автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Программный комплекс для моделирования процессов получения сорбентов и катализаторов гибкого многоассортиментного производства

На правах рукописи

□03451298

Новожилова Инна Васильевна

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТОВ И КАТАЛИЗАТОРОВ ГИБКОГО МНОГОАССОРТИМЕНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.13.18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

удцдиттото ТёХЯИЧССКйХ КЗ^К

з О ОН! 2000

Санкт-Петербург 2008

003451298

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»

Научный руководитель

доктор технических наук,

профессор Чистякова Тамара Балабековна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Холодное Владислав Алексеевич

кандидат технических наук Киршин Алексей Иванович

Ведущая организация:

ООО «Научно-производственное предприятие «Экоюрус-Венто», г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится «/-/» i^UXibp^ 2008 года в часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.230.03 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)» по адресу: 190013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 26 (ауд. 61).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 190013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 26, СПбГШ(ТУ), Ученый Совет; тел. +7 (812) 494-93-75, факс +7 (812) 712-77-91, e-mail: dissovet@lti-gti.ru.

Автореферат разослан « » 2008 года

Ученый секретарь диссертационного совета д-р техн. наук, доцент

В.И. Халимон

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Производство сорбционно-каталитических материалов характеризуется многоассортиментностью и гибкостью технологических схем. Продукция производства используется в системах и устройствах жизнеобеспечения, защиты окружающей среды, при кондиционировании, в газоаналитической аппаратуре, что определяет строгие требования к процессам получения сорбентов и катализаторов, а также к качеству полупродуктов и готовой продукции. Только в России располагается более 20 предприятий, выпускающих сорбенты и катализаторы для высокоэффективной газоочистки с производительностью 1-5 тыс. тонн в год. В настоящее время, в связи с ужесточением экологических требований, проводятся интенсивные исследования свойств сорбентов и катализаторов с целью создания новых типов материалов, обладающих высокой активностью и устойчивых в работе при их эксплуатации. За период 2008-2013гг. прогнозируемые объемы производства катализаторов обеспечат получение высококачественной продукции на сумму свыше 4 млрд. руб., спрос на новые катализаторы составит около 12 тыс. тонн в год. Сложность управления и исследования свойств различных типов сорбционно-каталитических материалов обусловлена высокой стоимостью сырья, чувствительностью к возникновению брака при выборе управляющих воздействий на ключевых стадиях, разнородностью и многообразием физико-химических процессов переработки сырья и материалов (гранулирование, сушка, прокаливание, пропитка). Поэтому актуальной и экономически обоснованной является задача создания гибкой системы моделирования процессов получения сорбентов и катализаторов, настраиваемой на различные технологические схемы производства, изменяющийся ассортимент продукции, виды сырья, производительность, аппаратурное оформление и позволяющей проводить исследование как процесса в целом, так и отдельных ключевых стадий в различных режимах функционирования.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка программного комплекса для моделирования процессов получения сорбентов и катализаторов в условиях гибкого многоассортиментного производства, позволяющего на основе математических моделей (ММ) ключевых стадий решать задачу исследования процессов получения сорбентов и катализаторов в номинальном режиме функционирования, при возникновении брака, а также решать задачу перенастройки производства на новый вид продукции.

Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:

- исследованы процессы получения сорбционно-каталитических материалов; выявлены характеристики используемого сырья, оборудования; определены требования к качеству полупродуктов и готовой продукции; систематизированы типовые ситуации, связанные с нарушением показателей качества продукции, на

. ___ ________ <Г___________________/т*» ТТ\ __________ -__________ _______.. _______

иснивании чсю разраишана иаза данных (иД; ларамсрисши пришьидства, включающая технологические регламенты процессов получения различных типов сорбентов и катализаторов;

- определены особенности производства как объекта исследования и моделирования, выделены ключевые стадии; составлено формализованное описание, необходимое для построения ММ и синтеза системы моделирования;

- разработана структура системы моделирования, алгоритм перенастройки системы на различные виды сорбентов и катализаторов, аппаратурное оформление, требования к качеству материалов;

- разработана библиотека ММ ключевых стадий производства, позволяющих имитировать поведение объекта исследования в номинальном режиме, а также при возникновении брака продукции;

- обоснован выбор методов решения ММ и методов обработки экспериментальных данных для определения параметров ММ, на основании которых разработана библиотека параметров ММ, настраиваемых на различные характеристики конечных продуктов, оборудование, а также нештатные ситуации;

- проведено исследование адекватности ММ на примере производства различных типов алюмооксидных сорбционно-каталитических материалов;

- разработан программный комплекс для моделирования процессов получения сорбентов и катализаторов, позволяющий проводить исследования в различных режимах функционирования, решать задачу перенастройки производства на изменяющийся ассортимент и аппаратурное оформление;

- проведено тестирование и внедрение программного комплекса на примере действующего гибкого многоассортиментного производства материалов сорбционно-каталитического назначения.

Научной новизной диссертационной работы являются:

1) Формализованное описание процессов получения сорбентов и катализаторов, на основании которого разработаны БД характеристик сырья, оборудования, требований к качеству, включающие технологические регламенты процессов получения различных видов продукции; база знаний (БЗ) нештатных ситуаций возникновения брака.

2) Структура системы моделирования, алгоритм её перенастройки на различный вид продукции, аппаратурное оформление, требования к качеству.

3) ММ ключевых стадий производства (гранулирования, прокаливания, пропитки), позволяющие решать задачу исследования процессов получения сорбентов и катализаторов и задачу перенастройки производства.

4) Библиотека параметров Мм ключевых стадий, полученных на основании обработки и анализа экспериментальных данных, что позволяет настраивать ММ на различные виды продукции, оборудование, моделировать нештатные ситуации, связанные с возникновением брака.

5) Программный комплекс для моделирования процессов получения сорбентов И катализаторов в усдппиях гибкого многоассоптиментного производства, позволяющий исследовать различные технологические режимы производства, физико-химические свойства полупродуктов, показатели качества продукции; исследовать влияние управляющих воздействий; снизить риск возникновения брака, что способствует улучшению качества готовой продукции.

Объект исследования. Гибкое многоассортимснтное многостадийное производство сорбционно-каталитических материалов.

Предмет исследования. ММ ключевых стадий и проблемно-ориентированный программный комплекс для исследования физико-химических процессов получения различных видов сорбционно-каталитических материалов.

Методы исследования. Методы математического моделирования; методы численного решения систем алгебраических и дифференциальных уравнений; методы проектирования БД; инструментальные средства визуализации и разработки сложных программных комплексов; математические методы обработки экспериментальных данных; основы химической технологии.

Практическая ценность работы. Разработано информационное, математическое и программное обеспечение для моделирования процессов получения сорбционно-каталитических материалов. Программный комплекс внедрен на действующем многоассортиментном производстве, выпускающем продукцию сорбционно-каталитического назначения. Комплекс позволяет повысить уровень качества продукции, экономить дорогостоящие химические компоненты, необходимые для проведения исследований новых типов сорбентов и катализаторов, более рационально использовать сырьё и материалы. Комплекс может быть использован на аналогичных многоассортиментных производствах, выпускающих продукцию сорбционно-каталитического назначения.

Реализация результатов. Программный комплекс внедрен и используется в ФГУП «НКТБ «Кристалл». Результаты работы внедрены в учебный и научно-исследовательский процессы кафедры систем автоматизированного проектирования и управления, кафедры технологии катализаторов Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета).

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на Международных научно-технических конференциях ММТТ-17 (г. Кострома, 2004г.); ММТТ-18 (г. Казань, 2005г.); ММТГ-19 (г. Воронеж, 2006г.); ММТТ-20 (г. Ярославль, 2007г.); ММТТ-21 (г. Саратов, 2008г.); Второй всероссийской научно-практической конференции ИММОД-2005 (г. Санкт-Петербург, 2005г.); в Рурском университете по программе им. Леонарда Эйлера, DAAD (Германия, г. Бохум, 2007г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, в том числе получено 3 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ в Рлгпатрытр* 2 г^ятт-м опубликованы в журналах из перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и 5 приложений. Работа изложена на 197 страницах, содержит 49 рисунков и 43 таблиц. Список литературы включает 128 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, перечислены основные результаты, полученные при решении поставленных задач, дано краткое содержание работы.

В первой главе диссертационной работы представлены результаты анализа современных методов и технологий визуального моделирования химико-технологических производственных систем, а также анализа процессов получения сорбентов и катализаторов. На основе сравнительного анализа универсальных и предметно-ориентированных пакетов моделирования сложных динамических систем определены типовые блоки и требования к системам моделирования. Исследование процессов получения сорбентов и катализаторов позволило выделить особенности, основные характеристики сырья, стадий, оборудования (рисунок 1). Данное производство является гибким (возможность перестроения технологических линий) и многоассортиментным (широкая номенклатура, получение на одной технологической линии различных марок продукции), что ставит задачи перенастройки производства, связанные с переходом на новый вид продукции, тип оборудования, производительность, значения показателей качества.

Анализ существующих систем моделирования и анализ процессов получения сорбентов и катализаторов как объекта исследования и моделирования позволили обосновать выбор инструментальных средств для создания системы моделирования, обосновать её структуру, включающую: БД характеристик сырья, оборудования, требований к качеству; БЗ типовых нештатных ситуаций, связанных с возникновением брака продукции; модуль формирования и отображения технологической схемы производства, включающей всю необходимую информацию о ходе технологического процесса; библиотеку ММ ключевых стадий; библиотеку параметров ММ, настраиваемых на различные виды продукции, аппаратурное оформление и нештатные ситуации; модуль выполнения вычислительных экспериментов; модуль формирования результатов моделирования в виде таблиц, графиков и диаграмм.

Во второй главе на основе анализа процессов получения сорбционно-каталитических материалов как объекта исследования и моделирования разработано формализованное описание процесса, сформулированы задачи перенастройки и исследования гибкого многоассортиментного производства, предложены структуры БД и системы моделирования, алгоритм перенастройки системы на различный вид продукции и аппаратурное оформление.

Как объект исследования и моделирования процесс получения сорбентов и катализаторов характеризуется: выпуском продукции различного типа ТР= {ТР\, ..., ТР,„\. : ~, пКптилнпй ипменклатупы МР = (МРл.....МР-Л. г = \.то. вю=13:

•у* ' ' г ' г " г ^ 1 v а* у - а - «

многообразием технологических стадий 7"5 = {Т^..... ЩЛ. ¡ = 1М, №=15

оборудования = {Е<2\,..., £0.,}, ¡ = \,ед, е^=48; возможностью получения одного

и того же продукта из сырья разных видов = {/г5,1.....г = , /г=7 по

различным рецептурам ЯР = {&Рь ..., ЯРгр}, / = 1 ,гр, гр= 16; строгими требованиями к качеству полупродуктов 1Р = {1Р\, ..., 1Р1р], / = 1 ,гр, /р=9 и готовой продукции ЦР = {<2Р\, ..., ОРдр}, / = 1 ,чр, чр= 9; возникновением на стадиях производства нештатных ситуаций {ЯТи ..., БТц}, г = 1,$г, 57=55, связанных с нарушением показателей качества продукции.

