Разработка инфомационной системы выбора и расчета катализаторов на основе ВПЯМ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

10 0,807 9,384 0,09 0,103 1,Ь81

11 0,796 9,2Ь6 0,08 0,100 1,44Ь

12 0,743 8,639 0,07 0,088 1,4Ь1

13 0,67Ь 7,849 0,06 0,072 1,Ь07

14 0,606 7,046 0,0Ь 0,0Ь8 1,ЬЬ8

1Ь 0,Ь48 6,372 0,04 0,048 1,Ь24

16 0,47 Ь,46Ь 0,03 0,03Ь 1,ЬЬ4

17 0,41 Ь 4,826 0,02 0,027 1,329

Сэксп,ср 2,16Ь

V - расход газа; - скорость движения газа в отверстиях тарелки; ЛРэ,

и

ЛРрасч - соответственно экспериментальное и расчетное значение сопротивления

тарелки; = ——, где S0 - свободное сечение тарелки. 5Л

Эксперимент Расчёт

Рис. 2. Зависимости расчетных и полученных экспериментально значений гидравлического сопротивления сухой ситчатой тарелки от скорости газа.

Список литературы

1. Рамм В.М. Абсорбция газов. - М.: Химия, 1976. -655с.

2. Лисин С.Ю. Расчёт и оценка гидравлического сопротивления тарельчатого аппарата с помощью программной среды LabVIEW /С.Ю. Лисин, Е.А. Дмитриев //Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр. - 2006. - Т. XX, №2. - С.68-72.

2,3

2. 1

9

7

Ь

3

lgw

0.9

U.b

U.B

0. 7

U.B

0.9

1.1

УДК 661.189.21.62-529

С.В. Прокудин, А.В. Беспалов, В.Н. Грунский, А.И. Козлов

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

РАЗРАБОТКА ИНФОМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ВЫБОРА И РАСЧЕТА КАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ ВПЯМ

The systeme of the information is developed for the chose catalysators on the base of high porous cell materials (HPSM).

Разработана информационная система по выбору и расчету катализаторов на основе высокопористых ячеистых материалов (ВПЯМ).

Накопленный объём знаний и информации в различных областях науки требует своего обобщения и систематизации для широкого использования учёными и специалистами, а также разработки современных информационных систем. Достаточно привести только несколько разнообразных примеров действий в этом направлении. В [1] приведен интересный пример создания базы данных по индексам удерживания синтетических лекарственных препаратов, компонентов эфирных масел растений и других биологически активных веществ в обращённо-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Было показано, что эти аналитические параметры превосходят по информативности газохроматографические индексы удерживания на стандартных неполярных неподвижных фазах и должны быть рекомендованы для широкого практического использования.

Можно также упомянуть такие разработанные информационные системы для:

• выбора технологий очистки сточных вод [2];

• выбора и расчета сушильного оборудования - Dry Inf [3];

• выбора наноматериалов [4];

• баз данных химической промышленности: возможности, структура, принципы поиска информации [5];

• разработки экструзионного формования катализаторных паст [6];

• анализа файла данных по способам производства концентрации лактулозы [7];

• внедрения лабораторно-информационной системы LIMS LabWare в ОАО «Орскнефтеоргсинтез» [8];

• моделирования химико-технологических процессов [9];

• модулей на основе интернет-технологий для расчета свойств веществ и смесей [10];

• формирования банка технических функций физических эффектов для химической технологии [11];

• мониторинга и анализа результативности научной и научно-инновационной деятельности в области химии и химической технологии [12].

Разработка информационного обеспечения для использования результатов фундаментальных и прикладных исследований в гетерогенном катализе, в создании новых носителей, сорбентов, катализаторов становится всё более важной и значимой.

Большое значение имеет разработка информационного обеспечения в управлении гибким многоассортиментным производством носителей, сорбентов и катализаторов различной структуры, и различных геометрических размеров, поскольку в задачи управления входят: выбор состава сырья, определение основных технологических стадий и их последовательность, определение основных технологических режимов, обеспечивающих заданное качество продукции, для заданного типа (носители, сорбенты, катализаторы) [13, 14].

