницах журнала “Chemical 
Engineering” дали высокую оценку учебной и 
научно-исследовательской работы кафедры, а 
осенью 1969 г. почетным гостем кафедры был 
главный редактор международного научного 
журнала “Chemical Engineering Science” профессор Данквертс.
В 1968–1970 гг. профессор В.В. Кафаров был 
в научных командировках в ФРГ, Франции, 
Болгарии, Англии и Бельгии, что способствовало становлению международного авторитета 
кафедры. Вскоре кафедры, аналогичные КХТП, 
были созданы в техническом университете в г. 
Эрлангене (ФРГ) под руководством профессора Гоффмана, в университете г. Нанси (Франция) и во многих технических вузах стран социалистического содружества. На кафедре КХТП 
обучались студенты, аспиранты и стажеры из 
Болгарии, Венгрии, ГДР, Чехословакии, Кубы 
и Вьетнама.
В 1966 г. профессор В.В. Кафаров был избран 
членом-корреспондентом АН СССР отделения 
физикохимии и технологии неорганических материалов и вошел в состав редколлегии журнала 
ТОХТ. В 1967 г. В.В. Кафаров стал заместителем 
председателя Научного совета по теоретическим 
основам химической технологии АН СССР, членом Научного совета по комплексной проблеме 
“Кибернетика” АН СССР, членом научно-методического совета и председателем секции по 
процессам и аппаратам, химической технологии 
и химической кибернетики Минвуза СССР.
Многогранная научно-организационная деятельность В.В. Кафарова способствовала, естественно, повышению авторитета кафедры КХТП, 
росту ее научно-педагогического потенциала. 
При активном содействии и научно-методическом обеспечении со стороны кафедры в ряде веТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ      том 58       № 6       2024

 
АКАДЕМИК ВИКТОР ВЯЧЕСЛАВОВИЧ КАФАРОВ... 
679
Рис. 2. В.В. Кафаров в лаборатории типовых процессов с делегацией из КНР, 1968 г.
дущих вузов СССР (Казанском химико-технологическом институте, Киевском, Томском, 
Рижском и Таллиннском политехнических институтах) началось обучение студентов по специальности 0834 “Основные процессы химических 
производств и химическая кибернетика”. Для повышения уровня подготовки выпускников всех 
химико-технологических специальностей вузов 
страны Минвуз СССР принял решение об обязательном включении в учебные планы дисциплин, 
связанных с изучением основ моделирования, 
оптимизации процессов и использования ЭВМ в 
инженерных и экономических расчетах.
В семидесятые годы прошлого века был заложен прочный учебно-методический и научный 
фундамент специальности “Основные процессы 
химических производств и химическая кибернетика”. В.В. Кафаров обосновал системные принципы математического моделирования химических процессов. Он совместно с сотрудниками 
кафедры подготовил и издал 8 оригинальных 
монографий и 18 учебников и учебных пособий. 
Системный подход к анализу химико-технологических процессов был ознаменован в 1976 г. 
выпуском в издательстве “Наука” первого тома 
из серии монографий В.В. Кафарова и И.Н. Дорохова под общим названием “Системный анализ процессов химической технологии”. Всего 
серия включает 10 томов.
В 1979 г. В.В. Кафаров стал действительным 
членом Академии наук СССР. Академик Кафаров участвовал в работе отделения АН СССР по 
информатике, вычислительной технике и автоматизации, в 1988 г. он был утвержден главным 
редактором журнала АН СССР “Теоретические 
основы химической технологии”. В 1990 г. стал 
заместителем академика-секретаря Отделения 
физикохимии и технологии неорганических материалов АН СССР и был приглашен экспертом 
Международного комитета по Нобелевским премиям в области химии и химической технологии.
Виктор Вячеславович Кафаров прожил большую, яркую жизнь и оставил после себя богатое 
наследие. Признанием высоких научных достижений В.В. Кафарова и возглавляемого им 
коллектива стало присвоение Кафарову знака 
“Почетный химик СССР” (1976 г.), звания почетного доктора Высшей технической школы 
имени К.  Шорлеммера (ГДР, 1977 г.), присуждение премии им. Д.И. Менделеева Президиума Академии Наук СССР (1978 г.) и избрание 
его в 1979 г. действительным членом Академии 
Наук СССР по Отделению физикохимии и технологии неорганических материалов по специальности “Теоретические основы химической 
технологии”. В 1980 г. академику В.В. Кафарову было присвоено звание “Почетный нефтехимик СССР”, в 1982 г. ему была присуждена Государственная премия СССР за учебник “Основы 
массопередачи”, а в 1991 г. В.В. Кафаров получил звание почетного доктора Генуэзского университета и был удостоен Золотой медали имени 
Д.И. Менделеева АН СССР и Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. 
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ      том 58       № 6       2024