Сырье и материалы (К?)

Гиббсит

Псевдобемит

Активный оксид алюминия

Азотная кислота

Фосфорная кислота Вода очищенная

Оксид ?:рома

X

Лабораторный анализ сырья (ГЧ'')

Насыпная масса

Влагосодержание

Фракционный состав Удельная поверхность Суммарный объем пор Механическая прочность

Содержание примесей Массовая доля основного вещества

Плотность

РН

Электропроводность

Технологическая линия (71)

Подготовительные, основные и заключительные стадии (75) подготовительные

Сушка

Помол_

Приготовление рабочих растворов основные

Смешение

Гомогенизация

Протирка

Гранулирование

Провялка

Сушка

Прокаливание

Дробление

Рассев

Пропитка

заключительные

Фасовка

Упаковка

Визуальный и автоматический контроль физико-химических свойств полупродуктов (1Р)

Влажность

Удельнаяповерхность

Плотность Температура

Влагоемкость носителя

Полнота растворения Гомогенность массы

Непрерывность нитей

Высота слоя на поддоне

Оборудование (Е0

Барабанный смеситель Двухвалковый гомогенизатор

Шаровая мельница

Вибромельница

Лопастной смеситель

Протирочная машина Планетарный гранулятор

Шнековый экструдер Тарельчатый гранулятор

Устройство для провялки Сушильный электрошкаф Конвективная

сушилка Инфракрасная сушилка

Муфельная печь

Дробильная машина

Устройство для _рассева_

Аппарат для пропитки

Весы_

Дозирующее устройство

Аппарат для упаковки

Готовая продукция

Типы продукции

(ТР)

Катализаторы

Сорбенты

Носители

X

Марки продукции

(МР)

АХФ

ПКЛ-1

КНОВ-1

ПКЛ-2

ПКМА-1

КМА-1

ШПАС-1

ОИФ-1

АФ

ВСМ-5000

АН-Г

ШАОА

ВСМ-Ш

Лабораторный анализ продукции

(вП

Гранулометрический состав Влагосодержание-

Прочность на раздавливание (на истирание) Насыпная масса Площадь удельной поверхности

Суммарный объем пор

Равновесная статическая сорбционная емкость

Сорбционная активность по целевым ингредиентам

Каталитическая активность в целевых реакциях

Технические характеристики (£Р) Механическая

Внешний вид Насыпная масса

Массовые доли компонентов

прочность Эффективность в целевом щюцессе

Рисунок 1 — Характеристика гибкого многоассортиментного производства сорбентов и катализаторов

Для решения задачи перенастройки и исследования гибкого многоассортиментного производства, на основании формализованного описания, составлены БД характеристик производства, включающие описание причин возникновения брака А? = {Д5ь ..., / = «=91, рекомендации по

управлению процессом КС = {ЯС\,..., ЯСгс}, /' = 1 ,гс, гс=92, и предложена структура предметно-ориентированной системы моделирования процессов получения сорбентов и катализаторов (рисунок 2).

Информационное обеспечение

БД рецептов, исходного сырья

БД конечных продуктов

БД технологических стадий, оборудования

БЗ нештатных ситуаций, причин возникновения брака

БД контролируемых параметров

БД промежуточных продуктов

МР, ()Р, ЕР, РЯ, Т5, 1Р\

Модуль формирования технологической схемы производства

Выбор оборудован!«

Выбор и настройка технологических параметров

¿Г КС

Расчет ММ стадий производства

Формирование рекомендаций по устранению брака

Математическое обеспечение

Библиотека ММ ключевых стадий производства

Библиотека настраиваемых параметров ММ

Библиотека методов решения ММ

Аи

Модуль выполнения вычислительных экспериментов

Модуль формирования результатов моделирования

Вывод графиков, диаграмм, таблиц значений

X.

Вывод рекомендаций по устранению брака

СИСТЕМА МОДЕЛИРОВАНИЯ

Рисунок 2 - Структура системы моделирования

Ядром системы моделирования является библиотека ММ ключевых стадий. Обобщенное описание базовых ММ представлено в виде совокупности векторов Yj = ЛХр Ц, А;, /}, где У, - вектор выходных параметров, X] - вектор входных параметров, Ц - вектор управляющих воздействий, А1 - вектор параметров ММ; < - время; у -индекс принадлежности к стадии производства (рисунок 3).

и={и„ А, и}, Щ

I г п

I«» чуд>

Р«> Ч'}

им;й'< и}<

I)< 7}„,

А={А1,А2,А3,А4} Рисунок 3 - Схема взаимосвязи параметров ММ ключевых стадий

Система моделирования позволяет решать:

1) Задачу синтеза технологической линии производства (перенастройки производства на новый вид продукции): для выпуска определенного типа ТР и марки МР продукции, заданной составом сырья га, рецептурой ЯР, требованиями к качеству др и техническим характеристикам 5Р, сформировать последовательность технологических стадий ТЯ, оборудования £0, на основе ММ определить диапазоны технологических режимов каждого из элементов технологической схемы для достижения производительности б-йзщ. при соблюдении ограничений по качеству материалов

2) Задачу исследования качества продукции на стадиях производства: на основании сформированной технологической линии ТЬ определить наилучшие управляющие воздействия на каждой стадии производства Ц£[Цт!„; Цтах] при температуре обеспечивающие заданные показатели качества полупродуктов 1Р, /Р;га1л<Г</Р,тах И ГОТОВОЙ продукции 2Л

3) Задачу исследования процессов получения сорбентов и катализаторов при возникновении брака: в случае возникновения брака 5Г, определить наиболее вероятную причину его возникновения &У, выдать рекомендации по управлению процессом ЯС и направление изменения управляющих воздействий и]теа\ для устранения брака.

Для моделирования процессов получения сорбционно-каталитических материалов разработан алгоритм перенастройки системы моделирования в зависимости от выбранного вида продукции, производительности, требований к качеству материалов (рисунок 4).

Начало ТР,МР

&ШД.

з: йр

Формирование рецептуры FS

I

Формирование Г5и£б

[17м.;

ор^у^др^

Расчёт по ММ

Э

Тип продукции ТР: катализатор. Марка продукции МР: АХФ-1.

Производительность ()„

Требования к качеству ЙР: ¡/=0,003+0,005 м; 5уд>110-103м2/кг; Р'п>«^-10Г1м3/кг;Р„>2 МПа

Формирование последовательности технологически! стадий 75 и оборудования £2

Формирование диапазонов технологических режимов и, = {Л', 0,0.7 <Л1 < 1,01/с, 1,1-19* < <?<8,3-1 Г* м'/с. Г/2={т, Р\, 10800 < т < 14400 с, 1000 < Р< 2250 Вт Рз={Тпр, Гвп}, 14400 < Тпр < 18000 с, 300 < Гвп < 520 °С К,-{тп}, 1800 < тп < 3600 с

Характеристики полупродуктов и готовой

.............../1 ллс ...

------ - - ,----

5уд-1161(Г мткг;

1'Ц=П)3.|(Г3М3/КГ;

Р.-23 МПа при №0,81/с, 6=5-10^ мэ/с, т=18000 с, Р=1500 Вт. тщ.=15000 с, ь^ ^ Гвп - 400 Т, Тд-5400 с. ^Г»»

Рисунок 4 - Алгоритм перенастройки системы моделирования

В третьей главе представлено математическое обеспечение системы моделирования процессов получения сорбционно-каталитических материалов.

Библиотека ММ ключевых стадий производства включает ММ стадии гранулирования, термических стадий сушки и прокаливания, пропитки, оказывающих наибольшее влияние на показатели качества готовой продукции. ММ описывают функционирование объекта исследования в допустимом по регламенту режиме.

Процесс гранулирования в производстве сорбционно-каталитических материалов для получения цилиндрических ¡ранул осуществляют в шнеке-грануляторе, выдавливая влажную массу через отверстия формующей головки с последующим разрезанием жгутов на приблизительно равные части.

Для стадии гранулирования формализованное описание ММ представлено в виде вектора: Уу=1\Хъ иъАи /}, где Хх={Хи; Хп; Хп={р, Ко, п, Цо, Е, с, К, Гю} -физико-механические свойства формуемого материала; Хи={ро, Тхо, сх} -технологические параметры формования; Хи={1$, (1$, Н, 0, В, (¡ф, /ф, -геометрические параметры экструдера и однозаходного шнека; б}; т],

Ть

ММ процесса гранулирования катализаторных масс в одношнековом экструдере представлена следующей системой уравнений: реологическое уравнение состояния

Л = к.уЛк = к0+и0-ехр[£/(^(Г1+273))И,/", у = л-с15-Н/Н, к>к0>0; (1) уравнение теплового баланса гранулятора

сЬ Гк

уравнение теплового баланса охлаждающей рубашки

О = О-сх 7хо - С сх Гх + КЯгМ - Тх); (3)

уравнение для расчёта давления материала, полученное путём аналитического решения уравнения движения и интегрирования результирующего выражения для скорости потока по площади поперечного сечения канала с учётом условия постоянства расхода потока:

'ту^-х-в-н-'ове.^-г.о); (4)

уравнение для расчёта давления на входе в формующую головку гранулятора,

полученное на основании уравнения Пуазейля Рг _ 6-1 , кт = , ¿/Ф=£/; (5)

уравнение для расчёта среднего времени пребывания материала в грануляторе

^ = (6)

Начальные условия: при 2=0 Г^Гю, Р=Р0, 0<г<2, г^/УпО.

Совместное решение уравнений ММ стадии гранулирования (1)-(6) позволяет пассчитать ппоилвояительностт. тятптятппя О и гпрлирр кпрма ттпрКываии<г т "а

* А ' ' --* " Ч ______"Г' ~' ' ~ —Г I . ) дм»

основе которого оценивается время периодического процесса гранулирования.

