本發(fā)明涉及化學(xué)反應(yīng)安全，具體地涉及一種化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法以及一種化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
1、眾多化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，如氧化反應(yīng)、硝化反應(yīng)、過氧化反應(yīng)、分解反應(yīng)、聚合反應(yīng)等。由于放熱反應(yīng)具有強(qiáng)放熱、物料燃爆等特點(diǎn)，常常導(dǎo)致反應(yīng)失控情況的發(fā)生。了解反應(yīng)失控后果數(shù)據(jù)(包括反應(yīng)失控最高溫度、反應(yīng)失控最高壓力以及反應(yīng)失控后產(chǎn)物組成等)，能夠?qū)θ急姆揽亍踩狗乓约笆鹿实膽?yīng)急救援起到指導(dǎo)作用。
2、然而，反應(yīng)失控是極快速并且溫度和壓力急劇升高的過程，通常會(huì)達(dá)到極端工況條件，往往還伴隨著大量的基元反應(yīng)、瞬態(tài)變化的自由基以及中間物，受限于檢測(cè)能力，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)測(cè)量手段無法獲取極端工況條件下的反應(yīng)失控后果數(shù)據(jù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的無法獲取極端工況條件下的反應(yīng)失控后果數(shù)據(jù)的問題，提供一種化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法、裝置、存儲(chǔ)介質(zhì)及處理器。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法，包括：
3、獲取目標(biāo)反應(yīng)體系的反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)；
4、基于所述反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)，針對(duì)所述目標(biāo)反應(yīng)體系構(gòu)建第一分子模型；
5、利用所述第一分子模型，在第一預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下，對(duì)所述目標(biāo)反應(yīng)體系進(jìn)行模擬，獲取中間產(chǎn)物組成模擬結(jié)果；
6、基于所述中間產(chǎn)物組成模擬結(jié)果，對(duì)所述第一分子模型的反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到目標(biāo)分子模型；
7、利用所述目標(biāo)分子模型，在第二預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下，對(duì)所述目標(biāo)反應(yīng)體系進(jìn)行模擬，獲取所述第二預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下的反應(yīng)失控后果數(shù)據(jù)；
8、所述第二預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件對(duì)應(yīng)的溫度高于所述第一預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件對(duì)應(yīng)的溫度。
9、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述獲取目標(biāo)反應(yīng)體系的反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)，包括：
10、針對(duì)目標(biāo)反應(yīng)體系建立第二分子模型；
11、利用所述第二分子模型對(duì)目標(biāo)反應(yīng)體系的主反應(yīng)過程進(jìn)行模擬計(jì)算，確定目標(biāo)反應(yīng)體系的反應(yīng)機(jī)理；
12、對(duì)所述反應(yīng)機(jī)理對(duì)應(yīng)的反應(yīng)結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行密度泛函理論計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定目標(biāo)反應(yīng)體系的反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)；
13、其中，所述第二分子模型的分子數(shù)小于所述第一分子模型的分子數(shù)。
14、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述目標(biāo)反應(yīng)體系包括反應(yīng)物，所述針對(duì)目標(biāo)反應(yīng)體系建立第二分子模型，包括：
15、針對(duì)所述反應(yīng)物構(gòu)建二維模型；
16、對(duì)所述二維模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)三維化處理，得到第一處理結(jié)果，基于所述第一處理結(jié)果構(gòu)建第二分子模型。
17、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述目標(biāo)反應(yīng)體系包括反應(yīng)物和催化劑，所述針對(duì)目標(biāo)反應(yīng)體系建立第二分子模型，包括：
18、針對(duì)所述反應(yīng)物構(gòu)建二維模型，對(duì)所述二維模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)三維化處理，得到第一處理結(jié)果；
19、針對(duì)所述催化劑構(gòu)建單胞模型，對(duì)所述單胞模型進(jìn)行超胞轉(zhuǎn)換生成超胞模型；
20、基于所述第一處理結(jié)果和所述超胞模型構(gòu)建第二分子模型。
21、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述針對(duì)目標(biāo)反應(yīng)體系建立第二分子模型之后，所述方法還包括：
22、利用所述第二分子模型，在第三預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下，對(duì)目標(biāo)反應(yīng)體系的反應(yīng)過程進(jìn)行模擬計(jì)算；將模擬計(jì)算結(jié)果與預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，基于比較結(jié)果對(duì)所述第二分子模型進(jìn)行修正；
23、則所述利用所述第二分子模型對(duì)目標(biāo)反應(yīng)體系的主反應(yīng)過程進(jìn)行模擬計(jì)算，包括：
24、利用修正后的第二分子模型對(duì)目標(biāo)反應(yīng)體系的主反應(yīng)過程進(jìn)行模擬計(jì)算。
25、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述利用所述第二分子模型，在第三預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下，對(duì)目標(biāo)反應(yīng)體系的反應(yīng)過程進(jìn)行模擬計(jì)算，包括：
26、利用所述第二分子模型，基于反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)和加速算法，在第三預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下，對(duì)所述目標(biāo)反應(yīng)體系進(jìn)行模擬計(jì)算。
27、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述第一分子模型的分子數(shù)為10000-100000，所述第二分子模型的分子數(shù)為100-1000。
28、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述利用所述第一分子模型，在第一預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下，對(duì)所述目標(biāo)反應(yīng)體系進(jìn)行模擬，包括：
29、利用所述第一分子模型，基于反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)和加速算法，在第一預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下，對(duì)所述目標(biāo)反應(yīng)體系進(jìn)行模擬。
