научный журнал по химической технологии, химической промышленности Теоретические основы химической технологии ISSN: 0040-3571

ВИТОВСКИЙ О.В., ГАСЕНКО О.А., КУЗНЕЦОВ В.В. — 2014 г.

Рассмотрена каталитическая паровая конверсия биогаза модельного состава с образованием водорода и монооксида углерода на катализаторе Rh -Al2O3 в кольцевом микроканальном реакторе. Экспериментально получены закономерности конверсии биогаза, содержащего 60% метана и 40% диоксида углерода, в среде паров воды при изотермических условиях и активировании реакций на внутренней выпуклой стенке кольцевого микроканала с тонким слоем катализатора. Опыты проведены при времени пребывания 0.12 с для температуры реактора 750 и 860°C в диапазоне отношения мольных расходов воды и биогаза во входной смеси от 0.8 до 3.1. Для исследуемого биогаза модельного состава определен диапазон мольных соотношений вода/биогаз, при которых выход водорода достигает максимального значения. Показано, что при изменении температуры реактора и мольного соотношения вода/биогаз можно в широком диапазоне изменять мольное соотношение водород/монооксид углерода в синтез–газе, который получается в результате конверсии.

ЕГОРОВА Л.А., ЕРОФЕЕВ В.И., ХОМЯКОВ И.С. — 2014 г.

Исследованы кислотные и каталитические свойства цеолитов ZSM-5, модифицированных гетерополисоединениями вольфрама, в процессе получения высокооктановых бензинов из прямогонных бензинов. Показано, что введение в цеолит гетерополисоединений вольфрамовисмутата кобальта, вольфрамофосфата кобальта и вольфрамофосфата железа в количестве 1-3 мас. % позволяет увеличить выход высокооктановых бензинов на 5-10% и выход алкилароматических углеводородов на 5-7% из прямогонных бензинов по сравнению с исходным цеолитом Н-ЦКЕ-Г. Установлена взаимосвязь между кислотными и каталитическими свойствами цеолитных катализаторов, модифицированных гетерополисоединениями вольфрамовисмутата кобальта, вольфрамофосфата кобальта и вольфрамофосфата железа, в процессе получения высокооктановых бензинов из прямогонных бензинов.

БАЖИН П.М., СТОЛИН А.М. — 2014 г.

Представлены результаты разработки процесса СВС-экструзии для получения длинномерных изделий из хрупких и труднодеформируемых порошков тугоплавких неорганических соединений. В этом процессе синтез материала и формирование заготовок происходит за несколько секунд в одном технологическом цикле. Обсуждаются экспериментальные исследования реологического поведения СВС-материалов, их способности к пластическому деформированию в области высоких температур. Представлен обзор экспериментального материала по вопросам формирования структуры и свойств экструдированных СВС-материалов. Освещаются основные аспекты математического моделирования СВС-экструзии и прессования, что явилось ключом к правильному пониманию закономерностей высокотемпературного уплотнения и формования готовых изделий из продуктов горения. Даны примеры практического приложения разработанного метода СВС-экструзии для получения длинномерных изделий из новых многофункциональных материалов: композиционных керамических материалов с наноразмерными элементами структуры, материалов на основе МАХ-фазы системы титан–алюминий углерод, материалов на основе интерметаллидов.

ВЕНТ Д.П., ЛОПАТИН А.Г., САВЕЛЬЯНОВ В.П., САФИН М.А. — 2014 г.

Для описания кинетики суспензионной полимеризации стирола предложено использовать концепцию организованного пространства эксперимента, образованного результатами кинетических опытов при различных сочетаниях их исходных условий и свойства которого могут быть определены с помощью факторного анализа. Для этого реализована матрица 5 ? 5 опытов при 5 температурах и 5 концентрациях инициатора. С помощью приведения полученных кривых к единому масштабу безразмерного времени и операции слияния и упорядочения полученных кривых показано, что для полной характеристики всего пространства достаточно ввести 7 эмпирических параметров. Получена адекватная эксперименту полуэмпирическая зависимость конверсии мономера от безразмерного времени.

ОЧКИН А.В. — 2014 г.

