КейсыСегодня кейсов в Базе - 66

 

Через колонну со стружкой алюминия пропускают пары брома (при 500-600 С), образуется бромид алюминия (это пар соли). Продукт в виде пара улетучивается и собирается в конденсаторе (холодильнике) в виде белого порошка. Для увеличения производительности данной колонны попытались увеличить подачу пара брома.

 

 

ТС (техническая система) для получения бромида алюминия (3) включает колонну, стружку алюминия, пар брома, пар продукта реакции, конденсатор для сбора продукта.

НЭ-1 (нежелательный эффект):
производительность установки мала (в 10 раз меньше потребности, заказа).

СУ (средство устранения):
увеличивают подачу пара брома.

НЭ-2:
перегрев колонны (по реакции синтеза выделяется с избытком брома лишнее тепло).

ТП-1 (техническое противоречие):
при увеличении подачи брома хорошо возрастает количество продукта, но плохо, колонна и продукт перегреваются (из-за этого ухудшается качество целевого продукта).

ТП-2:
если не увеличивать подачу пара брома, то качество продукта хорошее, но плохая, низкая производительность колонны синтеза бромида алюминия(3). 
 

 

Главное ТП: ТП-1, (нужно много соли, а колонн больше нет).

 

Усиленное ТП:

если подавать пара брома очень много, то можно получить много продукта, но очень плохого качества (загрязненного примесью алюминия-металла), а стружка алюминия в колонне расплавится.

 

Модель задачи (МЗ):

Дано много пара брома и стружка алюминия. Образуется много продукта, но очень серого цвета (низкого качества).

Необходимо получить много продукта белого цвета (хорошего качества, без примеси порошка алюминия).

 

Какой параметр ТС надо улучшить (из списка 39 характеристик ТС в таблице ГСА поиска).

Уменьшить перегрев из-за выделяемой теплоты реакции

- уменьшить вредный фактор самого объекта – строка 31,

- уменьшить температуру объекта -- 17.

  

Как обычно делают: уменьшают подачу брома.

 

Какой параметр ТС недопустимо ухудшается: снижается 

 - количество продукта - колонка 26,

- производительность -“- 39 .

 

Поиск в таблице ГСА показывает номера приемов Разрешения ТП:

в (31/26) – 3,24,39,1 , (31/39) – 22,35,18,39 , (17/26) – 3,17,30,39 , (17/39) – 15,28,35 .

Ранжируем NN приемов РТП: 3, 35, 24, 39, 15, 28, 18, 30, 1 .

 

Рассмотрим применимость этих приемов к данной задаче:

 

Прием 3: принцип местного качества, б) разные части объекта должны выполнять разные функции... В данной задаче надо как-то устранить избыточное тепло в колонне синтеза...

Прием 24: применить посредник – здесь это какой-то реагент, способствующий устранению избытка тепла реакции (который имеет место в колонне синтеза)... Например, какое-то эндотермическое вещество, поглощающее тепло, но не дающее продуктов, загрязняющих целевой продукт; или реагент, другим способом уменьшающий тепло.

Прием 15: принцип динамичности – продукт реакции уносится в виде пара, уносится при этом и теплота, равная теплоемкости пара, такой унос тепла пока недостаточен.

Прием 28: замена механической схемы (понимая это расширенно: пройтись по схеме физических эффектов М1-А-Т-Э-М2-Эм-Х...) – надо что-то делать с теплотой (Т), с учетом закона термохимии Гесса

Прием 1: принцип дробления – здесь очень важно определить, что надо дробить?

 

По мнению В.К. Фомина, дробить надо теплоту реакции с учетом закона Гесса и применением реагента-посредника. Он выбрал (на основе термохимических данных об тепловых эффектах и данных о температурах возгонки солей) в качестве такого реагента бромид олова(4), в результате теплота реакции в колонне синтеза уменьшилась в 3 раза, а результирующая производительность колонны синтеза возросла в 12 – 15 раз. Дело в том, что унос тепла из зоны реакции стал происходить не только в виде пара продукта, но также в виде капель жидкого олова (теплоемкость которого заметно выше теплоемкости пара). Здесь применены также химэффекты: реагент-посредник и понижение величины экзотермического эффекта с учетом термохимического закона Гесса. В.К. Фомин получил авторские свидетельства на способ синтеза и устройство: 292365, 387932, 443582.

 

***

 

Разбор взят из “Сборника химических задач по ТРИЗ” В.А. Михайлов ©, 2004 г.