30、在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述基于中間產(chǎn)物組成模擬結(jié)果，對(duì)所述第一分子模型的反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，包括：
31、獲取第一預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下所述目標(biāo)反應(yīng)體系的中間產(chǎn)物組成實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果；
32、采用遺傳算法對(duì)所述第一分子模型的反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，直至所述中間產(chǎn)物組成模擬結(jié)果與所述中間產(chǎn)物組成實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果之間的偏差小于第二預(yù)設(shè)閾值。
33、本發(fā)明第二方面提供一種化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)裝置，包括：
34、獲取模塊，用于獲取目標(biāo)反應(yīng)體系的反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)；
35、分子模型構(gòu)建模塊，用于基于所述反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)，針對(duì)所述目標(biāo)反應(yīng)體系構(gòu)建第一分子模型；
36、模擬模塊，用于利用所述第一分子模型，在第一預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下，對(duì)所述目標(biāo)反應(yīng)體系進(jìn)行模擬，獲取中間產(chǎn)物組成模擬結(jié)果；
37、優(yōu)化模塊，用于基于所述中間產(chǎn)物組成模擬結(jié)果，對(duì)所述第一分子模型的反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到目標(biāo)分子模型；
38、預(yù)測(cè)模塊，用于利用所述目標(biāo)分子模型，在第二預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下，對(duì)所述目標(biāo)反應(yīng)體系進(jìn)行模擬，獲取所述第二預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下的反應(yīng)失控后果數(shù)據(jù)；所述第二預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件對(duì)應(yīng)的溫度高于所述第一預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件對(duì)應(yīng)的溫度。
39、本發(fā)明第三方面提供一種處理器，被配置成執(zhí)行上述的化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法。
40、本發(fā)明第四方面提供一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有指令，該指令在被處理器執(zhí)行時(shí)使得所述處理器被配置成執(zhí)行上述的化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法。
41、通過采用上述化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法，包括：獲取目標(biāo)反應(yīng)體系的反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)；基于所述反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)，針對(duì)所述目標(biāo)反應(yīng)體系構(gòu)建第一分子模型；利用所述第一分子模型，在第一預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下，對(duì)所述目標(biāo)反應(yīng)體系進(jìn)行模擬，獲取中間產(chǎn)物組成模擬結(jié)果；基于所述中間產(chǎn)物組成模擬結(jié)果，對(duì)所述第一分子模型的反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到目標(biāo)分子模型；利用所述目標(biāo)分子模型，在第二預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下，對(duì)所述目標(biāo)反應(yīng)體系進(jìn)行模擬，獲取所述第二預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下的反應(yīng)失控后果數(shù)據(jù)；所述第二預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件對(duì)應(yīng)的溫度高于所述第一預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件對(duì)應(yīng)的溫度。基于本申請(qǐng)實(shí)施例提供的方案，使得可以通過模擬預(yù)測(cè)得到反應(yīng)體系在極端工況條件下的失控反應(yīng)后果數(shù)據(jù)，從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中無法獲取極端工況條件下的反應(yīng)失控后果數(shù)據(jù)的缺陷。
42、本申請(qǐng)實(shí)施例的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。
1.一種化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述獲取目標(biāo)反應(yīng)體系的反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述目標(biāo)反應(yīng)體系包括反應(yīng)物，所述針對(duì)目標(biāo)反應(yīng)體系建立第二分子模型，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述目標(biāo)反應(yīng)體系包括反應(yīng)物和催化劑，所述針對(duì)目標(biāo)反應(yīng)體系建立第二分子模型，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述針對(duì)目標(biāo)反應(yīng)體系建立第二分子模型之后，所述方法還包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述利用所述第二分子模型，在第三預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下，對(duì)目標(biāo)反應(yīng)體系的反應(yīng)過程進(jìn)行模擬計(jì)算，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述第一分子模型的分子數(shù)為10000-100000，所述第二分子模型的分子數(shù)為100-1000。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述利用所述第一分子模型，在第一預(yù)設(shè)反應(yīng)工況條件下，對(duì)所述目標(biāo)反應(yīng)體系進(jìn)行模擬，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述基于中間產(chǎn)物組成模擬結(jié)果，對(duì)所述第一分子模型的反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，包括：
10.一種化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)裝置，其特征在于，包括：
11.一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有指令，其特征在于，該指令在被處理器執(zhí)行時(shí)使得所述處理器被配置成執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法。
12.一種處理器，其特征在于，被配置成執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的化學(xué)反應(yīng)失控預(yù)測(cè)方法。