Рассмотрены проблемы переработки отработавшего топлива энергетических реакторов. В настоящее время используется экстракция урана, плутония и нептуния 30% три-н-бутилфосфатом (ТБФ) в углеводородном разбавителе. Водная фаза, которая включает продукты деления, а также америций и кюрий, переводится в стеклянную матрицу. Разрабатывается процесс с выделением америция и кюрия из водной фазы. Рассмотрено термодинамическое описание органической фазы в виде пятикомпонентной системы H2O HNO3 UO2(NO3)2–ТБФ–разбавитель, так как содержание плутония невелико. Данная система разделяется на подсистемы и проводится описание подсистем с использованием активностей компонентов и их рациональных коэффициентов активностей. Приведены данные по расчету трех тройных подсистем и одной четверной подсистемы.

ЗИЯТДИНОВ Н.Н., ЛАПТЕВА Т.В., ОСТРОВСКИЙ Г.М. — 2014 г.

При проектировании технических систем в условиях частичной неопределенности исходной физической, химической и экономической информации важной задачей является определение такой конструкции, при которой ее система управления будет гарантировать выполнение всех ограничений (точно или с некоторой вероятностью) несмотря на изменение внутренних и внешних факторов на этапе функционирования. В статье рассматриваются одноэтапная и двухэтапная задачи оптимизации с жесткими и мягкими ограничениями, решение которых необходимо при проектировании гибких оптимальных систем. Предлагаются подходы, позволяющие избавиться от процедур многомерного интегрирования на каждой итерации решения задач.

ДЬЯКОНОВ Г.С., ДЬЯКОНОВ С.Г., ЕЛИЗАРОВ В.В., ЕЛИЗАРОВ Д.В. — 2014 г.

Рассматривается методология разработки прототипа промышленного аппарата разделения веществ. Приводится практическая реализация методологии при выборе прототипа ректификационной колонны и установки дегазации каучука.

МЕШАЛКИН В.П., СТОЯНОВА О.В. — 2014 г.

Рассмотрены особенности моделей, используемых для проведения предварительной оценки проектов. Проанализированы различные подходы к построению подобных моделей. Предложена процедура построения модели, учитывающая особенности проектов в сфере наноиндустрии и позволяющая обеспечить согласованность описания различных характеристик проекта в процессе трансформации модели из пространства состояний в пространство целей.

МОРГЕНШТЕРН Л.А. — 2014 г.

DOI: 10.7868/S0040357114010060 Список литературы

ДОЛГУНИН В.Н., ИВАНОВ О.О., КУДИ А.Н., УКОЛОВ А.А. — 2014 г.

Разрабатываются общие принципы управления сегрегированными потоками неоднородных частиц с целью интенсификации технологических процессов и расширения функциональных возможностей оборудования для переработки зернистых материалов. Приведены результаты исследования технологических характеристик барабанного аппарата с управлением сегрегированными потоками зернистого материала при организации процессов разделения, смешения и тепломассообменных процессов с регулируемым соотношением времени обработки неоднородных частиц.

ЕГОРОВ А.Г., МАКСУДОВ Р.Н., САЛАМАТИН А.А. — 2014 г.

Аналитически решена задача нахождения кривой выхода экстракта на основе модели сужающегося ядра при сверхкритической флюидной экстракции из полидисперсного зернистого слоя молотых семян масличных культур. Функциональная зависимость, полученная для бидисперсного приближения засыпки, с высокой точностью описывает результаты известных лабораторных экспериментов. Обсуждаются пути решения обратной задачи построения функции распределения частиц зернистого слоя по размерам на основе экспериментальных кривых выхода масла.

ОРАЗБАЕВ Б.Б., ОРАЗБАЕВА К.Н., УТЕНОВА Б.Е. — 2014 г.

Предложена методика создания комплекса математических моделей химико-технологической системы, суть которой заключается в построении различных типов (детерминированных, статистических, нечетких, комбинированных) моделей элементов химико-технологической системы, учитывающих доступную информацию различного характера (теоретической, статистической и нечеткой), и объединении их в единый комплекс. Предложенный подход реализован при построении пакета моделей основных агрегатов блока производства серы Атырауского нефтеперерабатывающего завода.

ДАМ КУАНГ ШАНГ, КОМИССАРОВ Ю.А. — 2014 г.

Компьютерное моделирование химико-технологического процесса (например, ректификации) обычно сводится к решению системы нелинейных уравнений со многими неизвестными с использованием базы данных по физико-химическим свойствам газов и жидкостей. В данной работе при решении систем нелинейных уравнений использован метод Бройдена для расчета многокомпонентной ректификации, сходимость алгоритма расчета гарантируется.