К катализаторам предъявляется ряд требований: они должны обладать заданными химическим и фазовым составом, величинами удельной внешней и внутренней поверхности зерна, оптимальной пористой структурой (распределению пор по размерам) и механической прочностью.

В связи с вышеуказанным, актуально разработать информационную систему по выбору катализатора, исходя из его применения, характеристик, приготовления и т.д. Нами была разработана такая информационная система 1пйоКат.

Пользователь данной информационной системы может выбрать, не прибегая к экспериментам, соответствующий тип катализатора для конкретного технологического процесса по следующим разделам:

• исходное сырье для приготовления катализаторов;

• выбор соответствующих рецептур приготовления;

выбор соответствующего оборудования; область применения катализаторов; технологические параметры процесса на катализаторах; содержание активного компонента в катализаторах; каталитическая активность катализаторов; геометрические характеристики катализаторов; структурные характеристики катализаторов; физические характеристики катализаторов; механическая прочность катализаторов;

технические условия, гарантийный срок хранения и эксплуатации катализаторов; сведения об упаковочной таре; контакты с производителями.

Пользователь может также посмотреть такую информацию, как например, «сведения об упаковочной таре» и «контакты с производителями».

Также пользователь может выбрать из данной информационной системы (ИС), сведения о разработках, включающих в себя:

• патентную информацию;

• обзорную информацию о публикациях;

Информационная система состоит из четырех блоков (рис.1): базы данных по катализаторам и их характеристикам; базы данных по оборудованию; базы данных выбора процедур расчета перепада давлений (АР) на различных катализаторах; базы данных, включающих в себя патентную информацию и обзорную информацию о публикациях. База данных по гидравлическому сопротивлению катализаторов в зависимости от скорости газового (жидкостного) потока, а также таких структурных характеристик: эквивалентного диаметра ячейки, общей пористости была заполнена на основе расчетов по модифицированному уравнению Эргана [15]. База данных процедур расчета может быть расширена за счет расчетов массообменных и теплообменных характеристик катализаторов.

Информационная система 1пЮКат учитывает, что один и то тот же катализатор может подойти к нескольким технологическим процессам, поэтому окончательный выбор остается за пользователем.

Заполнение базы данных по гидравлическому сопротивлению катализаторов при следующих интервалах изменения скоростей газа (жидкости), эквивалентного диаметра ячейки, общей пористости, применяемых на практике для блочных высокопористых ячеистых катализаторов, дано в таблице 1.

Информационная система

База данных по катализаторам и их характеристикам

База данных по оборудованию и их производителей

База данных процедур расчета гидравлического сопротивления

База данных по патентам и обзорной информации о публикациях

Рис. 1. Структура информационной системы ШоКат. УСПЕХИ В химии, и химической технологии. Том XXI. 2007. №2 (70) 81

Таблица 1. Интервалы изменения параметров, влияющих на гидравлическое сопротивление катализаторов, приготовленных на основе ВПЯМ

Скорость газа, м/с 0...7

Скорость жидкости, м/с 0...0,4

Эквивалентный диаметр ячейки, мм 1.3

Общая пористость 0,85.0,95

Расчет всех параметров, то есть заполнение баз данных (БД), занимает большое количество времени, поэтому необходимо создавать такие БД отдельно. Для создания БД других катализаторных систем, например, состоящих из блочных катализаторов сотовой структуры, необходимо знать расчетные и экспериментальные зависимости гидравлического сопротивления от скорости газа (жидкости) и от эквивалентного диаметра каналов для катализаторных систем, состоящих из гранул, необходимо знать расчетные и экспериментальные зависимости гидравлического сопротивления от скорости газа (жидкости) эквивалентного диаметра гранулы, порозности слоя. Далее такая база может быть подключена к основной базе, или выведена из основного файла, и быть отдельно в этой же файловой подгруппе информационной системы.

