авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 10 |

«Российское химическое общество им. Д. И. Менделеева Московское химическое общество им. Д. И. Менделеева Российский Союз химиков Российский химико-технологический ...»

-- [ Страница 2 ] --

Основными задачами в химии катализа на протяжении почти вековой истории являются прогнозирование качественного и количественного состава катализаторов, исследование методов их изготовления и оптимизации режима каталитических процессов. Для решения этих проблем необходимо понять природу каталитического явления, изучить механизм взаимодействия реагирующих молекул с катализатором на атомно-молекулярном уровне.

Несмотря на значительные успехи в этой области, поиск эффективных катализаторов остается важной проблемой химической технологии, решаемой, в основном, на базе экспериментальных исследований. Существующие теории катализа не содержат четких закономерностей, руководствуясь которыми можно априори предложить эффективный катализатор для конкретной химической реакции. Выдвинутая ранее «радиационная» теория катализа, основанная на резонансных явлениях переноса энергии при катализе, к сожалению, не получила должного развития. Можно предположить, что при более глубокой разработке этой теории появится возможность на основании известного механизма реакции находить состав катализатора и тепловые параметры ведения процесса.

Предлагаемые принципы прогнозирования состава катализаторов изложены в работах [1-4]. Целью данного исследования является экспериментальное подтверждение предложенных физико-химических принципов для прогнозирования состава гетерогенного катализатора процесса дегидрирования этилбензола в стирол.

Гетерогенно-каталитический процесс дегидрирования этилбензола в стирол сопровождается побочными реакциями с образованием бензола, толуола, этилена, метана. Проведенные квантово-химические расчеты, позволили установить с учетом анимационных изображений колебаний молекулы этилбензола, что реакция дегидрирования этилбензола возможна при активации высокоамплитудных деформационных колебаний водородных атомов в алкильной группе этилбензола с частотой 1132 см-1. Следует отметить, что при частоте 1137 см-1, наблюдаются активные колебания как связи ArCH2–CH3, так и связи Ar–C2H5, что сопровождается протеканием побочных реакций с образованием, соответственно, толуола и метана, и/или бензола и этана. При частоте 1049 см-1 активируются колебания С=С связей бензольного кольца и ArCH2–CH3 связи, в результате которых возможен отрыв –СН группы и образование толуола и метана. Присутствие в смеси продуктов стирола, бензола и толуола количественно зависит от состава катализатора, а именно от наличия в его спектре интенсивных частот колебания 1132 см-1, способствующих дегидрированию, а также 1137 и 1049 см-1, активирующих побочные реакции.





Поскольку частоты колебаний 1132 см-1 и 1137 см-1 мало отличаются, то обеспечить высокую селективность получения стирола без образования побочных продуктов затруднительно. При выборе катализатора процесса дегидрирования этилбензола в стирол необходимо обеспечить резонанс, т.е. наиболее точное совпадение интенсивной частоты в его колебательном спектре с частотой колебания С–Н связей в этильной группе молекулы этилбензола, равной 1132 см-1.

Проведенные квантово-химические расчеты и анализ колебательных спектров катализаторов, в том числе и промышленного (72.4MgO+22.8 Fe2O3+ 4.8CuO), традиционно используемого для получения стирола, а также результаты проведенных экспериментальных исследований, позволили установить параллель между составом катализатора, распределением частот в его колебательном спектре и технологическим показателями процесса дегидрирования этилбензола в стирол.

Установлено, что при частоте 1439 см-1, которую наиболее интенсивно излучает катализатор 72.4MgO+22.8Fe2O3+4.8 CuO осциллирует вся молекула этилбензола с удлинением связей ArCH2–CH3 и Ar–CH2CH3 и вероятным образованием толуола, бензола, метана, этана и этилена. Следующая по интенсивности частота 1255 см-1, также приводит к образованию толуола и метана при колебании ArCH2–CH3 связи.

Излучение катализатора с частотой 1124 см-1, обладает низкой интенсивностью, поэтому уменьшает вероятность создания в реакционной системе резонанса для селективного образования стирола.

В колебательном спектре катализатора 58.3 SiO2 + 41.7 CaSO4 содержится максимально интенсивная частота 1125 см-1, близкая к частоте деформационных колебаний водородных атомов в алкильной группе этилбензола для получения стирола. Излучение катализатора в частотном диапазоне 1030-1061 см- приводит к активным колебаниям бензольного кольца с образованием ценных побочных продуктов (толуола, бензола), а в противофазе такие колебания способствуют получению стирола.

Сопоставление колебательных спектров катализаторов показывает, что кремниево-кальциевый катализатор будет эффективнее промышленного, поскольку его спектр содержит максимально интенсивную частоту, активирующую реакцию дегидрирования, в то время как спектр промышленного катализатора охватывает диапазон излучения, способствующий более вероятному образованию побочных продуктов, нежели стирола.

Расчет температурных параметров процесса дегидрирования этилбензола в стирол на предложенном катализаторе, проводился с учетом закона смещения Вина [3,4]. Температура процесса дегидрирования этилбензола в стирол, при которой наблюдается максимум излучения в ИК спектре катализатора 58.3SiO2+ 41.7CaSO4, соответствует 300°С.

Для подтверждения полученных теоретических результатов по выбору катализатора и температурных параметров процесса, был приготовлен катализатор (масс. %): 58.3SiO2+ 41.7CaSO4, и проведены эксперименты по синтезу стирола на данном и ранее используемом катализаторе в температурном интервале 300–600 °С, при соотношении этилбензол : вода = 1 : 1.





Проведенные экспериментальные работы по синтезу стирола, позволили установить, что наилучших показателей селективности, выхода и степени превращения удается достичь на катализаторе, чей диапазон излучения приближается к частоте 1132 см-1. Новый катализатор 58.3 SiO2 + 41.7 CaSO позволил достичь выхода стирола 36%, при селективности 50 % и степени превращения этилбензола 72 %. Главным преимуществом проведения синтеза стирола на предложенном катализаторе является значительное снижение температуры процесса с 600 °С до 300 °С, следствием чего является сокращение выхода побочных продуктов бензола и толуола при одновременном увеличении селективности и выхода целевого продукта.

Литература 1. Пат. 2349381 Российская Федерация, МПК B01J37/00. Способ подбора состава катализатора / В.А. Козловцев, И.Ю. Максименко, В.А. Навроцкий, А.В. Навроцкий;

ГОУ ВПО ВолгГТУ. – 2009.

2. Климова, И.Ю. Подбор гетерогенных катализаторов для направленного синтеза орг. соединений / И.Ю. Климова, В.А. Козловцев, В.А. Навроцкий // Всероссийская конференция по органической химии, посвящ. 75-летию со дня основания Ин-та орг.

химии им. Н.Д.Зелинского: сб. тез. докл. (Москва, 25-30 окт. 2009 г.) / ИОХ им.

Н.Д.Зелинского РАН [и др.]. - М., 2009. - C. 219.

3. Козловцев, В.А. Квантово-химический подход к выбору гетерогенного катализатора синтеза N-метиланилина / В.А. Козловцев, И.Ю. Климова, В.А.

Навроцкий, А.В. Навроцкий, Ю.В. Попов, Е.В. Шишкин // Бутлеровские сообщения. – 2008. – Т.14. – №4.– С. 38 – 45.

4. Климова, И.Ю. Физико-хим. принципы выбора катализаторов и температурных параметров синтеза бутадиена-1,3 / И.Ю. Климова, В.А. Козловцев, В.А. Навроцкий, А.В. Навроцкий // Изв. ВолгГТУ. Серия "Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов": межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ.- Волгоград, 2010. – №2. – С.72-78.

УДК 628.543:621. ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СОВМЕСТНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ, ПАВ И ГИДРОКСИДОВ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ А. В. Колесников, Г. М. Бондарева Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева РХТУ им. Д. И. Менделеева, Москва. artkoles@list.ru Сточные воды промышленных предприятий, как правило, представляют собой многокомпонентные растворы, содержащие наряду с ПАВ и нефтепродуктами, такими как моторные, консервационные масла, дизельное топливо примеси ионов тяжёлых металлов. Электрофлотация является одним из перспективных методов очистки сточных вод от примесей эмульгированных нефтепродуктов, ПАВ и ионов тяжёлых металлов. Он основан на взаимодействии пузырьков газа (О2 и Н2) с дисперсной фазой примесей.

Например, гидроксида металла. Пузырьки газа образуются на электродах, расположенных в нижней части электрофлотатора, поднимаясь вверх, они образуют флотокомплекс с загрязнителями, и извлекают их в пенный слой.

Влияние природы органических загрязнений на эффективность электрофлотационного процесса извлечения дисперсной фазы моторного масла, ПАВ и гидроксида железа при различных значениях рН Таблица Fe3+,% рН масло,% ПАВ,%,орг,% 4 95 2 82 6.5 92 50 80 8 94 52 81 9 92 88 81 10 79 74 79 3+ Условия эксперимента: С (Na2SO4)- 1г/л, Jv - 0.2 А/л, С (Fe ) - 50 мг/л, С (масла) - 1 мл/л, С (NaDBS) - 100 мг/л, время 20 минут.

Видно, что наивысшая степень извлечения железа(III) наблюдается при рН = 4, а наименьшая при 10. При данном значении рН в процессе эксперимента хлопья начинают крутиться в объёме раствора и не полностью извлекаться в пенный слой. Масло и ПАВ наиболее полно извлекаются при рН - 9, поэтому данное значение рН можно считать оптимальным для совместной очистки такой системы.

