9737
@ Подписаться
Сотни бизнес-методик. Тысячи кейсов. Обновления.

сегодня 10787 Подписчиков

Политика конфиденциальности Этот сайт использует cookies, чтобы повысить удобство его использования Вами Понятно

Разбор задачи о получении фторида платины

Обсуждения-аналоги

Скрыть / Показать Сортировать по дате
2004-01-18 11:54:57
В.А.Михайлов » Всем
х20-* Способ получения фторида платины
(Задача   /ВА Михайлов (2003), из файла БД ХЭ CHEPR609.doc )
 
Металлическая платина реагирует с газообразным фтором с образованием летучего гексафторида платины при температуре более 200°С.
 
Однако для такой температуры практически невозможно подобрать материал для камеры реактора (оборудования), т.к. в этих условиях фтор быстро разрушает любые материалы.
 
Нужно обеспечить длительную работу оборудования без его существенного усложнения и удорожания, например, если бы реакция протекала при очень низкой температуре. Но при низких температурах платина не взаимодействует с фтором, в частности, потому, что очень медленно образуется фторид платины(4), который трудно летуч. Как быть?
2004-01-18 12:29:05
Михаил Опанасенко » В.А.Михайлов

Добрый день!

Буду решать так:

  1. Начну с "избавления от терминов".
  2. Затем пойду по АРИЗ-85В. Там посмотрим.

Переписываю условие без терминов:

«Материал» реагирует с «газом» с образованием «летучего соединения» при температуре более 200°С.
 
Но «Газ» при данной температуре взаимодействует и с внутренней поверхностью камеры, разрушая ее. Если нагреть до меньшей температуры, то «газ» не будет взаимодействовать и с нужным «материалом», а значит «летучее соединение» не образуется».
 
АРИЗ-85В
 
 
шаг 1.1. ТС для создания «летучего соединения» включает: камеру, материал и газ (которые взаимодействуют друг с другом).
 
ТП-1: Если все это нагреть до нужной температуры, то материал и газ прореагируют и «летучее соединение» произведется, но горячий газ испортит камеру.
 
ТП-2: Если не нагревать, то холодный газ камеру не испортит, но материал и газ не прореагируют и «летучее соединение не произведется».
 
Необходимо, при минимальных изменениях в системе, обеспечить производство «летучего соединения» и не испортить камеру.
 
шаг 1.2.
 
Изделие – «Материал», «Камера»
Инструмент – «Газ» (горячий, холодный)
 
шаг 1.3.
 
ТП-1. Температура высокая
 
Газ
  • ≈≈≈портит≈≈≈> Камера
  • <<<<взаимодействуют>>>> Материал
ТП-2. Температура низкая
 
Газ
  • ≈≈нет≈≈≈≈> Камера
  • <-----не взаимодействуют-------> Материал
 
шаг 1.4. Выбираю ТП-1. (Продукт должен быть произведен).
 
шаг 1.5. Усиливаю: Температура очень высокая
 
шаг 1.6.  Строю первую модель задачи:
 
Даны материал, газ и камера. При высокой температуре реагируют газ и материал (полезно) и газ с камерой (вредно)...........
 
Решение уже здесь очевидно так, что трудно писать о том, что должен делать "иск-элемент".
 
Беру паузу, чтобы Коллеги имели возможность порешать тоже. Свое решение предложу через несколько дней.
 
С Уважением,
2004-01-21 18:24:26
Сергей В. Сычев » Михаил Опанасенко

Уважаемый Михаил Аркадьевич!

 

Согласны ли Вы со следующим мнением:

а. Если на шаге 1.4. выбрать ТП-1 (в Вашем разборе), то решателя это может привести:

в. Если же на шаге 1.4. выбрать ТП-2, то -

  • к стандартам (разных классов) на "недостаточное действие", например - к стандарту 2.1.2. [другие вещества в "химическую систему" вводить страшновато :-)] ?
  • к выбору в качестве оперативной зоны (на шаге 2.1.) зоны контакта "материала" и "холодного газа"?

Решения, вроде бы, должны получиться разные.

Если согласны, то, как по Вашему, есть ли перспективы у направления в.?

 

Большое спасибо,

2004-01-22 16:54:37
Михаил Опанасенко » Сергей В. Сычев

Уважаемый Сергей Валерьевич!