Пользователь может произвести выбор интересующего его оборудования из базы данных оборудования и их производителей. Эта же база данных может дополняться и расширяться новыми типами оборудования и их производителей, также как и в случае с БД по катализаторам.

Последовательность действий информационной системы состоит из следующих стадий (рис.2):

• формирование запроса на требуемый катализатор;

• база данных по характеристикам катализатора (структурные, физические, механические и так далее);

• расчет гидравлического сопротивления катализаторов;

• выбор типа оборудования и его производителей;

• расчет параметров оборудования;

• база данных по сырьевым компонентам;

• стадии формирования технологической линии.

Рис. 2. Последовательность работы пользователя с информационной системой 1п1оКат по выбору катализатора, например катализаторов на основе ВПЯМ.

На основе характеристик структурных, физических, механических... катализатора, гидравлических, массообменных и технических свойств, на основе

используемого сырья, выбранного оборудования, области применения катализатора, пользователь делает вывод о том, какой катализатор лучше выбрать, для конкретного технологического процесса.

База данных была составлена в оболочке Microsoft Access 2000, входящей в программное обеспечение Microsoft Office 2000. Выводы

1. Разработана информационная система 1иРэКат по выбору катализаторов приготовленных на основе ВПЯМ для проведения каталитических жидкофазных и газофазных процессов.

2. Создан блок по расчету гидравлического сопротивления (ЛР) по уравнению Эргана для жидкофазных и газофазных процессов с учетом структурных параметров высокопористых блочных ячеистых катализаторов: эквивалентного диаметра ячейки и общей пористости.

3. Создана база данных по выбору оборудования и их производителям для производства данного типа катализаторов.

Список литературы

1. Зенкевич И.Г. Формирование базы данных по индексам удерживания лекарственных веществ в обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии/ И.Г. Зенкевич // Журнал прикладной химии,1994.- Т.67.- Вып. 11.- С. 1877-1882

2. Тарутина Н.В. Информационная система по выбору технологий очистки сточных вод от нефтемасляных загрязнений/ Н.В. Тарутина, О.В.Сидоркин, М.Г. Гордиенко, В.А. Колесников, Н.В. Меньшутина // Химическая промышленность сегодня, 2006.,№11. -С. 37-40.

3. Матасов А.В. Разработка интеллектуальной информационной системы по выбору и расчету сушильного оборудования - Drylnf. Автореф. дис. канд. тех. наук/ А.В. Матасов.- М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2001. -16 с.

4. Петраев А.В. Информационная система в области наноматериалов/ А.В. Петраев, П.А.Резниченко, И.С. Ненаглядкин, Э.М. Кольцова // Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр., 2005.- Т. XIX, №2. - С.38-40.

5. Жуков Д.Ю. Корпоративная база данных для химической промышленности: возможности, структура, принципы поиска информации/ Д.Ю. Жуков, Е.Н. Чунихин, Е.В. Гусева // Успехи в химии и химической технологии, сб. науч. тр., 2005.- Т. XIX, №2.- С.16-18.

6. Женса А.В. Разработка информационной системы экструзионного формирования катализаторных паст/ А.В. Женса, А.А.Полунин, Э.М. Кольцова, И.А. Петропавловский, В.В. Костюченко, В.А. Филиппин // Химическая промышленность сегодня, 2003, №9. -С. 4-9.

7. Храмцов А.Г. Анализ информационного файла данных по способам производства концентратов лактулозы/ А.Г. Храмцов, И.А.Евдокимов, С.А. Рябцева и др. // Вестник СевКав ГТУ, серия «Продовольствие», 2003, №1.- С. 17-21.

8. Солнышкин А.Г. Внедрение лабораторно-информационной системы LIMS LabWare в ОАО «Орскнефтеоргсинтез»/ А.Г. Солнышкин, А.В. Юрдик, Е. Линник // Нефтепереработка и нефтехимия, 2005, №1.- С.37-38.