Влияние органических загрязнений и природы дисперсной фазы на эффективность электрофлотационного процесса извлечения примесей гидроксидов металлов.

Таблица Примесь,% Fe(III),% Cu(II),% Ni(II) рН = 7 рН = 9 рН = Ме – Н2О 96 98 Ме - ДТ 93 96 Ме - Масло 87 67 Ме - ПАВ 90 91 Ме - ДТ + ПАВ 51 69 Ме - ДТ + Масло 80 93 Ме - Масло + 77 92 ПАВ Условия эксперимента: С (Na2SO4)- 1г/л, Jv - 0.2А/л, С (Men+) - 50 мг/л, С (масла) - 1 мл/л, С (NaDBS) - 100 мг/л, С (дт) - 2.5 мл/л, - 20 минут.

Проведённые исследования показали возможность очистки многокомпонентных систем, содержащие примеси моторного масла, дизельного топлива, ПАВ и ионов меди, никеля и железа методом электрофлотации. В ходе лабораторных исследований были найдены технологические решения и «ноухау» позволяющие повысить степени извлечения (до 90%) по основным загрязняющим компонентам и интенсифицировать процесс очистки воды в 2- раза.

ПОИСК РАЦИОНАЛЬНЫХ ПОДХОДОВ К КОНСТРУИРОВАНИЮ НАНОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ ДОСТАВКИ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ, ЛЕКАРСТВЕННЫХ И ГЕНЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ О. О. Колоскова*, У. А. Буданова, Ю. Л. Себякин Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (МИТХТ), г. Москва, пр-т Вернадского 86, тел: (495)936-82-16, e-mail: c-221@yandex.ru Одной из важнейших задач любой терапии является доставка лекарственного вещества к намеченным клеточным и внутриклеточным целям при минимальном накоплении и воздействии в неспецифичных участках. Для решения этой задачи используются различные переносчики, наибольшее распространение получили липосомы. Липосомальные формы позволяют получать биодоступные водные терапевтические препараты на основе водонерастворимых соединений. Данное обстоятельство актуально для ряда эффективных противоопухолевых препаратов, имеющих гидрофобную структуру. Встроенные в липосомы активные начала защищаются от деструктивного воздействия компонентов сыворотки крови, тем самым позволяя снизить вводимую дозу препарата. Кроме того, значительно облегчается преодоление плазматической мембраны клетки.

Показано, что липосомы, сконструированные из предложенных нами производных липодипептидов обладают рН- и термочувствительностью.

Гидрофобный фрагмент сформирован моно- и диэфирами глутаминовой кислоты или глутамина и различных по длине насыщенных и ненасыщенных (С8, С14, С16, С18:1) алифатических спиртов. Для образования частиц с заданными параметрами разработаны комбинированные системы.

Такие липосомы используются для контролируемого высвобождения переносимого материала непосредственно в клетках опухоли. Резкое снижение устойчивости частиц при уменьшении значения рН позволит высвобождать инкапсулированные препараты до попадания их в лизосому и предотвратить тем самым разрушение транспортируемых веществ. Термочувствительность может использоваться в методе локальной гипертермии. За счёт повышения температуры части тела чуть выше температуры физиологической нормы активное соединение высвобождается из липосом непосредственно в области опухоли. Таким образом дополнительные качественные характеристики липосомальных транспортных систем позволяют повысить селективность и эффективность их воздействия на опухолевые клетки.

Задачей данного исследования являлся подбор состава липосом с необходимыми мембранообразующими свойствами за счёт комбинирования различных по структуре амфифилов и полимерного ПЭГ-конъюгата, а также изучение параметров модифицированных липосом с включением противоопухолевых препаратов.

Проведено системное изучение свойств водных дисперсий, содержащих доксорубицин с применением УФ-спектроскопии и электронной микроскопии.

За счёт вариации состава липосом получены частицы с различной устойчивостью при изменении значения рН среды и с различными температурами фазового перехода в бислое.

Субмикронные эмульсии обладают рядом преимуществ по сравнению с перечисленными средствами доставки терапевтических агентов. Они термодинамически стабильны, просты в приготовлении, в них возможно включение как гидрофильных, так и гидрофобных субстанций (в том числе и одновременно, если это необходимо для комплексной терапии). С точки зрения удобства применения следует отметить также, что эмульсии могут использоваться как для внутривенного, перорального, трансдермального введения терапевтических препаратов, так и для введения в виде глазных капель.

Кроме того, субмикронные эмульсии в качестве систем доставки лекарств способны повышать их эффективность за счёт изменения фармакокинетики и фармакодинамики, а также заметно снижать общую дозировку, сводить к минимуму побочные эффекты.

Катионные средства доставки БАВ могут быть более подходящими вследствие облегченного взаимодействия с эпителием, повышенной скорости транспорта активных веществ в биологических жидкостях и высокой эффективости проникновения внутрь клетки. В данной связи, большой интерес в качестве носителей лекарственных средств представляют положительно заряженные субмикронные эмульсии на основе алифатических производных аминокислот. Предложенные нами моно- и димерные производные L аминокислот – новый тип соединений нелипидной природы, которые могут применяться в качестве основных компонентов коллоидных систем.

В данной работе разработана методология получения нового типа катионных эмульсий, изучены их свойств при варьировании состава, соотношения компонентов и суммарного положительного заряда.

Для повышения стабильности эмульсий используется сочетание различных эмульгаторов и веществ, способных повышать устойчивость систем и способствующих самопроизвольному образованию субмикронных эмульсий:

природных компонентов растительного и животного происхождения, синтетических производных глицерина и полиэтиленгликоля, сополимеров полилактида и полигликолида.

Выводы Предложена новая липосомальная система доставки противоопухолевых препаратов, стабилизированная в кровотоке, способная контролируемо разрушаться, высвобождая переносимое вещество внутри клетки-мишени.

Проведено системное изучение физико-химических свойств комбинированных липосом на основе различных по структуре липодипептидов из сформированной «библиотеки» амфифилов (с помощью атомно-силовой и электронной микроскопии, флуоресцентной и оптической спектроскопии определены стабильность, размеры, морфология стерически стабилизированных транспортных систем);

подобраны соотношения компонентов модифицировнных рН- и термочувствительных липосом для эффективного встраивания в них противоопухолевых препаратов (на примере доксорубицина).

Осуществлены синтезы катионных мономерных и димерных производных L-глутаминовой и аспарагиновой кислоты с различной длиной углеводородной цепи. На их основе получены стабильные микроэмульсии масло/вода с различными свойствами при варьировании состава и соотношений компонентов.

Разработаны способы включения в состав эмульсий модельных терапевтических агентов (противоопухолевых и противотуберкулёзных).

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 10-04-01382) и гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых кандидатов наук МК-3023.2010.3.

КАПИЛЛЯРНЫЙ ТИТРАЦИОННЫЙ НАНОКАЛОРИМЕТР Г. В. Котельников*, С. П. Моисеева УРАН Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН 142290, г.Пущино Московская область, ул. Институтская, д.7, тел.(495)624-57-49, факс (4967)33-05-22, e-mail:gvkotelnikov@rambler.ru Капиллярный титрационный калориметр (КТН) предназначен для изуче ния процессов молекулярных взаимодействий и кинетики ферментативных реакций [1]. Метод титрационной калориметрии активно развивается последние 20 лет и применяется в изучении лиганд-молекулярных взаимодействий, для анализа комплексообразования и аллостерической регуляции, для молекулярной интерпретации термодинамики связывания, для изучения стабильности белков [2]. В настоящее время этот метод используется в разработках нанотехнологий и в производстве новых наноматериалов. На КТН выполнено исследование циклодекстриновых молекулярных трубок с поверхностно-активными веществами [3]. В работе показано, что одним из наиболее важных свойств молекулярных трубок является их способность к включению лигандов с образованием инклюзионных комплексов за счет связывания лигандов с доступными концевыми группами полимерных трубок и приведены термодинамические параметры исследуемого взаимодействия: K=(4.71.9)10– моль/л, N=2.10.4, H°=–215 кДж/моль. Данный прибор применен для исследований каталитических свойств ряда сополимеров N-винилкапролактама с N-винилимидазолом. Установлено, что эти свойства кардинально зависят от конформационного состояния сополимера. Переход сополимера в компактную конформацию типа полимерной глобулы приводит к существенному повышению каталитической активности сополимера [4]. Активно развивается направление работ по изменению химических свойств поверхности золотых наночастиц связыванием подходящими лигандами [5]. Метод титрационной калориметрии обеспечивает работу с системами, характеризующимися высокой мутностью, исследование которых традиционными оптическими методами невозможно. КТН выгодно отличается от аналогов благодаря обеспечению возможности работы с короткоживущими объектами, а также с образцами и ли гандами, которые могут иметь различную плотность [6]. В аналогах капиллярного калориметра предусматривается термостатирование вводимого реагента. Это время составляет примерно 15 мин в VP-ITC (MicroCal, Inc.). В КТН впервые реализован метод введения добавки лиганда в калориметрическую камеру без предварительного термостатирования. Выравнивание температуры лиганда и температуры образца осуществляется в процессе введения его в камеру, т.е. без задержки по времени. Капиллярные калориметрические камеры нанокалориметра расположены горизонтально. Добавка в капиллярную калориметрическую камеру вводится в виде тонкого жгута, равномерно распределенного по длине камеры. Смешивание реагентов в камере осуществляется за счет концентрационной диффузии и перемешивания колеблющейся дозирующей иглой. В процессе измерения колеблюшаяся дозирующая игла находится внутри камеры. Возникающая турбулизация жидкости в камерах, характеризуемая числом Рейнольдса порядка 17 для воды при температуре 30оС, обеспечивает рост на порядок коэффициента теплопередачи и позволяет перемешивать реагенты, отличающимися по плотности, такие как, например, циклодекстриновые молекулярные трубки и поверхностно-активные вещества [6].