Обозначения: г[ - вязкость материала, Па-с; ко - предел текучести, Па; Цо -начальный коэффициент консистенции материала, Па-с"; Е - энергия активации вязкого течения, Дж/моль; Я - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К); Т\ -

температура материала, К; п - индекс течения; ds - диаметр шнека, м ;N - скорость вращения шнека, 1/с; Я- глубина канала шнека, м; р - плотность материала, кг/м3; с -удельная теплоемкость, Дж/(кг-°С); v - средняя скорость потока материала, м/с; К -коэффициент теплопередачи от материала к хладагенту, Вт/(м2-°С); Sx - плошадь поверхности охлаждения, м2; FK - объём канала, м3; Гхо, Тх - начальная и конечная температуры хладагента, °С; Q - производительность, м3/с; В - ширина канала, м; G -расход потока хладагента для охлаждения корпуса гранулятора, кг/с; сх - удельная теплоемкость хладагента, Дж/(кг-°С); Fp, Fg - коэффициенты, учитывающие тормозящее влияние боковых стенок канала на поток под давлением и вынужденный поток, соответственно; Кт - коэффициент гидравлического сопротивления формующей головки, м3; qr - число отверстий в формующей головке; d0 - диаметр фильеры, м; 1® - длина фильеры, м; d - диаметр гранул, м; Гю - начальная температура материала, °С; ро - начальное давление материала в канале шнека, Па; ls - осевая длина шнека, м; 9 - угол подъёма винтового канала, рад.

После формования гранулы поступают на термические стадии процесса. На стадии сушки происходит удаление из гранул формовочной воды и воды из растворов кислот, привносимых в состав гранул на стадии смешения при приготовлении формуемой массы. Стадия сушки не сопровождается кристалдохимическими изменениями компонентов гранул (для гидроксидов алюминия, силикагелей, цеолитов). При сушке происходит частичная дегидратация, затвердевание гранул и приобретение ими высокой механической прочности. Формализованное описание ММ стадии сушки представлено в виде: Y2=f{X2, U2, Á2, í}> гДе Х2={Х2и Х1Ъ Х22}, Fjc, Гвсо} - переменные, зависящие от аппаратной реализации; Х22={Щ, Щср, Щ>, Т20, Рмс, тмс, Смс} - переменные, характеризующие высушиваемый материал', ^23= {«»вс, свс. г}-параметры состояния; U2 = {т, Р};Л2={а, Р}; Y2={W, Твс, Т2].

ММ процесса сушки гранул сорбционно-каталитических материалов, интегрированная в единую систему моделирования, включает:

уравнения материального баланса по влажности продукта — = -р ■ -(W-Wn); (7)

А vuc

уравнение теплового баланса для теплоносителя (воздуха)

¿(Гве->явс-свс)=р_аЛс (г (8)

ах

уравнение теплового баланса для материала

игт. ^ s W-W„

Начальные условия: для первого периода (скорость сушки постоянна и не зависит от влажности материала) т0 = 0; Гвс(то) = Твоь Т2{то) = Т2й\ W(x0) = W0; ЙТ^кр) = Wk?; Wn = РГкр; для второго периода сушки (периода уменьшающейся скорости, на котором процесс лимитируется массопроводностью внутри влажного материала) тй =

_ . гр / ч _ Г»1 . 71 /_ Ч _ 71 , ТТГ/_ N _ ТТТ . ТТГ/' л _ ттг . ттг тгг

»■KP* 1BCV~ 1BCKP. 2Vl0J — '2КР, "VW "КР» W(%í) ~ "р,

Обозначения: W - влажность материала, %; т - время сушки, с; р - коэффициент массоотдачи, м/с; S - площадь свободной поверхности испарения, м2; VMC ~ объем, занимаемый влажным материалом, м3; 1¥0, И^кр, tfp - начальная, критическая,

равновесная влажности материала, %; 7вс- температура воздуха в сушильной камере, °С; «вс _ масса воздуха, кг; свс - теплоемкость воздуха, Дж/(кг-°С); Р - мощность электрошкафа, Вт; а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-°С); - площадь поверхности теплопередачи, м2; Т% - температура материала, °С; тмс - масса материала, кг; смс - удельная теплоемкость, Дж/(кг-°С); г - удельная теплота испарения влаги, Дж/кг; 7всо, Твскр - начальная температура воздуха в сушильной камере в первом и втором периодах сушки соответственно, °С; Тга, Г2кр - начальная температура материала в первом и втором периодах сушки соответственно, °С.

На термической стадии прокаливания осуществляется разложение компонентов гранул и изменение кристаллической структуры материала. Стадия прокаливания определяет конечные прочностные, структурные, сорбционные и каталитические свойства готовых гранул. Формализованное описание стадии прокаливания представлено в виде: У3=ДХ3, £/3, Л3, /}, где Х3={Х1Ъ Х32, Х33}, Х3,={Ртп, Твпо, Рп) - переменные, зависящие от аппаратной реализации; Хц={Тт Рмп, тмп, смп. С®} - переменные, характеризующие материал-, Х^={тт, сВп} - параметры состояния; С/з={тщ., Тш};А3={к0,Е, Нг, М)\

ММ процесса прокаливания сорбционно-каталитических материалов содержит: уравнения для определения показателей качества сорбентов, катализаторов, носителей

Уп =¿03 -№>1 +6ч -/'Х*« ■ТВП +Ь72 -Ттг), (10)

Рш =%-(Со1+с„^ + с21-/2)(с02+с12-Гвп+сг2Твп2), (11)

для сорбентов и носителей 5уд = а03 • (о01 + оц • г)(а03 + ап • Гш), (12)

для катализаторов 5уД = а03 • (а01 + аи ■ ')(аоз + "и ' ^вп + ап ' ^вп ); (13) уравнения для определения температур среды Твп и материала Т3

<1(Тт-Щп-ст) = Рп ,(Гю _Гз); (14)

^ ~Смп) =ап •^•(Гю-Г3)-и-Кш-Нг. (15)

Пример реакции разложения на стадии прокаливания для алюмооксидных катализаторов: 2А1(ОН)3 —Ь->А1203+ЗН20. Уравнения для определения скоростей изменения концентраций веществ, участвующих в реакции:

И' = А,-С2А1(0Н)3; ¿СД1(ОН)з/Л = -2-™; =к0-ехр[-Е/(Я-(Тт+273))]. (16)

Начальные условия: при Тпро=0; С,{тпро)=С,°; 7вп(тпро)=Тппо; Тз^про^Тзо, 0<Г<тПр. Обозначения: Уп - суммарный объем пор, м7кг; Рт - механическая прочность, Па; 5уд - удельная поверхность, м2/'кг; М={а0ь оц, а0г, а12, ап, айз, »оь ¿>и, ¿2Ь ¿02, ¿12. Ьп> ¿оз. Сои Сц, С21, с02, Си, С22. с0з} - вектор эмпирических коэффициентов; Тви -температура прокаливания, °С; тш ~ масса воздуха, кг; сВп - теплоемкость воздуха, Дж/(кг-°С); Ра - мощность муфельной печи, Вт; ап - коэффициент теплоотдачи,

П.Т./Л»2 Г? ----- „„„„_.,..2. т -----------

ии - 1 111 — и.111 ■' I"'■!■' 1ЬШ1и11Ъ»рЬДи*1Г1, 1Т1 , I 3 —

материала, °С; тмп - масса материала, кг; емп - удельная теплоемкость, Дж/(кг-"С); Умп ~ объем, занимаемый материалом, м3; Нг - тепловой эффект реакции, Дж/моль; С,° - начальная концентрация г-го компонента, моль/м3; ко - предэкспоненциальный множитель для расчета константы скорости реакции к\, м3/(моль-с); Е - энергия

активации, Дж/моль; Тщ. - время прокаливания, с; ТВПо - начальная температура прокаливания, °С; Т30- начальная температура материала, °С.

Для решения ММ стадии гранулирования (1)-(6), ММ термических стадий сушки (7)-(9) и прокаливания (10)-(16) использован метод Рунге-Кутта.

ММ стадии пропитки позволяет рассчитывать распределение концентрации активного компонента по грануле носителя, что дает возможность судить о равномерности пропитки. Формализованное описание ММ стадии пропитки представлено в виде У4=ДХ4, 114, Л4, г}, где Х4={Х4и Х42}, Х41={т, Уп, /и /0, О) -переменные, характеризующие носитель; Х42={Со, Ср, Ко} - параметры, характеризующие раствор активного компонента'. {/4={тп}; Л4=ф}; У4={С, у}.

Если в исходном состоянии носитель свободен от раствора, то процесс пропитки можно разделить на два периода: период капиллярной пропитки /к и период диффузионной пропитки /д (тп=/к+/д). В период капиллярной пропитки происходит последовательное заполнение пор носителя жидкой фазой. Перенос компонента осуществляется путем конвекции (объемного переноса раствора) и путем диффузии. Процесс переноса активного компонента в период капиллярной пропитки рассмотрен на примере цилиндрического капилляра.

Уравнение переноса активного компонента в период капиллярной пропитки

^С+а) = _8_1с у_п 8С\ 0</</к, 0<х<0,5-{]. (17)

81 &с{ дх)

Начальное условие: при *=О С(х, !)=().

Граничные условия: при х=0 С(х, /)=0,; прих=0,5-^ у-а + И-дС/дх-О.

В период диффузионной пропитки происходит насыщение зерна активным компонентом и перераспределение компонента, внесенного при капиллярной пропитке. Уравнение переноса в период диффузионной пропитки

= (18)

81 дх2

Начальное условие: при /= /к С(х, /)=Ск-

Граничные условия; прих=0 С(х, /)=С0; прих=0,5-й/ Б-дС/дх =0.

Уравнение для определения концентрации сорбированного компонента а

а=а/Уп, а = У0-(С0 -СР)/т + СР -Уп •(/, -/0). (19)

Если носитель в исходном состоянии насыщен чистым растворителем (для предотвращения растрескивания зерен носителя при пропитке), то процесс пропитки

V» П лилшиииши и ии^ил 1

только период диффузионной пропитки.

Обозначения: С - концентрация раствора, моль/м3; х - глубина пропитки, м; V -скорость перемещения подвижной границы пропитки по капилляру, м/с; В -эффективный коэффициент диффузии активного компонента в пористой среде; Со, СР, Ск - начальная, равновесная, после периода капиллярной пропитки концентрации

пяггпппя ул — пбърм пягтяппя м — }Т<^ПТ1ТС.1Я. КГ' — ЛОЛЯ П0ПС50Г0

пространства носителя, недоступная для компонента;^ - степень заполнения объема пор чистым растворителем до контакта с раствором; у - равномерность

распределения раствора по грануле носителя (при равномерное распределение, при\|/»1 неравномерное).

Совместное решение уравнений ММ стадии пропитки (17)-(19) позволяет оценить степень пропитки носителя раствором активного компонента, что позволяет определить время пропитки для обеспечения равномерного распределения. Для решения ММ стадии пропитки (17)-(19) использован метод конечных разностей.