Решения разные, но, мне кажется, что оба "рабочие".

а. Если мы пойдем по линии, которую Вы обозначили в этом сообщении, как "а", то действительно тянет  к стандарту 1.2.2. 

 

А это, насколько я могу судить, означает либо (раз уж платина здесь "расходник", который идет в основной продукт) покрытие внутренней поверхности камеры самой платиной или соотв. вставку из платины, либо (вариант-2) покрытие той же поверхности фторсодержащим материалом (здесь нужна уже консультация Задачедателя).

 

Мне платина симпатичней.

 

в. Если же мы пойдем по линии "в", то "оперативная зона" точно будет другая (это верно), а если применить стандарт 2.1.2., то получим требование сделать так, чтобы холодный газ (фтор) нагревался в зоне соприкосновения с материалом (платиной).

 

Например, можно греть платину током или лучше индукцией (тем более, таких индукционных "нагревалок" и даже "плавилок" для платины довольно много есть готовых), а газ подавать в камеру холодным.

 

Вот такие у меня размышления.

 

Интересно, что скажет уважаемый Валерий Алексеевич?

 

Спасибо,

2004-02-02 11:24:57
Valery Mikhailov » Михаил Опанасенко

В.А. ответит: "мне импонируют ваши подходы к решению задачи!"

Данный пример уже лежит в БД ХЭ, как и примеры аналогичные по ТП: "нужно греть, но плохо греть" в задаче ГСА по химической металлизации изделий в растворе (1972), в данной БД ХЭ есть еще

2 задачи: точно аналогичная по получению фторида молибдена и весьма отличная по получению пентафторхлора (из СК-20 "Химия" 1980).

Во второй задаче есть патент французов в СССР - решение по приему "посредника" и а.с. СССР (Ин-та новых проблем АН СССР), которое я бы отнес к ХЭ "Квантовый метод реакций"...

Кроме как "молодцы" мне пока сказать нечего...

Одно я не понял: в перечне отмечено "4 отклика". а фактически пока только два ?

А по задаче самого МА Опанасенко - жду ответов на свои вопросы: характер пламени? тигель в стальном тигле? Какие ТП ?

С уважением

Михайлов ВА

2004-02-09 10:02:02
Valery Mikhailov » Всем

*** Что сказать? Ваш путь "в" Вас привел на "контрольное решение" (см. п. 170 в CHEPR609.doc).


Добавлю, что еще в 1970 г. ГС Альтшуллер включил в ("Сборник задач и упражнений по методике изобретательства, Баку, "Гянджлик", 1970, с.22) задачу о химической металлизации: при 20 С восстановительное осаждение Ме происходит медленно и качественно, для ускорения процесса нагревают до 70 С, но при этом раствор мутнеет во всем объеме и качество покрытия за счет мути ухудшается. ТР: греть деталь, а раствор прокачивать холодный.


Еще пример из упомянутого файла - п. 441 на способ получения пентафторида молибдена: молибден нагреть >500C, а на стенках поддерживать 70С...


Но есть еще более интересный пример в этом файле (пп. 583, 609, 610) на способы получения пентафтор бром: опять прямая реакция требует 300С, да к тому же 10 атм (1000 кПа) давления газов - тут с коррозией аппарата еще хуже, да и не сделать горячий газ в центре и холодный на стенках...


Французы получили патент на процесс при 100С и 1 атм с помощью реактива-посредника: в газе в этом режиме получается только трифтор хлора, который присоединяют к фториду цезия с промежуточным образованием тетрафторхлорида цезия, а последний уже реагирует при 100С и 1 атм с фтором с отделением целевого пентафтор хлора и освобождением фторида цезия... Хорошо?


Но можно лучше: при -70С и давлении 0,1 атм в поле тлеющего электроразряда сразу получают пентафтор бром (по патенту ученых АН СССР) - теперь уже почти без коррозии.

В поле разряда образуются возбужденные молекулы Br2(*), F2(*), которые реагируют при любых столкновениях молекул (нагревать их не требуется). А до стенок трубки, где возможна коррозия, возбужденные молекулы долететь не могут, т.к. время их устойчивости очень мало - они или прореагируют с газом, или излучат квант энергии прежде чем в возбужденном виде долетят до стенок.