Параметры и характеристики нанокалориметра Процессы связывания • n - стехиометрия реакции • К константа связывания, определяющая свободную энергию Гиббса, где G = - RT· ln K • Н - энтальпия связывания • G = Н - TS вклад энтальпии и энтропии в свободную энергию Гиббса Ферментативные реакции kcat - константа скорости катализа • Km - константа Михаэлиса • Технические характеристики Измерительный объем – 156 мкл;

Объем добавки титранта – (1-10) мкл;

Концентрация образцов – (10-4 – 10-5)М;

Чувствительность – 50 нВт Температурный диапазон – (5 – 50)оС Режимы работы Изотермический Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 10-08-00063а) Литература 1. «ITC XXVIII - Nanoparticles studies» ( http://www.microcal.com ) 2. 2003 Current Trends in Microcalorimetry: Proc. of the Conference July 20-26, Boston, MA.-MicroCal Inc.:Northampton,MA, USA.- 3. Калашников Ф.А., Котельников Г.В., Моисеева С.П., Топчиева И.Н.

Комплексы включения, образуемые додецилсульфатом натрия и циклодекстриновыми нанотрубками // Коллоидный журнал, 2004, 66,(5), 608 612.

4. ТРЕК-КАЛОРИМЕТР В ОЦЕНКЕ СВОЙСТВ ФЕРМЕНТОПОДОБНЫХ СОПОЛИМЕРОВ И ПОЛИМЕРНЫХ ГЕЛЕЙ / Котельников Г.В., Моисеева С.П.

, Бурова Т.В., Гринберг В.Я., Лозинский В. И., Хохлов А.Р. // XVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии: Тезисы докладов в пяти томах;

Том 4 «Новые методы и приборы для химических исследований и анализа» -М.:Граница.-2007.- с.31.

5. Joshi H., Shirude P.S., Bansal V., Ganesh K.N. et al. Isothermal Titration Calorimetry Studies on the Binding of Amino Acids to Gold Nanoparticles // J. Phys.

Chem. B, 2004, 108 (31), 11535–11540.

6. Kotelnikov G.V., Moiseyeva S.P., Mezhburd E. V., Maevsky E. I. and et al. Studying dispersoid systems Method of introducing an injecting needle into calorimetric chamber of capillary titration calorimeter // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2005, 81, 255 - 259.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ИНТЕНСИФИКАЦИЯ КАК ОСНОВА МОДЕРНИЗАЦИИ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Н. Н. Кулов Институт общей и неорганической химии им. Н.С.Курнакова РАН.

119991 Москва, Ленинский проспект, 31, тел. (495) 392 92 87, E-mail: kulov@igic.ras.ru Химическая промышленность во всем мире развивается устойчивыми темпами. Однако в России она требует модернизации, при которой особого внимания заслуживают создание новых материалов с заданными свойствами и развитие наукоемких производств, создание которых будет способствовать сокращению расхода энергии и сырья, снижению капитальных затрат. Многие проблемы наукоемких производств могут быть решены путем интенсификации производственных процессов.

Вопросам интенсификации химико-технологических процессов в странах Европейского сообщества уделяется значительное внимание. Интенсификация позволяет создавать более безопасные процессы при меньших затратах энергии и сырья и пониженных затратах производства. В 2008 году завершилась подготовка «Европейской дорожной карты для интенсификации химико технологических процессов», а в 2009 г. был обнародован «План действий».

Намечены темпы роста общей энергетической эффективности с перспективой на 30 лет. Представители европейской промышленности, принимающие участие в работах, сформулированных в «Плане действий», считают названные в проекте показатели, например, снижение общих цен фармацевтической продукции на 50% через 10-15 лет вполне реальными. Правительственная поддержка работ составит для фундаментальных исследований 75% от общего финансирования, для прикладных исследований – 50%, а для пилотных и демонстрационных работ – 25%.

В США департамент энергетики разработал Национальную энергетическую стратегию до 2030 г., при реализации инициатив которой промышленный сектор по сравнению с 2000 годом в 2010 году станет на 10% энергетически более эффективным, а к 2030 году на 15%.

В России детально разработанных планов по энерго- и ресурсосбережению в химическом секторе промышленности нет, однако возможностей экономить энергию значительно больше, чем в Европе и США.

Из-за отсутствия в России современных ресурсосберегающих технологий и высокой степени износа основных производственных фондов и оборудования, энергопотребление на тонну продукции для таких, например, продуктов как аммиак, метанол, карбамид примерно в 1,5 раза больше, чем в Европе и США, а в процессах каталитического крекинга в 3,2 раза. В такой ситуации для совершенствования и интенсификации следует выбрать наиболее значимые, с точки зрения энергозатрат, узлы химико-технологического комплекса, которые пронизывают многие отрасли промышленности, как например, процессы разделения смесей. Поэтому именно энергоемкие процессы разделения выбраны в качестве примеров в настоящем докладе.

Наиболее часто используемым методом разделения жидких или газовых смесей является дистилляция. По прогнозам, снижение затрат на разделение в ближайшие годы будет осуществляться за счет внедрения большого числа гибридных процессов, объединяющих дистилляцию с химической реакцией, с кристаллизацией, с мембранным разделением и т.п. Отдельные специалисты полагают, что до 20% классических ректификационных процессов будет заменено гибридными. Гибридные процессы, протекающие одновременно в одном и том же аппарате, называются совмещенными. Для совмещенных процессов характерно снижение как энергетических, так и капитальных затрат.

При создании гибридных и, в особенности, совмещенных процессов значительную роль начинают играть проблемы интенсификации тепло- и массообмена.

Физико-химическая интенсификация успешно реализуется в совмещенном процессе каталитической дистилляции. В этом процессе колонна объединяет в себе реактор и разделительную систему, которые работают одновременно в едином пространстве.

Показано, например, что в производстве высокочистого метилацетата применение совмещенного процесса позволило заменить 8 дистилляционных колонн, жидкостной экстрактор и связанные с ними теплообменники, насосы, емкости, контрольные системы, одной колонной каталитической дистилляции, которая требует только одну пятую часть капиталовложений и потребляет только одну пятую часть энергии традиционного процесса. Приведен ряд других примеров и показано, что принцип создания энергоэффективных процессов путем совмещения ректификации и реакции, ректификации и кристаллизации, ректификации и мембранного разделения позволяет найти принципиально новые технологические решения для многих химических производств. В докладе отмечено, что физико-химическая интенсификация получит еще большее применение в микрореакторах – аппаратах следующего поколения. Из-за большой величины отношения поверхности раздела к объему контактирующих фаз в микрореакторах поверхностные силы превалируют. Поэтому такие, возникающие на молекулярном уровне явления, как эффект Марангони, химическая турбулентность, приводящие к синергетическим эффектам и не требующие больших затрат энергии, могут быть использованы как мощное средство интенсификации массо- и теплообмена.

Химия сегодня не является в нашей стране приоритетом ни для правительства, ни для широких кругов населения, оставаясь при этом во всем мире решающим фактором развития практически любой отрасли современного производства, будь то информатика, фармацевтика, пищевая или оборонная промышленность. Добиться в этих условиях каких-то позитивных сдвигов крайне трудно. Требуются не только новые научно-технические решения, но и решение важных организационных проблем.

Связь науки и практики в наши дни острейшая и далеко не решенная проблема. Прежние формы связи академической и вузовской науки с заводской практикой, основанные на посреднической роли отраслевых институтов, на планах внедрения новой техники министерств химического профиля и крупных комбинатов, и множестве других, отработанных годами схем взаимодействия, разрушены, а новые еще не сформированы. Между наукой и промышленностью возникла еще одна непривычная преграда, поскольку предприятия химического комплекса теперь преимущественно относятся к частному сектору, а наука относится к государственному сектору.

Итоги доклада можно сформулировать следующим образом:

для модернизации и повышения энергоэффективности в химической промышленности России нужно иметь тщательно проработанный и всесторонне обсужденный план восстановления потенциала химической промышленности России, рассчитанный на длительный период и серьезный успех;

в современной экономической ситуации перспективным является интенсификация наиболее энерго- и материалоемких технологических процессов, особенно тех, что пронизывают многие отрасли промышленности, например, процессы разделения смесей;

в области процессов разделения особое внимание следует уделить разработке гибридных, особенно совмещенных, процессов и оборудования для них. Значительного внимания заслуживает также разработка микрореакторов, создающих мостик для перехода от макротехнологии к энерго-эффективной микротехнологии.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 08-03-00745).

НАНОКОМПОЗИТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ В ПЛАЗМЕ ИМПУЛЬСНОГО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО РАЗРЯДА В. Г. Курявый a*, Л. Н. Игнатьеваa, В. М. Бузникб а Институт химии ДВО РАН,г. Владивосток, пр-кт 100-летия Владивостока, 159, Россия, E-mail kvg@ich.dvo.ru б Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, Москва, Россия В плазме высоковольтного разряда, способом одновременной деструкции различных по составу электродов и, размещенного между ними, политетрафторэтилена получены порошковые продукты. Образцы изучены методами высокоразрешающей электронной сканирующей микроскопии (ЭСМ), электронной просвечивающей микроскопии (ПЭМ), локальной энергодисперсионной спектроскопии (ЭДС), рентгенофазового анализа (РФА), инфракрасной спектроскопии (ИК), рентгеноэлектронной спектроскопии (РЭС), газо-жидкостной хроматомасс-спектрометрии (ГЖХ-МС), измерения молярной намагниченности (МН).