МЕШАЛКИН и др.
Рис. 3. Москва, Кремль, 13 июля 1984 г. После вручения ордена Ленина Кафарову В.В. (в центре – секретарь Президиума 
Верховного Совета СССР Кузнецов В.В. и композитор Пахмутова А.Н.).
Рис. 4. Академик В.П. Мешалкин и академик В.В. Кафаров, 
президиум I Всероссийской научно-технической конференции “Методы кибернетики химико-технологических процессов”, 18 июня 1979 г.
Виктор Вячеславович Кафаров является кавалером двух орденов Трудового Красного Знамени (1967, 1974 гг.), ордена Ленина (1984 г.), 
ордена Кирилла и Мефодия I степени (1985 г.), 
а также ордена Дружбы народов (1994 г.) за большие заслуги в развитии отечественной науки и 
подготовку высококвалифицированных специалистов.
В 2024 г. исполнилось 110 лет со дня рождения академика В.В. Кафарова. Ему посвящаются статьи, опубликованные в этом номере журнала. Виктора Вячеславовича Кафарова помнят 
ученики и ученые разных ВУЗов и стран, с которыми он работал, или те, кто учился по его учебникам. Мы верим, что его фундаментальные исследования помогут вновь вывести химическую 
промышленность на одну из первых позиций в 
экономике страны.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ      том 58       № 6       2024

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ, 2024, том 58, № 6, с. 681–689
К 110-летию академика В.В. Кафарова
УДК 66.02+004.94
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВ 
ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА И КАУСТИКА, ХЛОРА И ВОДОРОДА 
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
© 2024 г. В. П. Мешалкинa, Е. А. Шулаеваb, *, Ю. Ф. Коваленкоb,  
Н. С. Шулаевb
aРХТУ им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
bИнститут химических технологий и инжиниринга ФГБОУ ВО УГНТУ в г. Стерлитамаке, Стерлитамак, Россия
*e-mail: eshulaeva@mail.ru
Поступила в редакцию 30.08.2024 
После доработки 14.10.2024 
Принята в печать 30.10.2024
В представленной работе описаны оригинальные компьютерные тренажерные комплексы, отличающиеся от известных цифровых двойников химико-технологических систем, разработанных 
в программных пакетах таких сред моделирования, как Aspen Plus, Visual Modeler, Unisim Design, 
HYSYS, ChemCad и др., тем, что математические модели были разработаны для конкретных процессов на основе фундаментальных законов и эмпирических соотношений. Предлагаемые комплексы 
могут быть использованы для определения способов интенсификации химико-технологических 
процессов, используя знания параметров технологических сред на “микроуровне”, полученных 
при моделировании. Описан цифровой двойник процесса полимеризации винилхлорида, позволяющий определять молекулярно-массовое распределение молекул полимера, с учетом распределения температуры полимер-мономерных частиц. Цифровой двойник процесса полимеризации 
винилхлорида позволяет определять физико-химические свойства поливинилхлорида в процессе 
полимеризации, будет способствовать проведению анализов режимов технологических процессов, 
прогнозировать изменение параметров при возникновении нештатных ситуаций, что повысит уровень безаварийности функционирования. Приведено описание цифрового двойника, моделирующего параметры электролизера в производстве едкого натра, хлора и водорода, в основу которого 
положена математическая зависимость вольт-амперной характеристики от температуры процесса. 
Использование цифрового двойника процесса электролиза производства едкого натра, хлора и 
водорода дает возможность моделировать технологические параметры работы электролизера, что 
позволяет устанавливать оптимальные режимы проведения технологических процессов и прогнозировать изменение параметров при возникновении нештатных ситуаций.
Ключевые слова: цифровой двойник, моделирование, полимер, химико-технологические системы, 
винилхлорид, полимеризация, инициатор, среднемолекулярный вес, молекулярно-массовое распределение, реактор-полимеризатор, инициатор, электролизер, едкий натр, хлор, водород, температурная зависимость
DOI: 10.31857/S0040357124060023 EDN: VJHJMZ 
ВВЕДЕНИЕ
Разработка компьютерных моделирующих 
программ, имитирующих процессы химической 
технологии, является актуальной проблемой, 
решение которой позволяет повысить качество 
проведения технологических процессов с точки 
зрения повышения безопасности и надежности, 
обеспечения энерго- и ресурсосбережения [1–7]. 
В основе математических моделей, реализуемых 
в моделирующих программах, лежат основные 
уравнения термодинамики и массообмена, дополненные характерными эмпирическими зависимостями, полученными экспериментально 
на технологической аппаратуре [8, 9]. В представленной работе описаны оригинальные моделирующие программные комплексы [10, 11], 
отличающиеся от “Цифровых двойников” химико-технологических систем, разработанных в 
программных пакетах таких сред моделирования, 
как Aspen Plus, Visual Modeler, Unisim Design, 
HYSYS, ChemCad и др., тем, что математические 
модели были разработаны авторами для конкрет681

