|
|
|
|
Исследования проводятся в рамках ГК 0.414С.2009 (П696) «Компьютерное моделирование, автоматизированное управление и оптимизация электрохимических производств» ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России».
1. Актуальность и научная значимость выполнения научно-исследовательской работы, решаемые задачи.
Целями работы являются:
- разработка математического обеспечения системы автоматизированного управления электролизером производства трифторметансульфофторида (ТФФ);
- оптимизации технологических параметров процесса электрохимического фторирования метансульфохлорида (МС) с применением компьютерного моделирования;
- разработка и внедрение в учебный процесс лабораторного комплекса системы автоматизированного управления электролизером производства ТФФ;
- подготовка и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, формирование эффективного и жизнеспособного научного коллектива.
Объектом исследований является автоматизированная система в составе технологического процесса электрохимического фторирования МС, комплекса программно-технических средств, математического и алгоритмического обеспечения АСУ ТП электрохимического производства.
Предметом исследования является эффективность воздействия программно-технических средств АСУ на технологический процесс электрохимического фторирования МС.
Практический аспект актуальности работы определяется следующими факторами: большими масштабами вредных воздействий при возникновении аварий; высокой степенью реакционной способности, высокой токсичностью используемых компонентов; высокой стоимостью исходных компонентов и энергоносителей, используемых в производстве; опасностью и тяжелыми условиями труда для обслуживающего персонала.
Теоретический аспект актуальности, состоит в том, что с бурным развитием вычислительной техники появилась возможность реализации сложных алгоритмов таких, как адаптивные, экстремальные, оптимальные, с компенсацией запаздывания, нечетких и других. Реализация цифровых промышленных систем управления технологическими процессами требует пересмотра и модернизации положений и достижений теории автоматического управления в данной области.
Новизна предлагаемых подходов заключается в создании новых цифровых реализаций алгоритмов оптимального управления и оптимизации, учитывающих особенности статических и динамических характеристик технологического процесса электрохимического фторирования МС.
Решаемые задачи в ходе проекта:
- исследование технологического процесса электрохимического фторирования МС как объекта управления;
- разработка математической модели процесса как объекта управления отражающей физические и химические процессы;
- разработка компьютерной модели электролизера;
- проверка адекватности модели;
- разработка возможных вариантов алгоритмов управления;
- многокритериальный анализ систем автоматизированного управления электролизером;
-разработка и внедрение в учебный процесс лабораторного комплекса системы автоматизированного управления электролизером производства ТФФ.
2. Краткий анализ состояния исследований.
В последнее время, среди российских и иностранных ученых возрос интерес к производству трифторметансульфокислоты и её производных, которые получаются из ТФФ электрохимическим фторированием МС в безводном фтористом водороде. Несмотря на многочисленные усилия по освоению данного процесса , механизм электрохимического фторирования МС и его основные тенденции остаются не полностью изученными вследствие трудностей обращения с безводным фтористым водородом. Такой интерес к этому способу электрохимического фторирования объясняется, прежде всего, большой областью применения трифторметансульфокислоты и её производных, называемых трифлатами. К ним относятся соли, эфиры, ангидриды, амиды, имиды и другие соединения. Это жидкие или кристаллические продукты. Используются в тонком органическом синтезе для производства биологически активных продуктов – гербицидов и замедлителей роста, антивозбудительных или антиконвульсивных препаратов, лекарств, красителей. Литиевые соли используются как ионогенная добавка к электролитам литиевых химических источников тока. Трифторметансульфокислота может служить катализатором процесса изомеризации при получении высокооктановых бензинов, экстрагентом для извлечения ценных металлов из руд, компонентом электролита топливных элементов – более эффективным, чем фосфорная кислота.
Впервые метод электрохимического фторирования был разработан и запатентован американской компанией (3М Company) в 1956г. В настоящее время данная компания является крупнейшей в мире по производству фторорганических соединений.
В основу метода легли работы известного американского специалиста по химии фтора профессора Пенсильванского колледжа (США) Дж. Саймонса. Саймонс предложил радикальный механизм протекания реакции, в соответствии с которым первичный акт – это окисление фтор-иона на аноде до фтор-радикала. За окислением идет гомолитическое замещение Н-атомов до формы перфторсоединений .
3. В результате выполнения проекта будут получены следующие результаты:
- математическое обеспечение системы автоматизированного управления электролизером производства ТФФ;
- методика многокритериального анализа и синтеза систем управления;
- алгоритмы цифрового управления технологическим процессом электрохимического фторирования МС;
- проектная документация программного обеспечения системы автоматизированного управления электролизером производства ТФФ;
-лабораторный комплекс системы автоматизированного управления электролизером производства ТФФ.
|
 |
|
|
|
|
Расписание