В случае железных электродов, порошок содержит нанокристаллиты (рис.

1а) и сферические наночастицы (рис. 1б) размерами 20300 нм;

цепочечные фрагменты надмолекулярных структур политетрафтоэтилена (рис. 1в) шириной 50 100 нм;

нанодисперсную составляющую, в виде ‘облака’ из наночастиц размерами менее 2 нм, покрывающего более крупные наночастицы (рис. 1г).

Рис. 1. ЭСМ (а, б, в) и ПЭМ (в) изображения образца, полученного в случае железных электродов В общий состав продукта входят трифторид и оксифторид железа (данные РФА), политетрафторэтилен (данные ИК), фторированный и алифатический углерод (данные РЭС и ИК). Нанокристаллиты и сферические наночастицы имеют сложное строение и химический состав. Они во многом собраны из более мелких частиц размерами 25 нм, при этом, частицы могут выстраиваться в цепочки, нанокристаллиты проявляют слоистое строение. Оба нанообъекта содержат фтор, углерод, кислород, железо (данные ЭДС). Анализ процентного содержания элементов в нанокристаллитах указывает, что они содержат железо в малых количествах, менее 6 at. % (атомных процентов). ПЭМ данные показывают малые плотные вкрапления в кристаллитах, размерами в несколько нм. Реально полагать, что это соединения железа. Оставшаяся часть кристаллитов содержит соединения углерода с фтором и кислородом. В соответствии с данными ИК и РЭС, они представлены в виде фрагментов молекул политетрафторэтилена, фторированного углерода и алифатического углерода. На поверхности нанокристаллитов и сферических наночастиц присутствуют поры диаметром менее 2 нм. Фрагменты надмолекулярных структур политетрафтоэтилена содержат повышенное количество углерода и покрыты нанопорами. Ультрананодисперсная часть порошка содержит углерод и фтор. Полученный продукт обладает большой коэрцитивной силой Hc (Hc равна 640 эрстед при 300oK и 2200 эрстед при 2oK) и не достигает магнитного насыщения в магнитных полях, вплоть до 60 000 эрстед (данные МН). После прокаливания порошка он переходит в композит гематита и алифатического углерода, коэрцитивная сила при 300oK увеличивается до 1600 э. Значение эрстед является рекордным для монометаллических соединений, полученным при комнатной температуре.

В случае титановых электродов, порошок содержит оксифторид титана, следы оксида титана и нанодисперсную фторированную сажу (данные РФА, ИК, РЭС). Порошок катализирует реакции ацетона. Продукты реакций изучены методом газо-жидкостной хроматомасс-спектрометрии. Основными продуктом является окись мезитила. Кроме этого среди продуктов обнаружен 4-метокси-4 метил-пентанон-2, 4-гидрокси-4-метил-пентанон-2, триацетонтрипероксид и 2,2,3,3,4,4-гексаметилтетрагидрофуран. На воздухе порошок постепенно оплывает и переходит в плотное вещество чёрного цвета. Вещество по прежнему содержит оксифторид титана и сажу (данные РФА, ИК). Оно состоит из нанокристаллов, размерами ~ 30 нм (рис. 2а), размещенных в нанопористой массе, составленной из наночастиц, размерами менее 2 нм (рис. 2б). Размеры пор 1-5 нм. После прокаливания при 800oC оксифторид титана переходит в нанокристаллический диоксид титана в рутильной модификации (рис. 2в) (данные РФА, ИК), содержит алифатический углерод (данные ИК, РЭС) и нанопоры.

Рис. 2. ПЭМ (а) ЭСМ (б, в) изображения порошка полученного в случае титановых электродов. (а,б) – непрокаленный образец, (б) – образец прокалён при 800oC.

В случае углеродных электродов, порошок составлен из цепочечных надмолекулярных структур политетрафторэтилена (рис. 3а) и фторированного углерода, с размерами частиц менее 5 нм – рис. 3б.

Рис. 3. ЭСМ изображения порошка, полученного в случае угольных электродов.

Полученные данные показывают, что синтезированные в комбинированной плазме фторопласта и материала электродов образцы являются нанокомпозитами, обладающими полезными свойствами.

Предложенный метод получения порошков перспективен для получения наноформ оксидов, оксифторидов и фторидов металлов, нанофрагментов фторопласта, наноуглерода. Очевидно, используя различные электроды и газовые среды, в которых возбуждается плазма, можно получать разнообразные нанокомпозитные материалы.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта ДВО РАН 09-III-А-04- ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ ИНГИБИТОРОВ КИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ А. М. Магеррамов, И. А. Алиев, Ф. И. Халилова Бакинский Государственный Университет,Баку, Az-1148, ул.З.Халилова 23.e-mail: iradam@rambler.ru, tel: (+99412)498-81- Настоящая работа является продолжением исследований по изучению новых азотсодержащих соединений в качестве ингибиторов кислотной коррозии стали тетраэтанолдиамида -октадеценилянтарной кислоты (НП-1), морфолида -гексенилянтарной кислоты (НП-15), нафтенилтрибутиламмоний хлористого (ЧАС) и 1-(2,4,6-триметилфенил)-3-диэтиламинопропанола.

Ингибиторы были изучены путем применения электрохимических методов (поляризационных, емкостных и комбинирования токов катодной поляризации с добавками изучаемых соединений).

Анализ полученных поляризационных кривых позволяет заключить, что испытанные ингибиторы тормозят в основном катодную реакцию водородной поляризации. На аноде смещения потенциала практически не наблюдается. Рост концентрации ингибитора обеспечивает формирование сплошной пленки на поверхности катода, о чем свидетельствует все увеличивающееся перенапряжение водорода.

Измерение дифференциальной емкости позволяет предполагать хемосорбционный характер связи пленки ингибитора с поверхностью металла.

Введение вышеназванных ингибиторов в 0,5 н растворы HCl и H2SO ведет к значительному снижению емкости двойного слоя.

С увеличением концентрации ингибитора емкость уменьшается и расширяется область потенциалов, в которых имеет место адсорбция.

Также было проведено исследование по комбинированию катодной поляризации с добавками ингибиторов.

Из литературы известно, что эффект комбинированной защиты может оказаться максимальным, если в качестве ингибиторов используются катионные поверхностно-активные вещества.

Поэтому с целью комбинированной защиты было испытано четвертичное аммониевое основание, продукт, полученный на базе нафтеновых кислот отходов производства.

При комбинировании катодной поляризации с ингибитором было определено:

1. Коррозинное поведение стали-3 в 0,5н растворе H2SO4 при наложении катодного тока плотностью 0,001–6,0 мА/см2.

2. Коррозионное поведение стали-3 в 0,5н растворе H2SO4 при комбинировании катодного тока (iк = 0,001–6,0 мА/см2) и эффективной концентрации ингибитора.

3. Коррозионнок поведение стали при комбинировании защитной плотности катодного тока и оптимальной добавки ингибитора.

4. Влияние времени поляризации на эффект комбинирования катодного тока и ингибитора, а также их последействие.

Об эффективности комбинирования ингибитора с катодной поляризацией судили исходя из потери образцов по весовым и токовым показателям.

Анализ результатов исследования показал, что поляризация катодным током ведет к снижению скорости коррозии, очевидно, в результате подавления работы микропар на поверхности корродирующего катода.

Комбинирование добавки четвертичного аммониевого основания в его эффективной концентрации с катодно-поляризующм током плотностью 0,001 6,0 ма/см2 показало, что потеря, достигнутая при комбинировании током 0, мА/см2, остается неизменной, не уменьшающейся при дальнейшем повышении тока до 6 мА/см2. Поэтому, считая эту плотность тока защитной сочетали её с добавками ингибитора в пределах концентрации 1,5-0,05% и показали, что поляризация катода значительно повышает защитное действие ингибитора. Так, при концентрации 0,05% эффект ингибитора – 57,5% комбинирование с катодным током повышает его эффективность до 75,0%.

Существенное влияние оказывает фактор времени на защитное действие ингибитора без наложения и с наложением катодно-поляризующего тока.

Показано, что увеличение времени контакта стали-3 с ингибированным раствором ведет к снижению эффективности ингибитора. Тот же эффект наблюдается и при комбинировании, однако снижение идет медленнее.

Широкое лабораторное испытание двух новых модификаций ингибитора азотпроизводного янтарной кислоты, полученных на базе промышленных отходов, позволяет рекомендовать в дальнейшем эти продукты в качестве ингибиторов кислотной коррозии в промышленность.

Возможными объектами внедрения могут быть: 1) нефтепромыслы, где подземное оборудование скважин подвергается значительной коррозии в результате солянокислотной обработки;

2) эксплуатационные линии ряда химических заводов, где коррозия конструкционного металла ведет к загрязнению основных продуктов производства, а введение органических добавок не отражается на технологии получения его.