МЕШАЛКИН и др. 
ных технологических процессов. Они позволяют 
определять такие параметры технологических 
процессов, которые не поддаются прямому измерению, но знание которых необходимо для 
проведения химических процессов в оптимальных режимах при заданном качестве получаемой 
продукции. Кроме того, такие комплексы могут 
быть использованы для определения способов 
интенсификации химико-технологических процессов, используя знания параметров технологических сред на уровне молекул. В статье описаны две программы моделирования, касающиеся 
органической и неорганической химии на примере процесса полимеризации винилхлорида и 
электролиза в производстве едкого натра, хлора 
и водорода, позволяющие соответственно определять молекулярно-массовое распределение 
молекул полимера и устанавливать оптимальные 
режимы проведения технологических процессов 
с прогнозированием изменения параметров при 
возникновении внештатных ситуаций [12]. 
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ  
И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Компьютерное моделирование технологического процесса органической химии. Одним из наиболее распространенных химических производств органического синтеза является процесс 
полимеризации винилхлорида (ВХ) суспензионным способом [13–18], поэтому компьютерное 
моделирование этого процесса необходимо для 
определения физико-химических параметров, 
не поддающихся непосредственным измерениям, определению и поддержанию оптимальных 
режимов проведения процесса, способствующих безаварийности функционирования. Имитационно-моделирующий комплекс полимеризации ВХ суспензионным способом оснащен 
интерактивной мнемосхемой (рис. 1), двух- и 
трехмерным режимом отображения установок 
и технологической аппаратуры, позволяющим 
пользователю наглядно ознакомиться с конструкцией аппаратов и их характеристиками. 
В частности, приводятся характеристики конструктивных параметров реактора-полимеризатора, нагревателей, конденсатора-холодильника, насосов, сепараторов, теплообменников, 
колонны дегазации, центрифуги и др. Процесс 
полимеризации ВХ изотермический (в зависимости от заданной степени полимеризации температуру в реакторе-полимеризаторе поддерживают в пределах 50–72°С), поэтому необходимо 
обеспечение условий отвода тепла реакции, количество которого изменяется во времени в зависимости от рецептуры процесса, в частности 
от концентрации инициатора полимеризации. 
Программа, моделирующая процесс полимеризации, позволяет в зависимости от концентрации инициатора процесса полимеризации ВХ 
(например, тригонокса (диизобутирилпероксида) в пределах 0.062–0.1 мас. % от ВХ) определять при заданной степени конверсии необходимое количество хладагента для обеспечения 
протекания процесса при заданной температуре.
Из 
анализа 
экспериментальных 
данных 
(табл. 1) при различных концентрациях инициатора ( 0.065% масс. от ВХ, 0.077% масс. от ВХ 
Рис. 1. Интерактивная мнемосхема имитационно-моделирующего комплекса.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ      том 58       № 6       2024

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВ...
683
Таблица 1. Коэффициенты ряда
Концентрация инициатора, 
% масс
a6
a5
a4
a3
a2
a1
a0
0.062 
0
0.003
–0.042
0.27
–0.954
1.876
–0.336
0.077
0
–0.018
0.186
0.926
2.36
–2.68
2.327
0.1
0.004
–0.1
0.943
4.483
11.34
–14.3
8.501
Ɍɟɩɥɨɜɨɣ ɩɨɬɨɤ Qî    ȼɬɦ
-4 
2
3
2
0.62%
0.077%
0.1%
1
0
 
1
 
2
 
3
 
4
 
5
 
6
 
7
 
8
 
9
W ɱ
Рис. 2. Зависимость теплового потока от времени полимеризации при концентрациях инициатора (тригонокса): 0.065% масс. 
от ВХ, 0.077% масс. от ВХ и 0.10% масс. от ВХ.
6
.
                  
(1)
и  0.10% масс. от ВХ) [17] (рис. 2) следует, что 
процесс тепловыделения нарастает на начальной 
стадии полимеризации, достигает максимального значения, а затем убывает. Приведенные кривые теплового потока (Вт/м2) аппроксимируются следующей зависимостью от времени (t, ч) (1).
                                  
Q
a t
i
i
i
=
=
∑
0
Указанные зависимости используются в моделирующем комплексе для определения расхода хладагента в охлаждающую рубашку реактора, 
обеспечивающего изотермическое проведение 
процесса (рис. 3).
Изменение теплового потока в процессе полимеризации приводит к изменению температуры полимер-мономерных частиц ВХ, которая 
существенно отличается от температуры реакРис. 3. Регулирование изменения температуры реакционной массы клапаном подачи захоложенной воды.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ      том 58       № 6       2024