Этот патент (п. 583) является идеальным примером, как следует проводить химические реакции - надо научиться получать возбужденные молекулы и именно в таком виде вводить их в нужные реакции...


Именно таким образом кое-где научилась природа синтезировать связанные органические соединения азота (в клубеньковых бактериях на корнях гороха с помощью фермента нитрогеназы). Это фермент включает в свой состав 2 атома Мо, между которыми помещается низкореакционно способная молекула азота N2 (в которой образована тремя парами электронов очень устойчивая тройная связь - нитрогеназа таким путем переводит в возбужденное состояние сразу 6 электронов азота). В результате реакция проводится при 20С с участием обычного воздуха и обычной воды, к тому же в этой реакции сразу образуются соединения азота, которые уже пригодны для питания растений.


Вот это достойная задача для молодых ученых и изобретателей - расширить области применения квантового метода проведения химических процессов. Из п. 583 можно оценить, что за счет такого метода ведения реакций давление в системе снижается в 100 раз, а температура - более чем на 300 С, т.е. жесткость условий уменьшается в миллионы-миллиарды раз, соответственно уменшится и стоимость производства, если удастся сохранить или увеличить производительность.

 

Гипотеза: хотя возбудить молекулы/атомы Pt нельзя, но можно вместо электронагрева Ме изменить электрические условия так (используя этот Ме как один из электродов), чтобы возбудить молекулы газа

F2 =(+hv)=> F2(*) - полученные возбужденные частицы должны будут реагировать с Ме в более мягких условиях (т.е. на холоду).

Конечно, рассчитать эти условия вряд ли удастся - увы, ХИМИЯ наука экспериментальная, нужен эксперимент для выбора режима возбуждения (но п. 583 про синтез пентафторброма подсказывает, что возможен процесс на холоду и при пониженном давлении). НО остается вопрос: как обеспечить летучесть PtF6 (свойства этого соединения совсем нам не известны - в справочниках его нет; возможно, пример UF6 подсказывает, что может улетучиваться при более низких температурах, чем 200 С)? Но будет полезна даже возможность снижения давления газа за счет его возбуждения...


С уважением и пожеланием творческих решений

Михайлов ВА

2005-01-14 16:38:10
Михаил Опанасенко » Valery Mikhailov

Уважаемый Валерий Алексеевич!

 
 
2. Что касается "упреждающей подготовки молекул (частиц)", то мне этот подход представляется в целом более значимым, чем решение конкретной задачи.
 
Некоторый опыт у меня есть. Например, для улучшения коагуляции (очистка некоторых растворов) мы перешли от использования простого воздуха к его предварительному озонированию. Это правда было очень давно. При соцреализме еще.
 
Наверное, молодым ученым (например, в Вашем ВУЗ'е) которые займутся "упреждающей подготовкой частиц", будет полезно дать следущую "вводную":
 
шаг 1. Собрать перечень реакций, которые не идут при нормальных условиях. Пусть не всех, но пусть перечень будет приличным.
 
шаг 2. Сформулировать "ИКР для частиц" (для каждой реакции): "Вот если бы частицы (по щучьему веленью) были в состоянии "А (указать)", мы бы лихо провели реакцию в обычных условиях".
 
шаг 3. Собрать первый перечень соответствующих физэффектов.
 
шаг 4. Разделить список по шагу 1 на 2 группы: "физэффект найден" (группа А), "физээфект не найден" (группа В).
 
шаг 5. По группе А произвести эксперименты (по крайней мере, по значимым позициям), проверить на патентную чистоту, заявить/не заявлять, а также сформулировать обобщающие принципы (если получится).
 
шаг 6. По группе В сформулировать противоречия ...
 
... и т.д.
 
Спасибо,
Уважаемые Коллеги!

Если Вам нравится наш Форум, Вы можете поддержать его, отправив любую сумму (тогда выберите опцию "Спасибо за Форум").

Вы также можете поддержать конкретное обсуждение и получить гарантированный ответ от наших специалистов (тогда выберите опцию "Прошу эксперта ответить в этой теме").
Задайте Ваш вопрос здесь.

Большое Спасибо!


Яндекс.Метрика