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К СНИЖЕНИЮ ВЫБРОСОВ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ И ЗАГРЯЗНЕНЯЮЩИХ АТМОСФЕРУ ВЕЩЕСТВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА С. В. Маркин, Е. Е. Белоусова*, О. П. Лыков, А. Г. Дедов РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 119991, ГСП-1, В-296, Ленинский проспект, 65, (499)2339003 т/ф, belousova_elena@mail.ru По данным Всемирного Банка, Россия является третьим крупнейшим источником выбросов парниковых газов в мире [1]. Нефтегазовый комплекс (НГК)- один из крупнейших источников выбросов, как загрязняющих веществ, так и парниковых газов. Нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) данной отрасли, являясь стационарными источниками выбросов, вносят более 30% от всех выбросов нефтегазовой промышленности [2]. Именно НПЗ в настоящее время привлекают внимание как цель для стратегий по сокращению углеродных выбросов. Сегодня выбросы парниковых газов это не просто экологическая проблема, это также «углеродный» бизнес. Киотский протокол, пилотный проект глобального экологического соглашения по предотвращению катастрофических изменений климата, предусматривает рыночные механизмы для решения глобальных экологических проблем:

- Торговля квотами. Страны, не до конца расходующие свои объемы по квоте, могут продать «свободную» часть другой стране. Например, Норвегия, Канада и ряд стран ЕС, использующие передовые технологии по утилизации попутного нефтяного газа (ПНГ), уже проявили интерес к сотрудничеству с Россией.

- Проекты «совместного осуществления». Это совместные проекты развитых стран и стран с переходной экономикой по снижению выбросов на территории одной из стран, с последующим «разделением» полученного эффекта, «передавая» друг другу полученные «единицы снижения выбросов».

Так, в июле 2010 года был утвержден подобный проект между ОАО «Роснефть»

и Всемирным банком на Комсомольском месторождении в Ямало-Ненецком АО.

Россия ратифицировала Киотский протокол в 2005 году. В соответствии с обязательствами по данному документу, РФ должна сократить объемы выбросов к 2012 году до уровня 1990 года. Так, уровень утилизации ПНГ должен через года составлять 95%. На сегодняшний день, только по данным крупнейших нефтедобывающих компаний страны, этот уровень колеблется в широком диапазоне. Максимальное значение составляет в среднем 94% (Татнефть), минимальное – 13% (некоторые предприятия Газпром-нефть) [3]. Хотя, стоит заметить, за последние несколько лет в отрасли замечено увеличение уровня утилизации ПНГ. Успеют ли все нефтедобывающие компании к 2012 году подобраться к отметке в 95%?

Предприятиям часто выгоднее сжигать ПНГ и платить штрафы [4]. В значительной степени это связано с тем, что срок окупаемости объектов по утилизации ПНГ достаточно велик и может достигать 5-8 лет. Вариантом решения проблемы может быть использование современных технологий и ввод жестких экологических требований.

Основные направления утилизации ПНГ:

транспортирование газа на компрессорные станции и его использование в качестве топлива;

использование попутного газа в качестве топлива при выработке энергии на промыслах;

переработка на малогабаритных установках с получением сжиженного газа, пропан-бутановой фракции, газового бензина;

химическая переработка с получением высоколиквидных продуктов с высокой добавленной стоимостью;

закачка в пласт для повышения нефтеотдачи.

Радикальное решение проблемы снижения загрязнения атмосферного воздуха предприятиями НГК России может быть достигнуто при широком внедрении ресурсосберегающих технологий, замены принципа «контроль над воздействием» принципом «предупреждение воздействия». Также необходимо использовать наилучшие доступные технологии в соответствии с требованиями директивы Евросоюза 96/61/ЕС «О комплексном предотвращении и контроле загрязнений (IPPC Directive)» об использовании наилучших доступных методов производства и технологий.

Литература 1. http://web.worldbank.org/ . Moscow, August 12, 2010. World Bank’s Gas Recovery Project in Russia will eliminate flaring at Komsomolskoye Oil Field.

2. http://pfcenergy.com/ . PFC Energy 50 The Definitive Annual Ranking of the World's, 2009. Largest Listed Energy Firms.

3.Ежегодные отчеты компаний за 2009 год:

http://lukoil.ru/materials/doc/annual_report_2009/LUKOIL_AR_2009_RUS.pdf ;

http://www.rosneft.ru/attach/0/57/88/a_report_2009.pdf;

http://gazprom-neft.ru/annual-reports/2009/Gazpromneft-annual-2009 ru.pdf;

http://www.tnk-bp.ru/press/publications/;

http://tatneft.ru/wps/wcm/connect/tatneft/portal_rus/infoactsinvest/raskinfo/ezhe godotchet/ 4. А.И. Гриценко, В.С. Плотников. Проблемы утилизации и переработки попутного нефтяного газа в России. Потенциал, 2008, №2, с. 15-19.

УДК 541.49:547.749+546. БОРФТОРИДНЫЕ КОМПЛЕКСЫ 2,2-ДИПИРРОЛИЛМЕТЕНА:

МЕХАНИЗМЫ ОБРАЗОВАНИЯ, СПЕКТРАЛЬНЫЕ И ФОТОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Ю. С. Марфин ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет», г. Иваново, marfin@isuct.ru Особенности молекулярной структуры дипирролилметенов обусловливают разнообразие физико-химических свойств как самих лигандов, так и их производных по периферии и реакционным центрам (соли, металлокомплексы). Это обусловливает широкие возможности применения данных соединений в качестве прекурсоров ограничителей интенсивного лазерного излучения, фотосенсибилизаторов, флуоресцентных меток и сенсоров на катионы и анионы в аналитической химии, высокоинтенсивных меток на раковые клетки, а также прекурсоров в синтезе функционализированных супрамолекулярных систем. Наиболее перспективными соединениями данного класса являются борфторидные комплексы дипирролилметенов (bodipy):

R3 R R R R N N R1 R B F F Новым направлением развития химии данных соединений является их иммобилизация на матрицах органической и неорганической природы, что позволяет за счет высокой термической и фотоустойчивости матрицы в сочетании с необходимыми спектральными характеристиками красителя создавать гибридные материалы, по своим эксплуатационным характеристикам значительно превосходящие существующие аналоги.

Но, несмотря на широкие возможности применения и коммерческую доступность борфторидных комплексов дипирролилметенов, в литературе отсутствуют данные, раскрывающие механизм образования данных соединений.

В связи с этим цель данной работы состояла в получении, изучении механизмов образования, спектральных и фотофизических свойств bodipy, что позволит в дальнейшем интенсифицировать получение соединений данного класса с заданными свойствами.

Нами установлено, что взаимодействие эфирата трифторида бора [BF3·O(Et)2] с дипирролилметенами в растворах, вместо ожидаемых борфторидных комплексов, приводит к образованию устойчивых донорно-акцепторных комплексов (ДАК) (Рис. 1). Образование ДАК было доказано рядом физико-химических методов анализа (ИК-, ЯМР-спектроскопия, а также электронная спектроскопия поглощения). В работе определены константы образования донорно-акцепторного комплекса в растворах, численные значения которых составили в ДМФА 5.22±0. и 6.43±0.10 в C6H6 соответственно. Эти данные свидетельствуют, что обнаруженные ДАК можно отнести к достаточно стабильным соединениям. В дополнение к экспериментальному исследованию проведен расчет структурных и энергетических параметров участников реакции образования bodipy (реагентов, интермедиата и продуктов реакции). Экспериментальные, а также расчетные данные свидетельствуют о значительном вкладе от образования дополнительной водородной связи между атомом водорода NH-группы лиганда и близлежащим атомом фтора молекулы BF3 в стабилизацию образующегося донорно акцепторного комплекса. Таким образом, были впервые выявлены стабильные промежуточные продукты синтеза bodipy, данные о которых в литературе отсутствуют. Очевидно, что структурные и энергетические параметры ДАК составляют основу для понимания механизма образования bodipy.

Me Me Me Me Et Et Et Et + [BF3·O(Et)2] (Et)3N + NH HN N HN - [(Et)3N·HBr] Me Me Me Br Me Hdpm Hdpm·HBr Me Me Me Me Et Et Et Et T, 30 мин N F HN N N - HF Me Me Me Me B B F F F F [BF2dpm] [Hdpm·BF3] Рис. 1. Схема реакции образования борфторидных комплексов исследуемых лигандов Также в работе определен ряд спектральных характеристик борфторидных комплексов дипирролилметенов в растворах, твердом виде, а также после иммобилизации на полимерных органических и неорганических матрицах.

Установлено, что наибольший вклад в сольватохромный эффект вносят специфические взаимодействия растворенное вещество-растворитель.

Работа выполнена при поддержке Совета грантов Президента Российской Федерации для поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук (проект № МК-313.2009.3).

УДК 621. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО И МАССООБМЕНА В ГРАДИРНЯХ Д. Ф. Масагутов *, А. С. Пушнов Московский Государственный Университет Инженерной Экологии 105066, Москва, ул. Старая Басманная, 21/ тел.: 8926-374-62-62, email: clair_renard@mail.ru Вода в промышленности и энергетике используется для конденсации и охлаждения газообразных и жидких продуктов химических и нефтехимических производств. С целью рационального использования водных ресурсов на промышленных предприятиях химических и нефтехимических производств функционируют автономные, замкнутые системы водоснабжения, призванные обеспечить подачу воды на производство в требуемых количествах и соответствующего качества, поскольку водное охлаждение основного и вспомогательного оборудования на сегодняшний день наиболее экономически целесообразно.

Существующий на химических предприятиях парк вентиляторных и башенных градирен в значительной своей части был построен в 60-80-х годах прошлого века выработал свой ресурс и нуждается в реконструкции.

Глубина охлаждения оборотной воды в градирнях в значительной степени определяется скоростью воздушного потока в оросительном пространстве градирни. Вместе с тем, существующие конструкции предусматривают рабочие скорости воздушного потока в расчете на полное сечение пустого аппарата Wо м/с. В ряде случаев на входе охлаждающего воздуха в башенные градирни для борьбы с их обледенением в нижней части градирни устраивают, так называемые «входные тамбуры».