Таким образом, разработана библиотека базовых ММ ключевых стадий производства, позволяющих проводить исследования процессов получения сорбентов и катализаторов в допустимом по регламенту режиме. ММ адаптивны к аппаратурному оформлению процесса, характеристикам сырья, виду конечной продукции. Адекватность ММ ключевых стадий проверена для различных типов алюмооксидных сорбционно-каталитических материалов: алюмофосфатного сорбента АФ, алюмохромфосфатного катализатора АХФ, носителя шарикового активного оксида алюминия ШАОА (таблица 1-3). Адекватность ММ подтверждена выполнением условия адекватности по критерию Фишера ]?>

Таблица 1 - Исходные данные для проверки адекватности ММ

Стадия Материал Параметры материала Технологические параметры Конструкционные параметры

Гранулирование АФ р=1950 кг/м3; Ко=60000 Па; «=12 0,7<ЛГ<1 1/с, Т10=25 иС 1,1 мо-'^з,33-Ю"6 м3/с; <¿5=0,12 м; Я-7,0-10"3м; 6=17°

АХФ р=2250 кг/м3; кц=75500 Па; «=10

Сушка АФ, АХФ 0 %; Г20=20 "С; <#=510 Зм; /иМсо=47,5 кг 0<т<21600 с, 1000<Р<2250 Вт Объем камеры 0,215 м3

Прокаливание АФ Сншэ=1,2 %масс., Ср2О5=7,0 %масс. 0<тпр<18000 с, 400<7вп<800°С, Ат=4000 Вт Объем камеры 0,130 м3

АХФ Сююз=0,4 %масс., Ср2О5=7,0 °/омасс.; Ссйоз=Ю,0 %масс. 0<тш><18000 с, 200<ГВп<6000С, Рп=3200 Вт Объем камеры 0,130 м3

Пропитка АХФ ¿=5-10"3м; Уп= 0,3-Ю-3 м3/кг 0<тп<3300 с Рабочая емкость 0,4 м3

Таблица 2 - Результаты статистической обработки экспериментальных данных

Стадия Материал Пара метр Среднее значение J Дисперсия среднего 5с2р Остаточная дисперсия Критерий Фишера Табличное значение F^

Гра-нули-рова-ние АФ тт 34 "С 11,95 0,90 13,21 3,26

л(Л0 3,96 кПа-с 14,88 1,36 10,97 3,49

АХФ тт 31 иС 12,81 2,12 6,06 3,26

ц(Ю 4,71 Klla-c 25,40 1,77 14,4и i, 4У

Сушка АФ U т) 105 ÜC 662,54 13,30 49,82 3,52

W(-z) 19% 91,50-Ю"4 2,47-10"4 37,05 3,52

АХФ 7-2(1) 97 "С 854,65 35,82 23,86 3,52

Щх) 19% 76,65-10^ 1,88-Ю"4 40,81 3,52

Прокали вание А А Л.ХК 5уд(тпр) 2,09-105 м^/кг 5619,69-10" 606,86-10° 9,26 2,57

ir \ ' minp; Л ЛЛЛЛ m fia в С0.1Л-/ IV/ 1 ПП.ЛГГ1 1, / / 1и 1 1 п / 1 ОП

ím(tnp) 3,14 МПа 0,078 0,004 19,50 2,29

АХФ 5уд(тпр) I.II-IO'M'Vki 94,96-106 23,85-10° 3,98 2,29

Fn(tnp) 0,0003 м3/кг 4,37-10"' 0,45-10"' 9,63 2,08

^(Тпр) 1,90 МПа 4,21-10"' 1,43-10"3 2,94 2,29

Пропитка АХФ С(х) 7 %масс. 9,37 0,18 52,06 3,34

и

о

£ еЗ

40 38 36 34 32 30 28 26 24

• Ш1

! « ■

■Л и X X

\> V

и к -

&

■ А » • А

X I

0

1,2

20 15 10 5 0

В £

ОД 0,4 0,6 0,8 1 Скорость вращевия шнека, 1/с

--Тр ра£ч., АФ —расч-, АХФ -1], расч., АФ ----п,расч.,

■ Т1Я эксп., АФ ч Т^зксп., АХФ * п. л к сп.. Л ф » ||,экеп.,

АХФ

АХФ

г

о

ег

#

~Т2 »расч.. Тг , эксп.

---ю

5000 МО* 1,5*104 2-104 2,5-Ю4 Время, с

АФ--, расч.. АХФ -¡V, расч.. АФ ----В', расч., АХФ

,АФ « Т2 , эксп., АХФ 1 ¡4*. эксп . АФ • !!'. чксп.. АХФ

„ 2,5-10' "в

б

е

й 1,5-105

о»

ва

о

а

я

1-10

г £

А

к X X х X X

х х • • -

• «

0,00045 п

Ъ

I

0,0004 "3 К вас о

0,00035 й, г в

о

чя

0,0003

К

А

0,00025

1-10 1,5-10 2-10' Иремя, с

£

£

и

в

«

Г

4» Я

в й

12 10 8 6 4 2 0

Х%

ХЧ »V \< >

ч ч

к \ \ >

ч ■ >

;:уд эксп., АФ прн Г3 =- 700 с ~ расч., АФ при Г3~700 !С ' У . эксп., АФ при Г - 700 °С

УД'

расч., АХФ прн Г - 500 "С

УД'

эксп., АХФ при Т3 - 500 С расч., АХФ при Тъ - 300 °С

Уп. эксп., Л\Ф прн Г? ~ 500 СС

0,0005 0,001 0,0015 Глубина, м

0,002

-С(л), расч., АХФ прн Г=3300 с - - С\х), расч., АХФ при г 1500 с С(х), эксп., АХФ при Г = 3300 с * С(х), эксп., АХФ прн Ш0 с

Для моделирования процессов получения сорбентов и катализаторов в нештатных ситуациях, связанных с возникновением брака продукции, разработана библиотека параметров базовых ММ, настраиваемых на различный вид продукции, а также параметров, моделирующих нештатные ситуации. Нештатные ситуации разделены на следующие типы: нарушение размеров и формы гранул, несоответствие гранул требованиям к фазовым (кристаллохимическим) и структурно-прочностным характеристикам, нарушение требований к показателям качества, контролируемых визуально. Моделирование причин нештатных ситуаций осуществляется изменением параметров базовой модели: управляющих воздействий I//, входных параметров объекта А}; коэффициентов функциональной модели А] по отношению к номинальным значениям, хранящимся в библиотеке параметров ММ (Таблица 4).

Таблица 4 - Пример настраиваемых параметров ММ, позволяющих моделировать нештатные ситуации

Стадия Нештатная ситуация Причины ситуации Настраиваемые параметры ММ Рекомендации по устранению брака

Гранули рование Потеря производительности Увеличение сдвиговых деформаций материала (когезионный разрыв) ^11={ко, п, ро} Уменьшить скорость вращения шнека

Повышенная температура материала Разогрев корпуса экструдера Увеличить расход хладагента

Сушка Повышенная влажность гранул Гранулы, поступающие на сушку, имеют повышенную начальную влажность Увеличить продолжительность сушки

Прокаливание Несоответствие структурно-прочностных характеристик Нарушение режимов прокаливания ^3={ТПР, Твп} Увеличить время и(или) температуру прокаливания

Пропитка Неравномерность пропитки гранул по диаметру Отклонение от режимов пропитки Увеличить время пропитки

Неравномерность структурных свойств гранул Хи={Уп} Увеличить время и(или) температуру прокаливания

Слипание гранул (наличие «лишнего» раствора) Излишнее количество раствора для поопитки хп=т Откорректировать время пропитки

Недостаточная продолжительность пропитки С/4={Тп> Увеличить время пропитки

Таким образом, разработана библиотека параметров ММ, настраиваемых на различные характеристики сырья, конечных продуктов, оборудование, а также параметров ММ, настраиваемых на моделирование причин нештатных ситуаций, связанных с браком сорбционно-каталитических материалов, что необходимо для решения задачи обучения производственного персонала.

В четвертой главе приведено описание программного обеспечения системы моделирования. Отражены результаты тестирования и практической реализации программного комплекса для моделирования процессов получения различных типов сорбционно-каталитических материалов в различных режимах функционирования. Обоснован выбор среды разработки программного обеспечения, описаны интерфейсы программного комплекса в соответствии со структурой системы моделирования. Приведены результаты внедрения программного комплекса в производство.

Проведено исследование показателей качества, а также анализ влияния управляющих воздействий на ключевых стадиях по ММ для следующих материалов: катализатора АХФ, сорбента АФ, носителя ШАОА. При исследовании процесса получения катализатора АХФ с помощью разработанного программного комплекса заданы следующие требования к качеству гранул: d=0,003-Ю,005 м; 5уд>110-103 м2/кг; Кп>0,3-10-3 м3/кг; Р„>2 МПа. При расчёте ММ ключевых стадий получены следующие результаты: ¿=0,005 м; 5уд=116-Ю3 м2/кг; Кп=0,3-10~3 м3/кг; Рш=2,5 МПа, распределение активного компонента Сг20з в катализаторе равномерное, что удовлетворяет исходным требованиям к качеству катализатора. Расчётные значения параметров достигаются при следующих значениях управляющих воздействий: N=0,8 1/с, <7=5-10"6 м3/с,г=18000 с, />=1500 Вт, Тщ> = 15000 с, Гвп = 400 °С, тп = 5400 с. При исследовании процесса получения сорбента АФ заданы требования: ¿=0,001-Ю,005 м; 5уД>250-103 м2/кг; Fn>0,4-10~3 м3/кг; Р^Ъ МПа. При расчёте ММ получены результаты: ¿/=0,005 м; 5уд=316-103 м2/кг; Гп=0,4-10~3 м3/кг; Рт=Ъ МПа. Расчётные значения параметров достигаются при значениях управляющих воздействий: N= 0,7 1/с, G=5-10~6 м3/с,г-=12000 с, Р=1500 Вт, тпр = 7200 с, ГВп = 500 °С. При исследовании процесса получения носителя ШАОА заданы следующие требования: d=0,001-Ю,003 м; 5уД>270-103 м2/кг; Кп>0,5-10"3 м3/кг; Р^ МПа. При расчёте ММ получены результаты: ¿=0,003 м; 5УД=290-103 м2/кг; Fn=0,6-10~3 м3/кг; ?т=3 МПа. Расчётные значения параметров достигаются при АН),8 1/с, G= 7-Ю"6 м3/с, г =9000 с, Р=1400 Вт, Тпр = 10800 с, Гвп = 600 °С. Проведенное исследование показало, что наибольшее влияние на показатели качества сорбционно-каталитических материалов, используемых для целей газоочистки, оказывают время пребывания материала и температура на ключевых стадиях производства.

Результаты тестирования и внедрения программного комплекса подтвердили его работоспособность и возможность использования для решения задачи синтеза

тдауилялгштвлглй mmini нллгготтлт>оо»1п гтлиолплп гглтптапггг; 17

л.ДА jivwav^wwuuii/i iijjvi^bvvuu iiw«i> iwmw vvj/uviliuu (1

катализаторов, а также для обучения операторов-технологов управлению технологическим процессом при возникновении брака.

