CC BY
19
F_(^^^ z ^^^ jx^ тэс xx тэс x вэс z вэс ^^ вэс jj вэс )_
т R (Xmc Zтэс Xтэс Xтэс Xвэс Z вэс X вэс X вэс ) _ с (Xmc Z Хтэс jXвэс Z вэс X вэс j вэс )
S (1 + E)'
T K (X тэс Z тэс X тэс XXтэс хвэс Z вэс X вэс Xвэс )
S (1 + E)
где T - горизонт расчета; t- шаг горизонта расчета; E- норма дисконта; Rt - выручка от реализации выработанной энергии на t-м шаге горизонта расчета; Ct - операционные затраты (текущие затраты) на t-м шаге горизонта расчета; Kt- инвестиции (капитальные затраты) на t-м шаге горизонта расчета. Критерием выбора будет максимум чистого дисконтированного дохода.
Для решения оптимизационной задачи имеются эффективные программные продукты, например, программный комплекс XPRESS-MP британской фирмы Dash Optimization.
Укрупненная блочная структура математического описания задачи оптимизации схемы размещения новых генерирующих мощностей представлена ниже.
Возможность практической реализации. Учитывая тенденции структурных изменений в мировой энергетике, в Российской Федерации в ближайшие годы появиться необходимость в проектировании и строительстве новых крупных электрических станций, ориентированных на использование возобновляемых источников энергии. При создании соответствующих баз данных и системы актуализации информации конкретных задач инвестиционного проектирования, разработанные экономико-математические модели могут служить эффективным инструментом формирования схем размещения сетевых генерирующих мощностей на основе возобновляемых источников энергии, выбора оптимальной стратегии инвестирования средств в реализацию этих схем и планирования реализации проектов строительства энергетических объектов во времени. Для решения оптимизационных задач имеются эффективные программные продукты, реализующие методы линейного и частично целочисленного линейного программирования, например, программный комплекс XPRESS-MP британской фирмы Dash Optimization.
УДК 661.183:624.011.78
М. С. Садрудинов, В. Н. Клушин, В. М. Мухин1
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 1 ОАО «Электростальское НПО «Неорганика», г. Электросталь, Россия
СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕРМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРОДУКТОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ СТАДИЙ ПРОИЗВОДСТВА АКТИВНОГО УГЛЯ АГ-90 С ДОБАВКОЙ
ЭПОКСИКРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКОГО МОДИФИКАТОРА
Выполнена оценка влияния добавки продукта СЭДМ-3Р на термические характеристики продуктов формования сырцовых гранул, их карбонизации, обезлетучивания и активации. Показана ее роль в механизме образования этих продуктов.
Актуальные задачи совершенствования качества гранулированных активных углей в реализуемых производствах часто решают введением в сырьевые композиции различных добавок-модификаторов [1, 2]. Термография позволяет оперативно получать важную информацию о различных твёрдых материалах [3]. В этой связи этот метод привлечён в настоящей работе для сравнительной оценки термического поведения основных компонентов сырьевых композиций, сырых, карбонизованных и обезлетученных гранул, а также гранул целевых продуктов - активных углей на примере технологии гранулированного активного угля АГ-90, в сырьевую композицию для производства которого на стадии пастоприготовления введена добавка продукта СЭДМ-3Р в количестве 4,55 масс. %, исходя из расчёта на массу её материалов, не содержащую воды, специально добавляемой для реализации этой стадии.
Этот продукт представляет собой вязкую жидкость, содержащую эпоксикремнийорганическую смолу СЭДМ-ЗР и разбавитель - фурилглици-диловый эфир. Его выбор продиктован применением различных составов на основе этой жидкости в качестве связующих для высокопрочных армированных пластиков, ряда композиционных высокотемпературных материалов, некоторых видов покрытий и клеёв [4].
Термографические исследования близких по массе образцов названных материалов выполнены в условиях их равномерного нагревания с интенсивностью -9 оС/мин. до -900 оС в атмосферах азота и воздуха с использованием дериватографа Q 1200 венгерской фирмы МОМ. Условия и некоторые результаты выполненных исследований отражены в табл. 1 и 2. Результаты выполненного исследования позволяют констатировать следующее: 1. Экзотермическое проявление в высокотемпературной области (-700-900 оС) при нагревании в защитной атмосфере сырьевой композиции для производства эталонного активного угля связано с экзотермикой последнего, нагреваемого в воздушной атмосфере, что свидетельствует о вероятно обусловленных нагреванием физико-химических превращениях в названной композиции, связанных с высвобождением окислителя и его взаимодействием с материалом композиции с образованием, в частности, летучих продуктов.