Анализ особенностей аэродинамической обстановки в башенной градирни содержится в работе [1], где показано, что поле скоростей в оросительной пространстве указанных градирен носит осесимметричный характер с всплеском в близи стенок.

В настоящее время основное направление реконструкции градирен связано с совершенствованием конструкций оросительных устройств – насадок для осуществления процессов испарительного охлаждения [2, 3, 4, 5]. Другой путь интенсификации процессов тепло и массообмена – увеличение скорости воздушного потока применительно к башенным градирням ограничен.

В этой связи представляется перспективным закручивание потоков воздуха в нижней полости градирни предшествующей оросительным устройствам градирни (насадки). Указанные устройства размещаются во входных тамбурах градирни. Они представляют собой направляющие лопатки, образующие тангенциальные каналы. Они обеспечивают образование в полости градирни воздушного вихря.

Рис. 1. Башенная градирня с предлагаемым техническим решением 1 – корпус градирни;

2 – тамбур;

3 – воздухо регулирующие устройства;

– направляющие лопатки.

Конструктивная схема башенной градирни с предлагаемым техническим решением по закрутке потока воздуха на входе в градирню, представлена на рис.

1.

Башенная градирня по предлагаемому техническому решению работает следующим образом. Воздушный поток поступает через воздухо регулирующие устройства 3 в направляющие тамбуры в виде тангенциальных каналов образованными направляющими лопатками 4 расположенными в нижней части корпуса градирни, обтекание которых порождает циркуляцию потока в объеме градирни.

Предлагаемое техническое решение позволяет интенсифицировать процессы тепло и массообмена в градирнях увеличив глубину охлаждения воды за счет турбулизации потока на входе в оросительную часть (насадка) градирен.

Литература 1. Israel Zuniga-Conzalez/ Vodelling heat and mass transfer in cooling towers with natural convection/ Summary of dissertation. Czech Technical University in Prague, faculty of mechanical engineering. Prgue. 2005. 23S.

2. Дмитриева Г.Б. Гидродинамика и массообмен в структурированных насадках из гофрированных листов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук 05.17.08. Процессы и аппараты химической технологии, Иваново, 2007, 16с.

3. Рябушенко А.С. Гидродинамика и испарительное охлаждение в насадках для градирен. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук 05.17.08. Процессы и аппараты химической технологии, 2008, 16с.

4. Недвига Ю.С., Пилипенко К.В. Натуральные исследования работы разбрызгивающих форсунок с гидровентиляторами на градирни №5 ТЭЦ- АООТ «МОСЭНЕРГО»// Известия ВНИИГ им. Веденеева, 2000, Т.26., с.248-253.

5. Вишнякова И.В. Моделирование процесса охлаждения оборотной воды и реконструкция промышленных градирен. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук 05.17.08. Процессы и аппараты химической технологии, КГТУ, Казань, 2000, 16с.

ИННОВАЦИОННЫЕ СТРАТЕГИИ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬЮ ПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ В. П. Мешалкин Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева, 125047, Москва, Миусская пл., 9, (499)-978-89-23, vmesh@muctr.ru, clogist@muctr.ru Для реализации успешного перехода к устойчивому социально экономическому развитию России является необходимо существенно повысить энергоэффективность отечественной экономики. Энергосбережение является важнейшим фактором повышения энергоэффективности и экологической безопасности промышленных комплексов, а также результативности реализации стратегий социально-экономического развития субъектов РФ. Энергосбережение - это взаимосвязанная совокупность научно-исследовательских, методических, технологических, инженерно-технических, организационно-технических, экономических, организационных, управленческих, административно хозяйственных и учебно-образовательных мероприятий, направленных при производстве разнообразных энергоносителей и продукции, а также услуг на решение задач сбережения и рационального использования всех видов топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), значительного повышения степени извлечения и глубины переработки ТЭР, а также резкого сокращения потерь ТЭР, которые обеспечивают достижение оптимальных показателей энергоэффективности и предотвращения вредного воздействия производственных и социально-экономических систем на окружающую природную среду [1].

В настоящее время, к сожалению, удельная энергоемкость российской экономики по сравнению с экономиками индустриально развитых стран остается весьма высокой. С учетом паритета покупательной способности данный показатель вдвое превышает аналогичный показатель в США, в 2,3 раза – в целом по миру и в 3 раза – в развитых странах Европы и в Японии. Для производства товаров и услуг стоимостью одна тысяча долларов в России тратится 0,89 тонн условного топлива (т.у.т.), а в Норвегии и Швеции,– только 0,36 т.у.т. и 0,26 т.у.т. соответственно. Россия отстает от индустриально развитых стран по удельному энергопотреблению: Российская Федерация потребляет на человека только 0,9 т. нефти/ г., в то время как США – 3,2 т.

нефти/ г., а ЕС- 2,5 т. нефти/ г. [2] Понимая важность проблемы снижения доли затрат на ТЭР в структуре себестоимости товаров и услуг, федеральные и региональные власти РФ предпринимают определенные организационно-экономические и административно-управленческие действия по повышению показателей энергосбережения. Принципиальное значение для организации разработки системы организационно- экономических мероприятий по энергосбережению имеют указ Президента РФ «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» от 4 июня 2008 г. № 889;

«Энергетическая стратегия России на период до 2030 г.», утвержденная распоряжением Правительства РФ от 13 ноября 2009 г. № 1715-р;

Закон «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ» от 23 ноября 2009 г. № 261 ФЗ. В частности, по сравнению с 2005 г. удельная энергоемкость экономики в 2006 г. снизилась почти на 3,3%, что и позволило при росте ВВП за год на 6,8%, ограничиться увеличением потребления первичных ТЭР только на 3,5%.

Для формирования научно-обоснованных инновационных стратегий управления энергоэффективностью промышленных комплексов необходимо использовать следующие методы и методики [36].

1. Организационно-функциональный метод формирования и реализации стратегии энергосбережения в различных промышленных комплексах, характеризующийся наличием трех взаимосвязанных уровней формирования и реализации региональных стратегий управления энергосбережением в региональных промышленных комплексах (РПК) в целом, в промышленно энергетических кластерах, в отраслях промышленности и на промышленных предприятиях, с учетом интеграции в комплексные стратегии социально экономического развития региона, а также разграничения полномочий, предметов ведения и ответственности федеральных, региональных и муниципальных органов власти при реализации организационно-экономических мероприятий энергосбережения, применение иерархической системы стимулирования повышения энергоэффективности промышленности, включающей научно-обоснованную тарифную политику в отраслях топливно энергетического комплекса, использование источников традиционных углеводородных ТЭР и возобновляемых источников энергии (ВИЭ), что позволяет консолидировать инвестиционные ресурсы на реализацию инновационных энергосберегающих мероприятий в рамках региональных промышленно-энергетических кластеров и обеспечить более полное использование всех видов углеводородных ТЭР и ВИЭ, а также получение субъектами РФ части средств от реализации квот на выброс парниковых газов.

2. Обобщенный иерархический метод стратегического управления энергосбережением в региональных промышленных комплексах, отличающийся наличием этапов формирования различных типов промышленно-энергетических кластеров (ПЭК) в регионе, использованием комплекса базовых стратегий, учитывающих специфические особенности бизнес-процессов и технологических процессов генерации, передачи и потребления энергии в цепи поставок ТЭР региона, стратегии общерегионального (всей экономики региона), функционально-отраслевого (отдельных отраслей промышленности и промышленных кластеров) и тактического (отдельных промышленных предприятий) уровней, а также прогнозного сценария развития региональных ПЭК и отдельных промышленных предприятий, что позволяет снизить энергопотребление в РПК на основе оптимизации расходов сырья, ТЭР, объемов выпуска готовой промышленной продукции в общей цепи поставок ТЭР региона, а также унифицировать процедуры методического руководства оценки и контроля процессов стратегического управления энергосбережением в регионах, осуществляемые профильными федеральными министерствами и ведомствами РФ (Министерство энергетики, Министерство регионального развития, Министерство по природным ресурсам и др.).

3. Адаптивную методику составления прогнозного регионального топливно-энергетического баланса (РТЭБ), которая отличается от предложенной Институтом энергетических исследований (ИНЭИ) РАН повышением координационно-управляющей роли региональных органов власти, включением процедур иерархического и административно-двунаправленного формирования РТЭБ, позволяющих оптимизировать межрегиональные перетоки ТЭР на федеральном и региональном уровне с учетом не только себестоимости и тарифов на энергоресурсы, но и показателей воздействия всех бизнес-процессов общей цепи поставок ТЭР (бизнес-процессов производства (добычи), передачи и потребления ТЭР, с учетом воздействия на окружающую среду), а также качественного состава и структуры производства ТЭР с использованием возобновляемых и невозобновляемых источников энергии, доступности ТЭР для РПК, потенциальной эффективности использования и взаимозаменяемости видов ТЭР, что позволяет применять РТЭБ как один из важных инструментов контроллинга энергопотребления в промышленности, разработки и реализации стратегии социально-экономического развития региона.

4. Методику построения системы энергетического контроллинга промышленных предприятий и РПК на всех этапах формирования и реализации концепции стратегического управления энергосбережением, отличающуюся использованием энергетического бюджетирования и формированием центров ответственности за энергосбережение и энергоэффективность, а также формализацией бизнес-процессов обеспечения энергосбережения в промышленности с дополнением соответствующих разделов стандарта менеджмента качества ГОСТ Р ИСО 9001-2008, что позволяет повысить эффективность планирования, организации, управления, контроля и стимулирования всех видов бизнеса-процессов обеспечения энергосбережения в промышленности.