Программный комплекс внедрен для выполнения исследовательских работ в ФГУП «Научное конструкторско-технологическое бюро «Кристалл», разрабатывающее новые виды сорбционно-каталитических материалов и внедряющее новые технологии в производства России. Программный комплекс используется в учебных процессах кафедры САПРиУ и кафедры технологии катализаторов СПбГТЩТУ). Программный комплекс, при надлежащих настройках, может быть использован на различных производствах сорбционно-каталитических материалов.

выводы

1. Проведено комплексное исследование научных и прикладных проблем для анализа физико-химических процессов получения сорбционно-каталитических материалов, а также оценки показателей качества продукции в условиях гибкого многоассортиментного производства с применением современной методики математического моделирования, численных методов и комплексов программ.

2. Разработано формализованное описание производства сорбентов и катализаторов, необходимое для построения ММ и синтеза единой системы моделирования.

3. Сформирована структура системы моделирования, выделены основные её компоненты: информационное обеспечение, математическое обеспечение, модуль формирования технологической схемы производства, модуль выполнения вычислительных экспериментов, модуль формирования результатов моделирования. Разработан алгоритм перенастройки системы моделирования на различные виды продукции, аппаратурное оформление и требования к качеству материалов.

4. Разработано информационное обеспечение для системы моделирования, включающее БД рецептур (16) и исходного сырья (7), БД конечных продуктов (13), БД технологических стадий (15) и оборудования (48), БД контролируемых параметров (9), БД промежуточных продуктов (15), БЗ нештатных сшуаций (55), причин (91) возникновения брака и рекомендаций (92) по его устранению.

5. Разработано математическое обеспечение, включающее: библиотеку ММ ключевых стадий (гранулирования, сушки, прокаливания, пропитки), позволяющую проводить исследования процессов получения различных типов сорбентов и катализаторов в допустимом по регламенту режиме; библиотеку параметров ММ, настраиваемых на различные характеристики сырья, конечных продуктов, оборудование, нештатные ситуации, а также библиотеку методов решения ММ.

6. Проведено исследование адекватности ММ экспериментальным данным на примере алюмооксидных материалов (алюмохромфосфатного катализатора АХФ, алюмофосфатного сорбента АФ, носителя шарикового активного оксида алюминия ШАОА). Для количественной оценки адекватности использовано условие адекватности по критерию Фишера.

7. Разработан программный комплекс для моделирования процессов получения сорбентов и катализаторов гибкого многоассортиментного производства, позволяющий решать ^адачу перенастройки производства на новый вид ^орбциокно-каталитических материалов, задачу исследования качества продукции на ключевых стадиях производства, задачу исследования процессов получения сорбентов и катализаторов при возникновении брака.

8. Проведено тестирование программного комплекса на примере получения алюмооксидных катализаторов и сорбентов. Результаты тестирования подтвердили работоспособность программного комплекса и возможность его использования для исследования процессов получения сорбентов и катализаторов, а также для обучения операторов-технологов управлению технологическим процессом, что позволяет снизить риск возникновения брака и способствует улучшению качества готовой

продукции. Программный комплекс внедрен для выполнения исследовательских работ в ФГУП «НКТБ «Кристалл», а также используется в учебных процессах кафедры САПРиУ и кафедры технологии катализаторов СПбГТИ(ТУ).

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Новожилова, И.В. Система поддержки принятия решений в многокритериальных задачах / И.В. Новожилова, Т.Б. Чистякова, Р.В. Антипин // Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-17): сб. тр. XVII Междунар. науч. конф., 1 - 3 июня 2004г.- Кострома, 2004,- Т. 10.- С. 64-66.

2. Новожилова, И.В. Автоматизированный выбор и расчет грануляторов для многоассортиментного производства катализаторов / И.В. Новожилова, Т.Б. Чистякова, Ю.И. Шляго // Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-18): сб. тр. XVIII Междунар. науч. конф., 31 мая - 2 июня 2005г.- Казань, 2005 - Т. 9.-С. 167-169.

3. Чистякова, Т.Б. Имитационное моделирование нештатных ситуаций гибкого многоассортиментного производства гранулированных пористых материалов / Т.Б. Чистякова, И.В. Новожилова, Ю.И. Шляго // Имитационное моделирование. Теория и практика (ИММОД-2005): сб. тр. Всерос. II научно-пракг. конф., 19 - 21 октября 2005г.-С.-Петербург, 2005.-Т. 2,- С. 169-173.

4. Новожилова, И.В. Компьютерный тренажер для операторов гибкого многоассортиментного производства сорбционно-каталигаческих материалов / И.В. Новожилова, Т.Б. Чистякова, Ю.И. Шляго // Известия Орёл ГТУ- Орёл: ОрёлГТУ, 2005.-№2(8).-С. 35-40.

5. Чистякова, Т.Б. Информационные технологии в системах управления гибким многоассортиментным производством сорбционно-каталигаческих материалов / Т.Б. Чистякова, И.В. Новожилова, Ю.И. Шляго, Г.В. Кузнецова // Информационные технологии моделирования и управления.- Воронеж: ООО Изд-во «Научная книга», 2005,- №6(24).- С. 903-910.

6. Чистякова, Т.Б. Технология разработки математических моделей для управления гибким многоассортименгным производством сорбционно-каталигаческих материалов / Т.Б. Чистякова, И.В. Новожилова, Ю.И. Шляго, Ю.Е. Юдинцева II Информационные технологии моделирования и управления.- Воронеж: ООО Изд-во «Научная книга», 2005,- №6(24).- С. 910-919.

7. Свидетельство об официальной регистрации профаммы для ЭВМ 2006610986 Рос. Федерация. Система моделирования ключевых стадий гибкого многоассортиментного производства сорбционно-каталигаческих материалов / Т.Б. Чистякова, Ю.И. Шляго, И.В. Новожилова, Г.В. Кузнецова, Л.В. Гольцева, Ю.Е. Юдинцева. -№2006610151; заявл. 23.01.2006; зарег. 16.03.2006.

8. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2007613432 Рос. Федерация. Программный комплекс для обучения операторов управлению стадией пропитки гибкого многоассортиментного производства сорбентов и катализаторов / Т.Б. Чистякова, И.В. Новожилова, Г.В. Кузнецова, Ю.И. Шляго.-№2006612347; заявл. 15.06.2007; зарег. 15.02.2007.

9. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2008612453 Рос. Федерация. Тренажерный комплекс для обучения операторов-технологов гибкого многоассортиментного производства гранулированных пористых материалов из тонкодисперсных частиц сорбентов и катализаторов / Т.Б. Чистякова, И.В. Новожилова, Ю.И. Шляго, A.C. Пепоева, Г.В. Кузнецова. - №2008611542; заявл. 11.04.2008; зарег. 20.05.2008.

10. Новожилова, И.В. Структура комплекса для обучения управлению производством гранулированных пористых материалов / И.В. Новожилова, Т.Б. Чистякова, Ю.И. Шляго // Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-19): сб. тр. XIX Междунар. науч. конф., 30 мая - 2 июня 2006г.- Воронеж, 2006.- Т. 10,- С. 104-107.

11. Новожилова, И.В. Математические модели ключевых стадий гибкого многоассортиментного производства сорбентов и катализаторов / И.В. Новожилова, Т.Б. Чистякова, Ю.И. Шляго, Е.А. Власов, Н.В. Мальцева // Каталитические процессы и катализаторы. Межвуз.сб.науч.тр,- СПб., СПбГТИ(ТУ), 2006. - С.97-103.

12. Чистякова, Т.Б. Учебно-методический комплекс для дистанционного исследования химико-технологических производств в реальном времени / Т.Б. Чистякова, И.В. Новожилова, А.Б. Иванов, Р.В. Антипин, Е.Б. Назарова // Сборник материалов Всероссийского конкурса инновационных проектов аспирантов и студентов по приоритетному направлению развития науки и техники «Информационно-телекоммуникационные системы» / Под ред. А.О. Сергеева. - М.: ГНИИ ИТТ «Информика», 2006 - С. 157-158.

13. Новожилова, И.В. Тренажер оператора для обучения управлению на стадии гранулирования производства сорбентов и катализаторов / И.В. Новожилова, Т.Б. Чистякова, Ю.И. Шляго, A.C. Пепоева // Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-20): сб. тр. XX Междунар. науч. конф., 28 мая - 1 июня 2007г.-Ярославль, 2007 - Т. 7.- С. 239-242.

14. Чистякова, Т.Б. Программный комплекс для обучения операторов управлению стадией пропитки гибкого многоассортиментного производства сорбентов и катализаторов / Т.Б. Чистякова, И.В. Новожилова, Ю.И. Шляго, Г.В. Кузнецова // Системы управления и информационные технологии. - 2007 - №1.2 (27). -С. 299-304.

15. Новожилова, И.В. Алгоритм обучения операторов гибкого многоассортиментного производства катализаторов / И.В. Новожилова, Т.Б. Чистякова, Ю.И. Шляго, A.C. Пепоева // Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-21); сб. хр. XXI Междунар. науч. конф., 27 - 30 мая 2008г.~ Саратов, 2008,- Т. 5 - С. 266-268.

08 ЮП8гЧяг 1 ЙП_йпотттT/Tf „с*--------и,________ -

—""" «wmiOT московский пр., 2о

Введение.

1 Анализ современных методов и технологий визуального моделирования химико-технологических производственных систем.

1.1 Классификация и обзор современных инструментальных средств моделирования систем.

1.1.1 Сравнительный анализ языков имитационного моделирования.

1.1.2 Универсальные и предметно-ориентированные пакеты имитационного моделирования.

1-13 Сравнение пакетов имитационного моделирования и языков программирования.

1.1.4 Современные подходы к визуальному моделированию сложных динамических систем.

1-2 Характеристика гибкого многоассортиментного производства сорбционно-каталитических материалов.

1.2.1 Особенности процессов получения сорбентов и катализаторов.

1.2.2 Классификация технологических стадий производства.

1.3 Выводы по главе 1.

2 Структура, алгоритм функционирования и перенастройки системы моделирования процессов получения сорбентов и катализаторов.

2.1 Технологический процесс получения сорбционно-каталитических материалов как объект исследования и моделирования.

2.2 Структура системы моделирования процессов получения сорбционно-каталитических материалов.

2.3 Алгоритм перенастройки и функционирования системы моделирования.

2.4 Информационное обеспечение системы моделирования.

2.4.1 Обоснование выбора средств разработки информационного обеспечения.

2.4.2 Информационно-справочная подсистема.

2.5 Выводы по главе 2.

3 Математическое обеспечение системы моделирования процессов получения сорбционно-каталитических материалов.