Табл. 1. Условия и некоторые результаты термографических исследований
Объект исследования Навеска, г Суммарная потеря массы, %
воздух азот воздух азот
Уголь СС 0,7696 0,7071 33,78 32,74
Полукокс 0,7039 0,7743 34,66 30,35
Каменноугольная смола 0,5498 0,5763 83,67 75,13
Сырец эталон 0,7495 0,8045 45,03 36,67
Сырец с добавкой 0,7722 0,8078 44,35 43,95
Карбонизат эталон 0,6766 0,6730 37,69 36,40
Карбонизат с добавкой 0,7361 0,6600 43,88 21,67
Обезлетученный эталон 0,6453 0,6268 47,26 37,49
Обезлетученный с добавкой 0,7565 0,8179 31,725 13,08
Активный уголь с добавкой 0,8780 0,8270 43,85 34,76
Активный уголь эталон 0,6514 0,7195 45,29 40,31
Табл. 2. Потеря массы (%) исследуемыми образцами при различных температурах _термографических испытаний_
Объект исследования Атмосфера Температура, оС
100 200 300 400
1 2 3 4 5 6
Уголь СС воздух азот 0,65 0,92 1,69 2,19 1,30 2,76 2,47 3,04
Полукокс воздух азот 1,99 1,29 5,82 3,68 6,46 4,07 7,46 5,23
Каменно-угольная смола воздух азот 0 0 3,64 2,86 21,83 19,95 43,65 39,04
Сырец эталон воздух азот 0,67 0,62 2,80 4,97 7,14 7,52 15,68 20,76
Сырец с добавкой воздух азот 0,65 0,87 2,59 2,78 7,51 7,61 16,06 16,46
Карбонизат эталон воздух азот 1,63 2,01 4,06 4,98 4,28 5,05 4,95 5,57
Карбонизат с добавкой воздух азот 1,14 1,06 2.72 2.73 4,48 3,70 8,97 5,21
Обезлетученный эталон воздух азот 2,87 2,79 8.76 8.77 9,84 9,97 12,40 11,17
Обезлетученный с добавкой воздух азот 2,38 0,73 6,34 2,03 6,93 2,22 8,01 2,54
Активный уголь с добавкой воздух азот 2,09 2,57 13,67 15,05 15,94 16,08 17,48 17,38
Активный уголь эталон воздух азот 3,07 2,78 14,20 11,47 15,73 12,72 18,04 14,94
2. Подавление экзотермики в области температур -200-500 оС при нагревании названной сырьевой композиции в защитной атмосфере наиболее вероятно обусловлено присутствием каменноугольной смолы.
3. Наличие СЭДМ-ЗР в указанной сырьевой композиции при её нагревании в защитной атмосфере приводит, с одной стороны, к резкому изменению тепловой картины по сравнению с таковой нагревания в аналогичных условиях сырьевой композиции без этой добавки и, с другой стороны, обусловливает близкую схожесть термического поведения сырьевой композиции с добавкой в воздушной и окислительной атмосферах, свидетельствуя, в частности, о вероятной реализации при -200-500 оС в защитной атмосфере в сырьевой смеси с добавкой физико-химических процессов, связанных с дополнительным (по отношению к отмеченному в п. 1 образованием окислителя и взаимодействием последнего с нагреваемым материалом.
4. Карбонизация сырьевой композиции с добавкой изменяет тепловую картину нагревания карбонизата в инертной атмосфере по сравнению с таковой сырьевой композиции, обусловливая вырождение присущей последней экзотермики в интервале 200-500 оС и делая участок кривой ДТА схожим с таковым кривой ДТА сырьевой композиции эталона в инертной атмосфере. Это указывает на практическое отсутствие высвобождения окислителя в данном интервале при нагревании карбонизата с добавкой. Карбонизация сырьевой композиции с добавкой не приводит к полному её удалению, а вызывает её частичную деструкцию и физико-химические превращения, обусловливающие изменения состава добавки и/или её химическую трансформацию.
5. Операция обезлетучивания карбонизата, полученного из сырья с добавкой, резко изменяет тепловое поведение в области выше 200 оС обезлету-ченного материала, нагреваемого в защитной атмосфере, по сравнению с таковым карбонизованного материала, обусловливая возрождение экзотерми-ки при 200-500 оС и замену эндотермики на экзотермику в области 700-900 оС. В целом тепловая картина становится близкой таковым сырьевой композиции и продукта обезлетучивания эталона, нагреваемым на воздухе. Эти обстоятельства позволяют констатировать, во-первых, появляющуюся вследствие обезлетучивания возможность образования в инертной среде окислителя и его взаимодействия с нагреваемым материалом при 200-500 оС (о чем свидетельствует большая схожесть тепловых картин при этих температурах образцов обоих продуктов обезлетучивания, нагреваемых в защитной и воздушной атмосферах) и, во-вторых, неполное удаление либо добавки как таковой, либо оставшихся продуктов ее взаимодействия с перерабатываемым материалом, по всей видимости близких продуктам, появившимся на стадии карбонизации, что сказывается как на форме участка кривой ДТА в области 500-700 оС, так и на противоположности тепловых эффектов нагревания обезлетученных продуктов в защитной атмосфере при -700-900 оС.
6. Активация обезлетученных материалов обусловливает общую схожесть их термограмм и в целом сохраняет тепловую картину нагревания в защитной атмосфере образца, полученного из сырья с добавкой, свойственную обезлетученному материалу, однако и в этом случае проявляется влияние либо добавки, либо продуктов ее взаимодействия с основными компонентами рецептуры, в том числе трансформированными, выражающееся в видоизменении формы участка кривой ДТА при 400-650 оС в атмосфере азота. Это искажение в первом приближении можно рассматривать как по существу единственное отличие в тепловых картинах нагревания этого же материала в воздушной атмосфере и активированного образца эталона в обеих атмосферах.
7. Выполненный сопоставительный анализ данных термографических исследований свидетельствует о химическом взаимодействии введенной в сырьевую смесь добавки СЭДМ-3Р с материалом основы сырьевой композиции, обусловливающем существенные различия в термическом поведении и по этой причине, очевидно, в различных свойствах модифицированного и эталонного образцов на каждой из технологических стадий производства активных углей.
Библиографические ссылки
1. Олонцев В.Ф. Некоторые тенденции в производстве и применении актив-
ных углей в мировом хозяйстве. Химическая промышленность, 2000, № 8 (395), с. 7-14.
2. Мухин В.М., Тарасов А.В., Клушин В.Н. Активные угли России. М.: Ме-
таллургия. 2000. - 352 с.
3. Берг Л.Г. Введение в термографию. М.: Наука. 1969. - 395 с.
4. Маркевич М.А., Розенберг Б.А. Эпоксидные смолы. Химическая энциклопедия. Т. 5, М.: изд-во БРЭ, 1998, с. 485-487.