5. Логико-информационную модель организации бизнес-процессов передачи и распространения инноваций в области энергосбережения с учетом как передачи результатов инновационной деятельности между всеми составляющими инновационной инфраструктуры в промышленности, так и предложенной методики организации подготовки и переподготовки специалистов по обеспечению энергосбережения в РПК, что позволяет повысить экономическую и природоохранную эффективность реализации комплексных проектов и программ энергосбережения в промышленности (см. рис. 1).

Стратегии Минэнерг энергосбережения о и ТЭБ страны и регионов 1 Центры поддержки энергосбережени НИИ и научные МРСК центры Центра Региональны е власти Филиа л 12 МРСК Потре Генерирующи Филиал в ИП ЖКХ ИП бители 5 6 6 е предприятия МРСК другом 7 11 Потоки инноваций от НИИ и научных центров Потоки инноваций от Центров поддержки энергосбережения Вертикальные потоки инноваций (на разных уровнях) Горизонтальные потоки инноваций (на одном уровне) Рис. 1. Блок-схема логико-информационной модели передачи и распространения инноваций в области повышения энергоэффективности промышленных комплексов Потоки инноваций между региональными властями и Минэнерго в виде методик исследования и диагностики энергетических объектов коммунальной сферы и потребителей (стрелки 1, 12, 13) реализуются в ходе работы комиссий по поддержке энергосбережения при областных администрациях субъектов РФ и соответствующих структур Минэнерго. Региональные власти направляют в Минэнерго отчеты о распространении методик и предложения по энергосбережению в регионе.

Потоки инноваций (стрелки 2, 3, 4 и 10) могут быть реализованы в виде обмена опытом (выставки, семинары, конференции по тематике энергосбережения, курсы повышения квалификации персонала).

Потоки инноваций (стрелками 5, 6, 7, 8, 9 и 11) при реализации взаимосвязанных инновационных решений для соответствующих бизнес процессов цепи поставок ТЭР («производство-передача-потребление ТЭР»).

Обмен инновациями предлагается осуществлять с помощью специального организационного субъекта – инновационного посредника (ИП).

НИИ и научные центры могут осуществлять разработки новых технических и технологических решений в области производства и передачи тепло- и электроэнергии. Центры поддержки энергосбережения оказывают следующие услуги: предоставление передвижных лабораторных комплексов для диагностики энергообъектов, лизинг оборудования и др. Логико информационная модель передачи и распространения инноваций позволяет согласовывать инновационные решения в области энергосбережения для всех бизнес-процессов цепи поставок («производство-передача-потребление ТЭР») электро- и теплоэнергии.

Предложена методика обучения комплексных специалистов в области энергосбережения на региональном уровне, которая предполагает подготовку высококвалифицированных специалистов–инноваторов;

эффективных пользователей энергосберегающего оборудования и технологий;

энергоаудиторов;

специалистов по энергетическому самоаудиту, а также обучение широкого круга потребителей ТЭР, включая население, основам энергосбережения и повышения энергоэффективности. Обучение предлагается проводить как непосредственно на промышленных предприятиях, так и в центрах подготовки специалистов при ведущих научно-исследовательских университетах.

Центры Центры Региональные Предприятия подготовки подготовки при центры по при СРО вузах и НИИ энергосбережению Пользователи Специалисты по Энерго Население Инноваторы оборудования энергетическому аудиторы и технологий самоуадиту Рис. 2. Блок-схема системы обучения комплексных специалистов в области энергосбережения Литература 1. Мешалкин В.П. Ресурсоэнергоэффективные методы энергосбережения и минимизации отходов нефтеперерабатывающих производств: основы теории и наилучшие практические результаты. – Москва, Генуя: «Химия», 2. Макаров А.А. Перспективы развития энергетики России // Вестник РАН. 2009. -т.79. - №4. – С.291-308.

3. Мешалкин В.П., Михайлов С.А., Балябина А.А. Оценка потенциала энергосбережения в регионах // Менеджмент в России и за рубежом. – 2010. – № 3. – С. 52 – 58.

4. Мешалкин В.П., Михайлов С.А., Балябина А.А. Место стратегии энергосбережения в стратегии социально-экономического развития региона // Менеджмент в России и за рубежом. – 2009. – № 2. – С. 22 – 58.

5. Михайлов С.А. Топливно-энергетический баланс как инструмент контроллинга региональной электроэнергетики // Контроллинг. – 2009. – № (32). – С. 66 – 71.

6. Михайлов С.А. Региональная инновационная инфраструктура энергосбережения // Вестник Российской Академии Естественных наук (серия экономическая). – 2010. – № 1 – С. 42 –44.

УДК 541.128.13.001.24+547(31+53) ПРИРОДА АКТИВНЫХ ЦЕНТРОВ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ В РЕАКЦИИ МИГРАЦИИ ДВОЙНОЙ СВЯЗИ АЛЛИЛБЕНЗОЛА Д. Ф. Мухамедзянова, Д. А. Пичугина, А. Ф. Шестаков, Н. Е. Кузьменко Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова Химический факультет, г. Москва, E-mail:

mukhamedzyanova@phys.chem.msu.ru Наночастицы золота привлекают все большее внимание ввиду перспектив их использования как низкотемпературного, высокоэффективного катализатора в большом числе реакций. Так, нанодисперсное золото (менее 40 нм), нанесенное на -Al2O3, проявляет высокую каталитическую активность в реакции изомеризации аллилбензола с образованием транс- и цис--метилстирола [1].

Добавление никеля на стадии образования наночастиц золота приводит к значительному увеличению активности катализатора за счет смещения электронной плотности от золота к никелю и появлению Au+ [2]. Механизм этой реакции и природа каталитических центров точно не установлены, что препятствует созданию новых каталитических систем. Благодаря развитию методов квантовой химии стало возможно проводить моделирование каталитических реакций, включающее подтверждение механизма и выявление вероятных активных центров катализатора. Важной задачей также является исследование оптимальных моделей частицы золота.

В работе проведено моделирование адсорбции и изомеризации аллилбензола на моделях золотосодержащих катализаторов - атомах и кластерах Aunq (n=1,20,21;

q=-1,0,+1), изучено влияние заряда на механизм и величины потенциальных барьеров реакции.

Вычисления проводили в программе «Природа» методом функционала плотности с неэмпирическим функционалом PBE.

Рис. 1. Оптимизированная Релятивистские эффекты золота учитывали в структура аллилбензол - Au20.

нерелятивистском подходе с использованием Расстояния приведены в.

псевдопотенциала SBK и в скалярно релятивистском подходе.

Первой стадией гетерогенного катализа является адсорбция реагентов на поверхности и их активация. Моделирование адсорбции аллилбензола на кластере Au20 показало, что его взаимодействие происходит на наиболее координационно ненасыщенном атоме золота со значительной активацией двойной связи углеводорода (рис. 1). Кластер Au20 является хорошей моделью катализатора, так как представляет фрагмент гранецентрированной кубической решетки металлического золота и обладает значительной устойчивостью при размере ~ нм. При переходе к положительно заряженному и дефектному кластеру Au21+ было отмечено значительное увеличение энергии связи. Анализ молекулярных орбиталей показал, что это связанно с близостью низшей свободной молекулярной орбитали (НСМО) заряженного кластера к высшей заполненной молекулярной орбитали (ВЗМО) олефина, что облегчает перенос электронной плотности с ВЗМО аллилбензола на НСМО Au21+ и обратный процесс. Основываясь на полученных результатах, в качестве простейшей модели катализатора был выбран один атом золота, обладающий максимальной координационной ненасыщенностью.

Изучение изомеризации аллилбензола показало, что миграция двойной связи может проходить по трем механизмам (схема 1), среди которых для системы (аллилбензол – Au+) наиболее предпочтительным является металл аллильный механизм (1), а для системы (аллилбензол – Au-) – путь без образования интермедиата (2).

Схема 1. Механизмы миграции двойной связи аллилбензола.

В системе (аллилбензол – Au+) найденные переходные состояния отвечают более низким энергиям активации, чем в случае Au0 и Au-. Таким образом, по данным расчета, активными центрами в изомеризации аллилбензола являются Au+.

Показано, что эффективность наночастиц золота в реакции миграции двойной связи зависит от их заряда и строения, ключевую роль играют угловыe атомы на поверхности.

Литература Смирнов В.В., Николаев С.А., Муравьева Г.П. и др., Кин. и кат., 1.

2007, 48, № 2, 281.

Tkachenko O.P., Kustov L.M., Nikolaev S.A., Smirnov V.V. et al., Top.

2.

Catal., 2009, 52, 344.

УДК 54.084:544.62:[ 546.21] ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ АТТЕСТАЦИИ МАТЕРИАЛОВ СО СМЕШАННОЙ КИСЛОРОД ЭЛЕКТРОННОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ Ю. С. Охлупин Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, г. Новосибирск e-mail: ohlupin@mail.ru В настоящее время для диагностики материалов, используемых в топливных элементах, катализаторах конверсии и парциального окисления метана, в селективных мембранах для получения кислорода из воздуха и других актуальных приложениях необходимо создание новых высокоточных методик и программно-аппаратных комплексов.

В данной работе описан специально разработанный измерительно вычислительный комплекс, предназначенный для исследования транспортных свойств оксидных материалов, включая обмен и диффузию кислорода.