3.1 Библиотека математических моделей ключевых стадий производства сорбционно-каталитических материалов.

3.1.1 Математическая модель стадии гранулирования.

3.1.2 Математическая модель стадии сушки.

3.1.3 Математическая модель стадии прокаливания.

3.1.4 Математическая модель стадии пропитки.

3.2 Библиотека методов и алгоритмов решения математических моделей.

3.3 Библиотека параметров математических моделей ключевых стадий производства сорбционно-каталитических материалов.

3.4 Проверка адекватности математических моделей.

3.5 Выводы к главе 3.

4 Тестирование и внедрение программного комплекса для моделирования процессов получения сорбентов и катализаторов.

4.1 Программное обеспечение системы моделирования процессов получения сорбционно-каталитических материалов.

4.2 Результаты внедрения программного комплекса на действующем производстве.

4.3 Выводы к главе 4.

Выводы.

В настоящее время, в связи с остро поставленной проблемой экологии окружающей среды, развитие химико-технологических производственных систем направлено на создание безотходных, эксплуатационно и экологически безопасных технологий, оснащенных надежными программными комплексами моделирования различных технологических процессов, автоматизированными системами управления и информационно-обучающими системами для подготовки персонала. Создание программно-вычислительных комплексов на основе математических моделей различных физико-химических процессов для прогнозирования и оценки показателей качества продукции, управления технологическими процессами, определения наилучших технологических режимов, исследования технологий получения новых видов материалов является сегодня одним из динамично развивающихся направлений химической технологии.

Особенно важным является решение этих вопросов для производственных химико-технологических линий, имеющих сложную, гибкую, многостадийную производственную структуру, к которым, в частности, относится синтез широкой номенклатуры сорбционно-каталитических материалов, принадлежащих к важному классу химических материалов и имеющих актуальный ассортимент- Эффективностью сорбционно-каталитических материалов определяется уровень энергетических, материальных и капитальных затрат, экология производства, новизна и мировая конкурентоспособность. Представители данного класса — адсорбенты, катализаторы, химические поглотители, осушители и другие материалы являются основой устройств жизнеобеспечения и защиты окружающей среды, используются при кондиционировании, в газоаналитической аппаратуре, что определяет строгие требования к организации системы обеспечения качества не только конечных, но и промежуточных продуктов многостадийного производства. Только в России располагается более 20 предприятий, выпускающих сорбенты и катализаторы для высокоэффективной газоочистки с производительностью 1-5 тыс. тонн в год. В настоящее время, в связи с ужесточением экологических требований, проводятся интенсивные исследования свойств сорбентов и катализаторов с целью создания новых типов материалов, обладающих высокой активностью и устойчивых в работе при их эксплуатации. За период 2008-2013гт. прогнозируемые объемы производства катализаторов обеспечат получение высококачественной продукции на сумму свыше 4 млрд. руб., спрос на новые катализаторы составит около 12 тыс. тонн в год.

Исходя из этого, наиболее важным направлением при разработке технологии опытно-промышленного производства новых сорбционно-каталитических материалов становится исследовательская деятельность с целью создания материалов, обладающих высокой активностью и устойчивых в работе при их эксплуатации. Сложность управления и исследования свойств различных типов сорбционно-каталитических материалов обусловлена высокой стоимостью сырья, чувствительностью к возникновению брака при выборе управляющих воздействий, разнородностью и многообразием физико-химических процессов переработки сырья и материалов. Чаще всего рассматривают наиболее проблемную и важную (ключевую) стадию производства. При этом одной из важнейших задач является обработка и анализ экспериментальных данных, что зачастую представляет серьезную проблему из-за большого объема данных, сложных методов их обработки и интерпретации результатов. В связи с этим актуальным представляется создание математических моделей и программных средств для исследовательских целей, а затем и для управления технологической линией на отдельных стадиях, что позволяет повысить информативность и эффективность процесса.

Для опытно-промышленного многоассортиментного производства сорбционно-каталитических материалов с гибкой перенастраиваемой технологией, существенной становится проблема синтеза технологической линии при переходе на новый вид продукции, которая часто сопровождается изменениями технологической схемы производства и приводит к вынужденным простоям из-за переналадки оборудования. В связи с этим, важной задачей является разработка гибкой информационно-технологической системы, адаптивной по отношению к различным видам продукции одного класса.

Учитывая вышеизложенное, можно утверждать, что разработка и внедрение в опытно-промышленную эксплуатацию системы моделирования процессов получения сорбентов и катализаторов, настраиваемой на различные технологические схемы производства, изменяющийся ассортимент продукции, виды сырья, производительность, аппаратурное оформление и позволяющей проводить исследование как процесса в целом, так и отдельных ключевых стадий в различных режимах функционирования является актуальной и экономически обоснованной задачей. и

Таким образом, целью диссертационной работы является разработка программного комплекса для моделирования процессов получения сорбентов и катализаторов в условиях гибкого многоассортиментного производства, позволяющего на основе математических моделей ключевых стадий решать задачу исследования процессов получения сорбентов и катализаторов в номинальном режиме функционирования, при возникновении брака, а также решать задачу перенастройки производства на новый вид продукции.

Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи: исследованы процессы получения сорбционно-каталитических материалов; выявлены характеристики используемого сырья, оборудования; определены требования к качеству полупродуктов и готовой продукции; систематизированы типовые ситуации, связанные с нарушением показателей качества продукции, на основании чего разработана база данных (БД) характеристик производства, включающая технологические регламенты процессов получения различных типов сорбентов и катализаторов; определены особенности производства как объекта исследования и моделирования, выделены ключевые стадии; составлено формализованное описание, необходимое для построения математических моделей и синтеза системы моделирования; разработана структура системы моделирования, алгоритм перенастройки системы на различные виды сорбентов и катализаторов, аппаратурное оформление, требования к качеству материалов; разработана библиотека математических моделей ключевых стадий производства, позволяющих имитировать поведение объекта исследования в номинальном режиме, а также при возникновении нештатных ситуаций, связанных с нарушением показателей качества; обоснован выбор методов решения математических моделей и методов обработки экспериментальных данных для определения параметров, на основании которых разработана библиотека параметров математических моделей, настраиваемых на различные характеристики конечных продуктов, оборудование, нештатные ситуации; проведено исследование адекватности математических моделей на примере производства различных типов сорбционно-каталитических материалов; разработан программный комплекс для моделирования процессов получения сорбентов и катализаторов, позволяющий проводить исследования в различных режимах функционирования, решать задачу перенастройки производства на изменяющийся ассортимент и аппаратурное оформление; проведено тестирование и внедрение программного комплекса на примере действующего гибкого многоассортиментного производства материалов сорбционно-каталитического назначения.

При выполнении работы использованы: методы математического моделирования; методы численного решения систем алгебраических и дифференциальных уравнений; методы проектирования БД; инструментальные средства визуализации и разработки сложных программных комплексов; математические методы обработки экспериментальных данных; основы химической технологии.

Результаты работы изложены в четырех главах.

В первой главе диссертационной работы представлены результаты анализа современных методов и технологий визуального моделирования химико-технологических производственных систем, а также анализа процессов получения сорбентов и катализаторов. Исследование процессов получения сорбентов и катализаторов позволило выделить особенности производства (гибкость, многоассортиментность), основные характеристики сырья, стадий, оборудования. На основе сравнительного анализа универсальных и предметно-ориентированных пакетов моделирования сложных динамических систем определены типовые блоки и требования к системам моделирования.

Во второй главе на основе анализа процессов получения сорбционно-каталитических материалов как объекта исследования и моделирования разработано формализованное описание процесса, сформулированы задачи перенастройки и исследования гибкого многоассортиментного производства, предложены структуры БД и системы моделирования, алгоритм перенастройки системы на различный вид продукции и аппаратурное оформление.

В третьей главе диссертационной работы представлено математическое обеспечение системы моделирования процессов получения сорбционно-каталитических материалов; выполнена проверка адекватности построенных математических моделей ключевых стадий производства.

В четвертой главе отражены результаты тестирования и практической реализации программного комплекса для моделирования процессов получения различных типов сорбентов и катализаторов. Тестирование и внедрение программного комплекса проведено на примерах производства алюмохромфосфатного катализатора АХФ, алюмофосфатного сорбента-осушителя АФ, носителя шарикового активного оксида алюминия ШАОА.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) Структура системы моделирования, позволяющая решать задачу перенастройки производства сорбционно-каталитических материалов на новый вид продукции, задачу исследования показателей качества материалов, как в номинальном режиме функционирования, так и при возникновении брака.

2) Математические модели ключевых стадий производства гранулированных пористых материалов из тонкодисперсных частиц (гранулирования, сушки, прокаливания, пропитки), параметры которых настраиваются на различные характеристики сырья, конечных продуктов, оборудования, требования к качеству продукции.

3) Проблемно-ориентированный программный комплекс, включающий модуль выполнения вычислительных экспериментов, модуль синтеза технологической схемы производства, модуль формирования результатов моделирования, функционирование и взаимодействие которых обеспечивается библиотекой математических моделей ключевых стадий и базой данных характеристик производства сорбционно-каталитических материалов.

Результаты работы докладывались и обсуждались на Международных научно-технических конференциях ММТТ-17, Кострома 2004г.; ММТТ-18, Казань, 2005г.; ММТТ-19, Воронеж, 2006г.; ММТТ-20, Ярославль, 2007г.; Второй всероссийской научно-практической конференции ИММОД-2005, Санкт-Петербург, 2005г.; в Рурском университете по программе им. Леонарда Эйлера, DAAD (Германия, Бохум, июль 2007г.).

Основные положения диссертационной работы отражены в пятнадцати печатных работах.

Работоспособность программного обеспечения подтверждается тремя свидетельствами об официальной регистрации программного комплекса в Российском агентстве по патентам и товарным знакам.

Эффективность проведенных исследований подтверждена актами о внедрении разработанного программного комплекса для моделирования процессов получения сорбентов и катализаторов в опытно-промышленную эксплуатацию ФГУП «НКТБ «Кристалл».

Результаты работы внедрены в учебные процессы кафедры систем автоматизированного проектирования и управления, а также кафедры технологии катализаторов для следующих дисциплин: «Интеллектуальные подсистемы САПР», «Моделирование ХТС», «Основы химической технологии» для студентов специальностей 230104 — Системы автоматизированного проектирования, 230102 — Автоматизированные системы обработки информации и управления, для бакалавров и магистров техники и технологии по направлению подготовки 230100 — Информатика и вычислительная техника, для химиков-технологов специальности 240301 — Химическая технология неорганических веществ.

ВЫВОДЫ

1) Проведено комплексное исследование научных и прикладных проблем для анализа физико-химических процессов получения сорбционно-каталитических материалов, а также оценки показателей качества продукции в условиях гибкого многоассортиментного производства с применением современной методики математического моделирования, численных методов и комплексов программ.