ВАРЕНЦОВ В.К., КОШЕВ А.Н., СУХОВ И.Ф. — 2014 г.

Приведена постановка задачи по расчету оптимального профиля электропроводности электрохимического реактора с трехмерными проточными электродами из углеграфитового волокнистого материала по критерию равномерности распределения электроактивных компонентов по толщине электрода. Приведены результаты расчетов и экспериментальных исследований.

КАЦМАН Е.А., СОКОЛОВА И.В., ТЕМКИН О.Н. — 2014 г.

На примере стационарных химических колебаний, протекающих по механизму Грэя–Скотта, показано, что представление данных эксперимента в форме пар амплитуда–период позволяет сформировать целевую функцию метода наименьших квадратов, унимодальную в достаточно большой окрестности решения, и получить однозначные оценки параметров кинетической модели. В частности, для этого экспериментальные данные должны одновременно включать измерения амплитуд и периодов колебаний концентраций. Если же данные кинетического эксперимента представлены в традиционной форме пар концентрация–время, появляется множество посторонних локальных минимумов и, соответственно, множество решений. Периоды колебаний этих посторонних решений часто находятся в целочисленных соотношениях с периодом искомого решения.

АМОСОВ Ю.И., КУЛИКОВ А.В., НОСКОВ А.С., ПОРСИН А.В., РОГОЖНИКОВ В.Н. — 2014 г.

Исследованы условия получения ацетилена при пиролизе метана на резистивном нагревателе из вольфрамовой нити. При высоких концентрациях метана образуется большое количество сажи в виде мелких частиц и углеродных нитей. Образование сажи практически отсутствует при разбавлении метана гелием. При содержании метана 10–15% и температуре спирали в диапазоне 1800–2000°С получены 80% конверсии метана и 80% селективности по ацетилену. Время контакта составляет несколько сотых долей секунды. Переход с чистого метана на природный газ в указанном температурном диапазоне не влияет на конверсию метана и селективность. Экспериментально определено, что реакция прекращается при снижении температуры газа ниже 800°С.

ГОРДЕЕВ Л.С., ГОРДЕЕВА Е.Л., ЛАБУТИН А.Н. — 2014 г.

Предложена процедура синтеза оптимальных многопродуктовых реакторных систем. На первом этапе для заданного рыночного спроса на продукты определяются теоретически возможные значения селективностей по продуктам. Задана мощность по переработке исходного реагента. На втором этапе определяются конструктивные, режимные и структурные параметры установки, обеспечивающие значения селективностей, наиболее близкие к теоретическим.

БЛИНИЧЕВ В.Н., ПОСТНИКОВА И.В. — 2014 г.

На базе системного подхода предлагается методика расчета аппарата комбинированного действия для проведения высокотемпературной реакции в псевдоожиженном слое частиц твердого реагента, в котором параллельно с реакцией осуществляется непрерывное измельчение образующихся продуктов реакции и существенно интенсифицируются процессы тепло- и массопереноса в связи с постоянным обновлением (обнажением) реакционной поверхности как за счет ударного разрушения корки продукта в зонах интенсивного столкновения в противоточных потоках реагирующих частиц, так и истирания ее в объеме псевдоожиженного слоя.

КЕРИМОВ Р.М., КУЛОВ Н.Н., ПАВЛОВ С.Ю. — 2014 г.

Разработаны достаточно простые методы системного подхода и технико-экономического анализа на ранних этапах создания химико-технологических схем. Выявлены недостатки в ряде промышленных технологических процессов, в частности в технологиях получения чистого 1-бутена из бутан-н-бутеновых фракций, изопрена из изобутенсодержащих смесей и формальдегида, диизопропилового эфира из пропен-пропановых фракций, метил-трет-бутилового эфира из трет-бутанола и метанола и др. На основе системного подхода разработаны новые технологии, позволяющие получать указанные продукты при существенно меньших (в 1.5–3 раза) затратах энергии и меньшем расходе исходного сырья. Разработанные технологии рекомендуются для модернизации существующих и строительства новых производств.

МАВЛЕТКУЛОВА П.О., СЕРАФИМОВ Л.А., ЧЕЛЮСКИНА Т.В. — 2014 г.

Проведено исследование режима ректификации при бесконечном флегмовом числе в сочетании с бесконечным числом тарелок.