Продемонстрированы возможности аппаратуры для экспериментального исследования поведения электропроводности твердофазных образцов в широком диапазоне активностей кислорода PO2 в газе (10-18PO21 атм) и температуры (600-950°C) с последующей математической обработкой данных и определения коэффициентов диффузии и поверхностного обмена кислорода на примере композиционных материалов La0.8Sr0.2Fe0.7Ni0.3O3- Ce0.9Gd0.1O1.95 с различным содержанием фаз [1]. Параметры кислородного переноса (диффузия и поверхностный обмен) в образцах исследуются с помощью метода релаксации электропроводности при скачкообразном изменении активности кислорода в газе. Схема проведения эксперимента специально модернизирована для исследования оксидных материалов с высокими величинами параметров кислородного переноса. Коэффициент диффузии и константа поверхностного обмена рассчитываются путем математической обработки профилей релаксации общей проводимости по модели бесконечной тонкой пластины [2].

Основой проекта стала разработка универсального реактора с прецизионным и высокоскоростным регулированием парциального давления (активности) кислорода в газовой среде, в которой находится образец. Усовершенствованный метод регулирования давления и потока газа позволяет получать почти идеальные прямоугольные шаги PO2. Инновационные характеристики проекта обусловлены разработкой методики комбинированного режима контроля активности кислорода, включающего как напуск газа (газовых смесей) – He, O2, CO, – так и электрохимическое регулирование PO2 кислородным насосом [3].

Принцип комбинированного регулирования давления предполагает постадийный процесс смены парциального давления:

1. Напуск соответствующего газа (вне зоны прецизионного регулирования) начиная с максимального расхода газа с пошаговым понижением до входа в зону (при включенном форсированном режиме O2-насоса).

2. Переключение кислородного насоса в прецизионный режим, перевод основного напуска газа в режим фонового напуска смеси газа с малым расходом.

Входящий в состав измерительного комплекса реактор обеспечивает характеристики, недоступные традиционным устройствам для контроля парциального давления кислорода в измерительной ячейке (проточные реакторы со смесителями газов [4], реакторы с отдельным электрохимическим насосом [3]) и отвечает следующим требованиям:

высокая скорость регулирования (секунды для смены давления);

низкая величина перерегулирования;

высокая точность PO2 (до 0,002%);

широкий интервал активностей O2 (1–10-18 атм).

Таким образом, разработанный измерительно-вычислительный комплекс позволяет проводить полный цикл аттестации оксидных материалов. Измерения позволяют получить параметры диффузии и поверхностного обмена кислорода, а также удельную электропроводность при любых значениях парциального давления кислорода из интервала (10-18PO21 атм) и температурах (600-950°C).

Эти параметры в свою очередь позволяют направленно подбирать состав и морфологию катодных или иных материалов. На данный момент система проходит стадию окончательной оптимизации работы и завершения автоматизации всех этапов измерений и обработки результатов. Предлагаемый автоматизированный комплекс не имеет аналогов за рубежом и в России и, несомненно, обладает высоким потенциалом дальнейшего использования в научно-исследовательских целях.

[1] Okhlupin Yu.S., Uvarov N.F. et al. “Automated system for electrical conductivity relaxation study of solid oxide materials”, Proc. IASTED International Conf. on Automation, Control, and Information Technology, Novosibirsk, Russia, 2010 (in press).

Crank J. The mathematics of diffusion. Oxford university press, Bristol: J.W.

[2] Arrowsmith LTD., 1975, P. 44-68.

L Zh., Wang R. Solid State Ionics, V. 179, 2008, P. 1286-1290.

[3] Lane J. A., Kilner J. A. Solid State Ionics, V. 136-137, 2000, P. 997-1001.

[4] УДК 519. РАЗРАБОТКА ТРЕНАЖЁРОВ ОПЕРАТОРОВ-ТЕХНОЛОГОВ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИРТУАЛЬНЫХ МАШИН С. А. Рылов, А. Э. Софиев МГУИЭ, Москва, nauka@msuie.ru Автоматизация сложных и потенциально опасных производств требует отработку задач контроля и управления не на реальном объекте, а на его модели – физической или программной. Тренажёры могут применяться для обучения операторов-технологов и студентов, для тестирования и совершенствования графического интерфейса оператора).

Разработанный в МГУИЭ тренажёр представляет программно-технический комплекс (см. рис. 1), включающий в себя стенд с физическим объектом и автоматической системой регулирования, реализованной на промышленном контроллере, и компьютер, на котором установлена SCADA-система для отображения информации и ручного управления объектом, методическое обеспечение для практических занятий со стендом.

Рис. 1. Схема тренажёра Тренажёр может использоваться для обучения студентов – как автоматчиков, так и технологов – в учебных заведениях, на промышленных предприятиях химической, нефтехимической отрасли – для обучения операторов.

Особенностью проекта является использование бесплатных инструментальных средств и открытых протоколов, что упрощает сопряжение её частей и удешевляет разработку. Для упрощения переноса программы тренажёра и ухода от привязки к конкретному аппаратному обеспечению при построении компьютерного имитационного тренажера используется виртуальная машина – при транспортировке тренажера нет необходимости перевозить какое-либо оборудование, необходимо иметь в наличие только ”виртуальную машину” со всеми установленными компонентами тренажера.

Применение виртуальной машины также позволяет осуществить легкий возврат к начальному состоянию тренажера, независимо от тех действий, которые проводились с ним, тренажер можно устанавливать на любую операционную систему Windows, операционные системы Linux и т.д.

В настоящее время проведены научно-исследовательские работы (обзор продуктов, технологий, применяемых для разработки электронных тренажеров), ведется изготовление «макета»/«эскиза», включающего в себя создание графического интерфейса конкретного технологического блока.

Разработано методическое обеспечения цикла практических занятий с тренажёром, включающее в себя следующие темы:

– Снятие статических характеристик объекта;

– Снятие кривых разгона по каналам возмущения и регулирования.

Обработка кривых разгона и вывод передаточных функций;

– Снятие и обработка переходных процессов при подаче на объект импульсных сигналов;

– Снятие и обработка переходных и установившихся процессов при подаче на вход объекта гармонического сигнала.

В дальнейшем предполагается апробация разработанного макета электронного тренажера на различных технических средствах (в том числе и беспроводных) для разных процессов и внедрение в учебный процесс МГУИЭ и других ВУЗов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПАРНОГО МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Б. И. Седунов Российский Новый Университет, Москва 105005, ул. Радио Тел: 499-731- E-mail: Sedunov.b@gmail.com Одной из фундаментальных проблем химической технологии и биотехнологии является уточнение механизмов и параметров межмолекулярного взаимодействия. Это необходимо как для автоматизированных систем разработки новых технологических процессов, так и для автоматизации управления технологическими процессами. Межмолекулярные связи слабее химических связей, но играют значительную роль в естественных и технологических процессах, определяя агрегатное и конформационное строение веществ, формирование комплексов молекул и сложных структурных образований типа мембран. Особое значение межмолекулярные взаимодействия имеют в биологических процессах, где слабые взаимодействия между фрагментами макромолекул превращаются в мощные силы, связывающие макромолекулы друг с другом или определяющие конформацию макромолекулы.

Вопреки своей важности и широкой распространённости, межмолекулярные взаимодействия изучены недостаточно. Их детальному изучению препятствует тепловое движение молекул, скрывающее параметры слабых взаимодействий, энергия связи которых находится на уровне энергии тепловых движений. Возникла парадоксальная ситуация, когда взаимодействия элементарных частиц и галактик изучены лучше, чем повсеместно окружающие нас слабые межмолекулярные силы, играющие огромную роль в жизненно важных процессах и технологиях. Экранирующее действие теплового движения делает неэффективными методы спектрального анализа применительно к слабым межмолекулярным взаимодействиям. В распоряжении исследователя остаются только теплофизические данные, которые могли бы пролить свет на механизмы межмолекулярных связей.

Цель настоящего доклада – показать, как параметры межмолекулярных взаимодействий могут быть найдены путём компьютеризированного анализа теплофизических свойств чистых веществ. Представлен первый этап этой работы - параметры парного взаимодействия молекул в ряде исследованных реальных газов.

Анализ теплофизических свойств чистых веществ В настоящее время накоплены обширные базы данных по теплофизическим свойствам чистых веществ и их смесей. Важность их использования в научной работе, образовании и в практических разработках несомненна и постоянно растёт. Некоторые из них, такие как базы данных NIST (Национальный Институт Стандартов и Технологий, США) [1, 2], представлены в открытом онлайн доступе. В таблицах теплофизических данных скрыт глубокий смысл, который ещё ждёт своих исследователей. Так, опираясь на данные таблиц [1], автору удалось обосновать обобщение уравнения Сакура Тетроде [3, 4] и расширение диапазона его применения с одноатомных идеальных газов на многоатомные газы, жидкости и сверхкритические флюиды [5]. Обосновано применение новой переменной – Плотности Фракции Мономеров [5], родственной понятию Летучести [6], но имеющей более понятный смысл и более широкую сферу применения. Выявлено наличие в реальных газах наряду с физическими кластерами, проявляющими себя во внутренней энергии газа, виртуальных кластеров [5, 7], проявляющих себя в степенных разложениях давления.

Определение параметров парных взаимодействий в реальных газах Для феноменологических переменных: Потенциальной энергии реального газа U = E – E0 и Объёма взаимодействия Vint = RT / P – V получены термодинамически обоснованные уравнения:

U / P|T = T Vint / T|P + P Vint / P|T, U / D|T = RT2 Vint / T|D.

Здесь E и E0 – внутренние энергии реального и идеального газов, V = 1/D и RT / P – молярные объёмы реального и идеального газов при давлении P и температуре T.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 10 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.