2) Разработано формализованное описание производства сорбентов и катализаторов, необходимое для построения ММ и синтеза единой системы моделирования.

3) Сформирована структура системы моделирования, выделены основные её компоненты: информационное обеспечение, математическое обеспечение, модуль формирования технологической схемы производства, модуль выполнения вычислительных экспериментов, модуль формирования результатов моделирования. Разработан алгоритм перенастройки системы моделирования на различные виды продукции, аппаратурное оформление и требования к качеству материалов.

4) Разработано информационное обеспечение для системы моделирования, включающее БД рецептур (16) и исходного сырья (7), БД конечных продуктов (13), БД технологических стадий (15) и оборудования (48), БД контролируемых параметров (9), БД промежуточных продуктов (15), БЗ нештатных ситуаций (55), причин (91) возникновения брака и рекомендаций (92) по его устранению.

5) Разработано математическое обеспечение, включающее: библиотеку ММ ключевых стадий (гранулирования, сушки, прокаливания, пропитки), позволяющую проводить исследования процессов получения различных типов сорбентов и катализаторов в допустимом по регламенту режиме; библиотеку параметров ММ, настраиваемых на различные характеристики сырья, конечных продуктов, оборудование, нештатные ситуации, а также библиотеку методов решения ММ.

6) Проведено исследование адекватности ММ экспериментальным данным на примере алюмооксидных материалов (алюмохромфосфатного катализатора АХФ, алюмофосфатного сорбента АФ, носителя шарикового активного оксида алюминия ШАОА). Для количественной оценки адекватности использовано условие адекватности по критерию Фишера.

7) Разработан программный комплекс для моделирования процессов получения сорбентов и катализаторов гибкого многоассортиментного производства, позволяющий решать задачу перенастройки производства на новый вид сорбционно-каталитических материалов, задачу исследования качества продукции на ключевых стадиях производства, задачу исследования процессов получения сорбентов и катализаторов при возникновении брака.

8) Проведено тестирование программного комплекса на примере получения алюмооксидных катализаторов и сорбентов. Результаты тестирования подтвердили работоспособность программного комплекса и возможность его использования для исследования процессов получения сорбентов и катализаторов, а также для обучения операторов-технологов управлению технологическим процессом, что позволяет снизить риск возникновения брака и способствует улучшению качества готовой продукции. Программный комплекс внедрен для выполнения исследовательских работ в ФГУП «НКТБ «Кристалл», а также используется в учебных процессах кафедры САПРиУ и кафедры технологии катализаторов СП6ГТИ(ТУ).

1. Кельтон, В. Имитационное моделирование. Классика CS / Кельтон В., Jloy А. 3-е изд. — СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2004. -847 с.

2. Рыжиков, Ю.И. Имитационное моделирование: Теория и технологии / Ю.И. Рыжиков. СПб.: Корона Принт; М.: Альтекс-А, 2004. - 380 с.

3. Колесов, Ю.Б. Моделирование систем. Объектно-ориентированный подход / Ю.Б. Колесов, Ю.Б. Сениченков. — СПб.: БХВ-Петербург, 2006. — 192 с.

4. Советов, Б JL Моделирование систем / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. — 4-е изд., стер. — М.: Высш. шк., 2005. — 343 с.

5. Советов, Б.Я. Информационные технологии / БЛ. Советов, В.В. Цехановский. — М.: Высш. шк., 2003. — 263 с.

6. Советов, Б.Я. Моделирование систем. Практикум /Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. 2-е изд., перераб. и доп. — М: Высш. шк., 2003. — 295 с.

7. Головин, Ю.А. Применение языков моделирования в обучении методам про1раммной имитации сложных систем / Ю.А. Головин, С.А. Яковлев // Тез. докл. 6-й Междунар. конф. «Региональная информатика 98»; 4.1. — СПб, 1998.

8. Бражник, А.Н. Имитационное моделирование: возможности GPSS WORLD / А.Н. Бражник. СПб.: Реноме, 2006. - 438 с.

9. The Math Works — MATLAB and Simulink for Technical Computing Электронный ресурс.: Информационный портал MathWorks, Inc. — Режим доступа: http://www.mathworks.com, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. англ.

10. Visual Solutions, Inc. — VisSim Home Page Электронный ресурс.: Информационный портал компании, посвященный ПО для симуляции систем VisSim. — Режим доступа: http://www.vissim.com, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. англ.

11. Dymola — Dynamic Modeling Laboratory (Dynasim AB) Электронный ресурс.: Информационный портал компании Dynasim, посвященный ПО длявизуального моделирования систем Dymola. — Режим доступа: http://www.dynasim.se, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. англ.

12. Omola and OmSim presentation Электронный ресурс.: Информационный портал, посвященный ПО для визуального моделирования систем Omola и OmSim. — Режим доступа: http://www.control.lth.se, свободный. — Загл. с экрана — Яз. англ.

13. Smile and SmileLab Home Page Электронный ресурс.: Информационный портал, посвященный ПО для визуального моделирования систем Smile и SmileLab. — Режим доступа: http://www.satimage.fr, свободный. — Загл. с экрана. Яз. англ.

14. Холоднов, В.А. Математическое моделирование и оптимизация химико-технологических процессов / В.А. Холоднов, В.П. Дьяконов, E.H. Иванова, JI.C. Кирьянова. СПб.: AHO НПО «Профессионал», 2003. - 478 с.

15. Холоднов, В. А. Системный анализ и принятие решений. Компьютерное моделирование и оптимизация объектов химической технологии в Mathcad и Excel / В.А. Холоднов, В.П. Решетиловский, М.Ю. Лебедева, Е.С. Боровинская. СПб.: СПбГТЩТУ), 2007. - 425 с.

16. Process Engineering — AspenTech Электронный ресурс.: Информационный портал компании AspenTech. — Режим доступа: www.aspentech.com, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. англ.

17. Chemstations, Inc. Process Simulation Software Электронный ресурс.: Информационный портал компании Chemstations. — Режим доступа: www.chemstations.net, свободный. — Загл. с экрана. —Яз. англ.

18. ВНИИГАЗ Электронный ресурс.: Информационный портал компании Газпром ВНИИГАЗ. — Режим доступа: www.vniigaz.ru, свободный. — Загл. с экрана. Яз. рус.

19. Гартман, Т.Н. Управление производством: моделирующая программа ChemCad // ТЛ. Гартман. — The Chemical Journal. — №1 (сентябрь), 2002. — С. 44-46.

20. Имитационное моделирование производственных систем / A.A. Вавилов, Д.Х. Имаев, В.И. Плескунин и др.; Под общ. ред. A.A. Вавилова. — М.: Машиностроение; Берлин: Техника, 1983. — 416 с.

21. Киндлер, Евжен. Языки моделирования / Перевод с чеш. В.М. Беспалова; Под ред. Г.Т. Артамонова, М.И. Нечепуренко. — М.: Энергоатомиздат, 1985. —288 с.

22. Дзисько, В.А. Физико-химические основы синтеза окисных катализаторов / В.А. Дзисько, А.П. Карнаухов, ДЗ. Тарасова. — Новосибирск: Наука, 1978.-384 с.

23. Кафаров, В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Химия, 1985. — 448 с.

24. Технология катализаторов / Мухленов И.П., Добкина Е.И., Дерюжкина В.И., Сороко В.Е. ; Под ред. И.П. Мухленова. — 3-е изд., перераб. — Л.: Химия. Ленингр. отд-ние, 1989. — 271 с.

25. Демин, В.В. Научные основы промышленной технологии катализаторов переработки неорганических соединений серы: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. д. т. н. / ОАО «Воскресен. мин. удобрения». — М., 1998. — 48 с.

26. Кутепов, Б.И. Технология приготовления микросферического алюмооксидного носителя / Б.И. Кутепов, В.А. Веклов, Р.Ш. Япаев, И.Н. Павлова, M.J1. Павлов, М.З. Залимова, Ю.К. Дмитриев// Химическая промышленность, 2001. — №2. — С. 11-15.

27. Стайлз, Элвин Б. Носители и нанесенные катализаторы: Теория и практика / Пер. с англ. к.х.н. Л.А. Абрамовой, к. х. н. A.B. Кучерова ; Под общ. ред. д.х.н., проф. A.A. Слинкина. — М.: Химия, 1991. — 232 с.

28. Кузнецов, Б.Н. Синтез и применение углеродных сорбентов / Б.Н. Кузнецов // Соросовский образовательный журнал. — 1999. — №12. — С. 29-34.

29. Дзисько, В.А. Основы методов приготовления катализаторов / Отв. ред. A.A. Самахов. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1983. — 263 с.

30. Классен, П.В. Гранулирование / П.В. Кпассен, И.Г. Гришаев, И.П. Шомин. М.: Химия, 1991. - 238 с.

31. Разработка способа получения гранулированной активной окиси алюминия мелкого зернения с оптимальной пористой структурой как основы катализаторов и сорбентов: Отчет о НИР / ЛТИ им. Ленсовета; per. № 71048538. Л. -1984. - 117 с.

32. Дзисько, В.А. Влияние способа приготовления на пористую структуру активной окиси алюминия / В.А. Дзисько // Получение, структура и свойства сорбентов. — Л.: Госхимиздат, 1957. — С.311-317.

33. Котельников, Г.Р. Научные основы технологии катализаторов / Г.Р. Котельников, В.А. Патанов. — Новосибирск: Наука, 1982. — С.37-60.

34. Романов, Ю.А. Получение сорбента гранулированием дисперсий технического гидроксида и оксида алюминия и изучение его свойств: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. хим. наук : (02.00.11). — Л., 1981. — 24 с.

35. Сиденко, П.М. Измельчение в химической промышленности. — М.: Химия, 1977.-368с.

36. Зубанов, В.А. Механическое оборудование стекольных и ситалловых заводов / В А. Зубанов, Е.А. Чугунов, H.A. Юдин. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1984. — 368 с.

37. Власов, Е.А. Влияние кислотной обработки на дисперсность и фазовый состав окиси алюминия / Е.А. Власов, Э.А. Левицкий Э.А.// Кинетика и катализ, 1975. Т. 16. - №1 . - С. 225-228.

38. Мешалкин, В.П. Экспертные системы в химической технологии: Основы теории, опыт разраб. и применения. — М.: Химия, 1995. — 366 с.

39. Новожилова, И.В. Компьютерный тренажер для операторов гибкого многоассортиментного производства сорбционно-каталитических материалов / И.В. Новожилова, Т.Б. Чистякова, ЮЛ. Шляго // Известия Орёл ГТУ— Орёл: ОрёлГТУ, 2005. №2(8). - С. 35 - 40.

