ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ СИНТЕЗОМ УГЛЕРОДНЫХ СОРБЕНТОВ

В рамках методологии функционального моделирования построена формализованная модель управления синтезом углеродных сорбентов. Выявлены взаимосвязи между направлениями использования и свойствами углеродных сорбентов. Выделены характеристики, которые являются существенными независимо от направления использования сорбента, в частности, сорбционные свойства (удельная адсорбционная поверхность, сорбционная активность) и прочность. Рассмотрены технологии, базирующиеся на газофазном способе получения углеродного материала, выполнен анализ отдельных стадий процесса получения углеродных сорбентов. Сформировано описание влияния технологических параметров синтеза на свойства сорбентов. На основе установленных взаимосвязей построена функциональная модель, которая обеспечивает иерархически упорядоченное, структурированное, наглядное описание управления синтезом углеродных сорбентов. Моделирование выполнено «сверху вниз» - от наиболее общего описания к детализации. Результирующая модель представляет собой совокупность взаимосвязанных графических диаграмм. На начальном этапе синтез углеродного сорбента рассматривается как единый процесс, входными параметрами которого являются углеводородный газ, активирующий агент и фактор формы материала, выходным - углеродный сорбент, а управляющими - требования к прочности и сорбционным свойствам. Далее процесс синтеза декомпозируется. В результате декомпозиции выделены процессы управления (анализ свойств сырья и выбор матрицы), технологические процессы (подготовка сырья) и смешанные процессы. Модель включает в себя последовательное описание подбора технологических параметров (температуры, расхода газа и времени) для обеих стадий процесса синтеза. Модель является основой обеспечения информационной поддержки производства углеродных сорбентов с требуемыми свойствами.

углеродные сорбенты, функциональное моделирование, пироуплотнение, активация, управление синтезом углеродных сорбентов

1. Бурляева Е.В., Разливинская С.В., Трегубов А.В. Разработка и применение обобщенной функциональной модели одностадийного химического производства // Прикладная информатика. 2016. Т. 11. № 1 (61). С. 64-70.

2. Рекомендации по стандартизации. Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования. М.: Госстандарт России. 2001. 19 с.

3. Бурляев В.В., Бурляева Е.В., Николаев А.И., Пешнев Б.В., Разливинская С.В. Функциональное моделирование управления синтезом углеродных нановолокон // Вестник МИТХТ. 2014. Т. 9. № 3. С. 9 8-104.

4. Ерушева К.И., Колыбанов К.Ю., Тишаева И.Р. Функциональное моделирование процесса выбора наилучшей доступной технологии // Тонкие химические технологии. 2017. Т. 12. № 4. С. 98-105.

5. Мухин В.М., Тарасов А.В., Клушин В.Н. Активные угли России. Под общ. ред. проф. А.В. Тарасова. М.: Металлургия, 2000. 352 с.

6. Кривонос О.И., Плаксин Г.В. Пористые углерод-минеральные материалы на основе сапропелевого сырья // Химия твердого топлива. 2015. № 1. С. 39-42.

7. Передерий М.А., Носкова Ю.А., Карасёва М.С., Коновалов П.Н. Новые углеродные сорбенты // Химия твердого топлива. 2009. № 6. С. 36-46.

8. Плаксин Г.В., Бакланова О.Н., Лавренов А.В., Лихолобов В.А. Углеродные материалы семейства сибунит и некоторые методы регулирования их свойств // Химия твердого топлива. 2014. № 6. С. 26-32.

9. Суровикин Ю.В., Лихолобов В.А., Сергеев В.В., Макаров И.В. Применение новых углерод-углеродных сорбентов для очистки технологических растворов от органических примесей в гидрометаллургии кобальта // Химия твердого топлива. 2014. № 6. С. 47-56.

10. Пьянова Л.Г., Бакланова О.Н., Лихолобов В.А., Лавренов А.В., Седанова А.В. Модифицированные углеродные сорбенты: синтез, свойства и применение // Материалы 10-й Междунар. конф. «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология». Россия, Москва, г. Троицк. 6-9 июня 2016 г. С. 359.

11. Суровикин В.Ф., Суровикин Ю.В., Цеханович М.С. Новые направления в технологии получения углерод-углеродных материалов. Применение углерод-углеродных материалов // Российский химический журнал. 2007. Т. 51. № 4. С. 111-119.

12. Плаксин Г.В. Пористые углеродные материалы типа сибунита // Химия в интересах устойчивого развития. 2001. Т. 9. № 5. С. 609-620.

13. Поляков Н.С., Петухова Г.А., Суровикин В.Ф. Адсорбционные свойства и пористая структура новых углеродных материалов // Известия Академии наук. Серия химическая. 1993. № 8. С. 1377-1380.

14. Суровикин Ю.В., Суровикин В.Ф., Цеханович М.С., Лихолобов В.А. Новый углеродный катализатор для химических процессов // Российский химический журнал. 2006. Т. 50. №1. С. 58-59.

15. Гаврилов В.Ю., Фенелонов В.Б., Чувилин А.Л., Плаксин Г.В., Суровикин В.Ф., Ермаков Ю.И., Семиколенов В.А. Изучение морфологии и пористой структуры композиционных углерод-углеродных материалов // Химия твердого топлива. 1990. № 2. С. 125-129.

16. Николаев А.И. Получение углерод-углеродных композиционных материалов на основе углеродных нановолокон газофазным способом // Тонкие химические технологии. 2015. Т. 10. № 2. С. 61-66.

17. Сырьева А.В., Суровикин Ю.В. Влияние температуры синтеза пироуглеродной матрицы на её активацию водяным паром // «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства». Материалы 7-й Междунар. науч.-техн. конф. 2017. С. 158-159.

18. Нгуен В.Х., Филимонов А.С., Пешнев Б.В., Николаев А.И. Окисление дисперсных углеродных материалов // Тонкие химические технологии. 2018. Т. 13. № 3. С. 57-63.

19. Пешнев Б.В., Филимонов А.С., Гаврилова Н.Н., Николаев А.И., Нгуен В.Х. Получение углеродных материалов с заданной пористостью // Химия твердого топлива. 2018. № 3. С. 35-40.

20. Пешнев Б.В., Филимонов А.С., Баулин С.В., Следзь О.С., Асилова Н.Ю. Механизм образования пироуглерода в процессе пиролиза углеводородного сырья // Тонкие химические технологии. 2017. Т. 12. № 4. С. 36-42.