9. Сидельников С.И. Использование качественной информации при моделировании химико-технологических процессов/ С.И. Сидельников, И. Ю.Машутин // Успехи в химии и химической технологии, сб. науч. тр., 2006. -Т.ХХ, №2. -С.118-120.

10. Титкова А.В. Разработка структуры базы данных и программных модулей на основе интернет - технологий для расчета свойств веществ и смесей/ А.В. Титкова, А.В. Гаранский, Т.В. Савицкая // Успехи в химии и химической технологии, сб. науч. тр., 2006. -Т. XX, №2. - С.110-111.

11. Бутенко Л.Н. Разработка банка технических функций физических эффектов для химической технологии/ Л.Н. Бутенко, Д.В. Бутенко, О.О.Привалов // Успехи в химии и химической технологии, сб. науч. тр., 2004.- Т. XX, №2.

12. Ветров А.В. Информационная система для мониторинга и анализа результативности научной и научно-инновационной деятельности в области химии и химической технологии. Автореф. дис. канд. тех. наук/ А.В. Ветров.-М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2005. -16 с.

13. Шляго Ю.И. Компьютерная система управления качеством в гибких многоассортиментных производствах гранулированных пористых материалов/ Ю.И. Шляго, Ю.Е. Юдинцева, Т.Б. Чистякова // Производственные технологии качество продукции. Владимир, 2003.- С. 225-228.

14. Мальцева Н.В. Универсальная гибкая технология формованных алюмооксидных носителей, сорбентов и катализаторов с регулируемыми характеристиками/ Н.В. Мальцева, Е.А. Власов, И.Б. Морозова, И.Ю, Шляго // Производственные технологии и качество продукции. Владимир, 2003. -С. 84-88.

15. Беспалов А.В. Расчет гидравлического сопротивления ВПЯМ для газофазных процессов/ А.В. Беспалов, И.Н. Татаринова, С.В. Прокудин, А.И. Козлов, В.Н. Грунский // Химическая промышленность сегодня, 2007, №2. -С.18-21.

УДК 621.762:532.685

С.В. Прокудин, М.А. Петрова, А.И. Козлов, В.Н. Грунский, А.В. Беспалов

Российский химико-технологический университет им. Д.И, Менделеева, Москва, Россия

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОИЗВОДСТВА БЛОЧНЫХ

ВЫСОКОПОРИСТЫХ ЯЧЕИСТЫХ ПАЛЛАДИЙСОДЕРЖАЩИХ

КАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ ВПЯМ

The results of economical estimation for production of blocked catalysators on the base of high porous cell materials (HPSM) are discussed. The list of technological equipment for production of such catalysators also it is given

Представлены экономические результаты оценки производства блочных катализаторов на основе высокопористых ячеистых материалов (ВПЯМ). Приведен перечень оборудования для производства таких катализаторов.

В настоящее время широко используется блочные высокопористые ячеистые катализаторы в жидкофазных каталитических процессах. Их проводят в основном на носителях, приготовленных на основе ВПЯМ с нанесенными каталитически активными металлами VIII группы периодической таблицы Д.И. Менделеева [1].

Высокопористые керамические материалы с пористостью 70-95%, имеющие высокую аэро- и гидропроницаемость, получают методом нанесения на структурообразующую матрицу из открыто-ячеистого пенополиуретана ППУ-ЭО-100 ТУ-6-05-5127-82 слоя вещества (металлов, оксидов, карбидов и др.) с последующим удалением органической матрицы путем термодеструкции и спеканием этого слоя [1].

Однако, анализ литературы [2-4], посвященный приготовлению блочных ячеистых носителей и катализаторов и дальнейшему их использованию, показывает отсутствие каких-либо подходов к расчету экономических показателей. Отсутствует также экономическая оценка выбранного оборудования для изготовления катализаторов на основе ВПЯМ.

В процессе производства катализаторов на основе ВПЯМ необходимо вначале осуществить выбор сырья для производства катализаторов на основе ВПЯМ.