40. Норенков, И.П. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии / И. IL Норенков, П. К. Кузьмик. — М.: Изд-во МГТУ, 2002. — 319 с.

41. Виейра, Роберт. Программирование баз данных Microsoft SQL Server 2005 для профессионалов / Роберт Виейра; пер. с англ. К.А. Птицына. — Москва [и др.]: Диалектика: Вильяме, 2008. — 1064 с.

42. Станек, Уильям P. Microsoft SQL Server 2005 / Уильям Р. Станек. — Москва: Русская ред., 2006 (СПб.: Типография «Наука»). — 522 с.

43. Послед, Б.С. Borland C-H-Builder 6. Разработка приложений баз данных / Б.С. Послед. — М. и др.: DiaSoft, 2003. — 307 с.

44. Шамис, В.А. Borland С++ Builder 6 / В.А. Шамис. — СПб. и др.: Питер, 2005. 797 с.

45. Харви, М. Дейтел. С# / проф. Харви М. Дейтел, Пол Дж. Вуйтел, Тэм Р. Нието и др. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2006. — 1056 с.

46. Вилесов, НЗ. Процессы гранулирования в промышленности/ НЗ. Вилесов, В .Я Скрипке, В. А. Ломозов и др. — Киев: Техника, 1976. — 192 с.

47. Лейбовский, М.Г. Современные конструкции отечественных грануляторов / М.Г. Лейбовский, В.И. Мурахвер, ВЗ. Юницкий. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1980. 55 с.

48. Мурахвер, В.И. Прессформовочные грануляторы / В.И. Мурахвер, В.В. Юницкий. -М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1977. 82 с.

49. Грануляторы химических продуктов: Каталог ЦИНТИхимнефтемаш. —М., 1987. —16 с.

50. Егоров, А.Ф. Оптимальный выбор типового оборудования при проектировании многоассортиментных химических производств / А.ф. Егоров,

51. B.П. Бельков, НС. Тюрина// Хим. пром. 2001. - №2. - С. 40-45.

52. Федосеев, А.П. Динамика процесса формования промышленной катализаторной массы / АЛ. Федосеев // Хим. пром. — 1990. — №3. — С. 165-166.

53. Минченко, В.А. Исследование процесса экструдирования катализаторных масс на шнековом прессе / В.А. Минченко, В.Б. Рудев // Научные основы технологии катализаторов, выпуск 6. — Новосибирск, 1976. —1. C. 101-108.

54. Самахов, A.A. Моделирование процесса экструзии катализаторных масс на одношнековом прессе / A.A. Самахов, В.П. Щербань, Ю. Гриднев // Научные основы технологии катализаторов, выпуск 6. — Новосибирск, 1976. — С. 108-116.

55. Женса, A.B. Математическое моделирование и оптимизация экструзионного формирования воднооксидных паст: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н.: Спец. 05.17.08 / Женса A.B.; Рос. хим.-технол. ун-т им. Д. И. Менделеева. — М., 2001. — 16 с.

56. Логинов, В .Я. Математическая модель формования наполненных композиций в одношнековом прессе / BJL Логинов, Л.В. Равичев, A.B. Беспалов, Н.Г. Старостина // ТОХТ, 1999. Т. 33. - №2. - С. 208-216.

57. Женса, A.B. Математическое моделирование экструзионного формования водно-оксидных паст в производстве а-Ре203-катализаторов / A.B. Женса, Э.М. Кольцова, И.А. Петропавловский // ТОХТ, 2003. — Т. 37. — №2. — С. 215-221.

58. Логинов, В .Я. Выбор конструктивных параметров одношнекового пресса, обеспечивающих условия его непрерывной стабильной работы / В.Я. Логинов, Л.В. Равичев, A.B. Беспалов, Н.Г. Старостина // Хим. пром., 1998. — №1.- С. 58-60.

59. Логинов, В Л. Выбор технологических параметров однопшекового пресса, обеспечивающих условия его непрерывной стабильной работы / В.Я. Логинов, Л.В. Равичев, A.B. Беспалов, Н.Г. Старостина // Хим. пром., 1998. — №3. —С. 60-61.

60. Басов, Н.И. Расчет и конструирование оборудования для производства и переработки полимерных материалов / Н.И. Басов, Ю.В. Казанков, В.А. Любартович. — М.: Химия, 1986. — 487 с.

61. Торнер, Р.В. Теоретические основы переработки полимеров. — М.: Химия, 1977.-464 с.

62. Торнер, Р.В. Оборудование заводов по переработке пластмасс. — М.: Химия, 1986.-399 с.

63. Котельников, Г.Р. Формование катализаторов. В кн.: Научные основы технологии катализаторов / Г.Р. Котельников, В.А. Патанов // Новосибирск: Наука, 1982. — С. 37-60.

64. Фридман, М.Л. Математическое моделирование однопшековых экструзионных машин / М.Л. Фридман, С.Н. Михайлов, Д.М. Мухаметгалеев. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1988. 33 с.

65. Фролов, Ю.Г. Курс коллоидной химии: Поверхностные явления и дисперс. системы / Ю.Г. Фролов. — 3-е изд. стер., испр. — М.: Альянс, 2004. — 462 с.

66. Басов, Н.И. Расчет и конструирование формующего инструмента для изготовления изделий из полимерных материалов / Н.И. Басов, В.А. Брагинский, Ю.В. Казанков. — М.: Химия, 1991. — 349 с.

67. Фролов, В.Ф. Лекции по курсу «Процессы и аппараты химической технологии» / В.Ф. Фролов. — СПб.: Химиздат, 2003. — 606 с.

68. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков. — Изд. 14-е, стер. Перепеч. с изд. 1987 г.—М.: Альянс, 2007. — 575 с.

69. Катализ в кипящем слое. Изд. 2-е. Под ред. И.П. Мухленова и В.М. Померанцева. — Л.: Химия, 1978. —232 с.

70. Кафаров, В.В. Основы массопередачи. — М.: Высшая школа, 1972. —496 с.

71. Муштаев, В.И. Сушка дисперсных материалов. — М.: Химия, 1988. —351 с.

72. Лыков, A.B. Тепло- и массообмен в процессах сушки. — М. — Л.: Госэнергоиздат, 1956. —464с.

73. Лыков, A.B. Теория сушки. — М.: «Энергия», 1968. — 471 с.

74. Романков, П.Г. Массообменные процессы химической технологии: (Системы с дисперс. твердой фазой). — JL: Химия. Ленингр. отд-ние, 1990. — 383 с.

75. Денбиг, К. Термодинамика стационарных необратимых процессов. Пер. с англ. -М.: ИЛ, 1954. 119с.

76. Фролов, В.Ф. Моделирование сушки дисперсных материалов. — Л.: Химия. Ленингр. отд-ние, 1987. — 206с.

77. Сажин, Б.С. Научные основы сушки. — М.: Наука, 1997. — 447 с.

78. Лыков, А.В. Тепломассообмен-справочник. — М.: «Энергия», 1972. —558 с.

79. Красников, В.В. Кондуктивная сушка. — М.: «Энергия», 1973. — 288 с.

80. Ишутин, А.Г. Конвективные сушильные аппараты / А.Г. Ишутин, PLA. Щупляк, АЛ. Веригин, В.В. Зобнин, Н.А. Незамаев, Е.М. Евдокимов. — СПб.: СПБГТИ (ТУ) 1999. 65 с.

81. Михалев, М.Ф. Тепло- и массообменнные аппараты сушилки / М.Ф. Михалев, И.А. Щупляк, В.В. Зобнин, Н.Н. Третьяков, М.В. Александров, А.Н. Веригин, НА. Незамаев, EJVT. Евдокимов. — Л.: ЛГИ им. Ленсовета, 1985. — 17 с.

82. Lubomir Smrcok, Vratislav Langer and Jan Krestan. y-Alumina: a single-crystal X-ray diffraction study / Acta Crystallographica, Crystal Structure Communications. — 2006. C62, p. 83-84.

83. Мальцева, H.B. Формованные сорбенты на основе гиббсита и регулирование их пористой структуры и свойств: Автореф. дис. на соиск. учен, степ. к. т. н. / Ленингр. технол. ин-т им. Ленсовета. — Л., 1986. — 24 с.

84. Хейфец Л.И., Неймарк А.В., Фенелонов В.Б. Анализ влияния стадий пропитки и сушки в приготовлении нанесенных катализаторов на распределение компонентов // Кинетика и катализ. — 1979. Том XX, вып. 3. — с. 760-767.

85. DataFit Curve Fitting and Data Plotting Software by Oakdale Engineering Электронный ресурс.: Информационный портал компании Oakdale Engineering. — Режим доступа: http://www.curvefitting.com, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. англ.

86. KaleidaGraph — scientific graphing, curve fitting, data analysis software Электронный ресурс.: Информационный портал компании Synergy Software. — Режим доступа: http://www.synergy.com, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. англ.

87. Промышленные катализаторы. // Материалы координационного центра. Новосибирск, 1987. — вып. 16. — с. 7 —15.

88. Морачевский, А.Г. Физико-химические свойства молекулярных неорганических соединений: Эксперим. данные и методы расчета: Справочник. — 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Химия. С.-Петерб. отд-ние, 1996.-311 с.

89. Ахназарова, C.JI. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. школа, 1985. — 327 с.

90. Шилдт, Герберт. Полный справочник по С# / Герберт Шилдт; Пер. с англ. Н.М. Ручко. М. и др.: Вильяме, 2004 (ГПП Печ. Двор). - 748 с.

91. Дейтел, Харви М. С# / проф. Харви М. Дейтел, Пол Дж. Вуйтел, Тэм Р. Нието и др. — Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2006 (СПб.: Типография "Наука").-1056 с.

92. Эспозито, Дино. Microsoft ASP.NET 2.0: углубленное изучение: мастер-класс: перевод с английского. / Дино Эспозито. — Москва: Русская Редакция; Санкт-Петербург [и др.]: Питер, 2007. — 574 с.

93. Мак-Дональд, Мэтью. Microsoft ASP.NET 2.0 с примерами на С#2005 для профессионалов / Мэтью Мак-Дональд, Марио Шпупгга; пер. с англ. Я.П. Волковой и др.. — Москва [и др.]: Вильяме, 2007. — 1407 с.

94. Хандхаузен, Ричард. Знакомство с Microsoft Visual Studio 2005 Team System / Ричард Хандхаузен; пер. с англ. Под общ. ред. О.Г. Здир. — Москва: Русская редакция; Санкт-Петербург [и др.]: Питер, 2006. — 399 с.

95. Платт, Дэвид С. Платформа Microsoft 2005: первое знакомство с Microsoft .NET Framework 2.0 и Microsoft visual studio 2005: перевод с английского. / Дэвид С. Платт. — Москва: Русская редакция, 2004. — 245 с.