Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка и создание перфторированных диэлектрических жидкостей с повышенными эксплуатационными характеристиками для комплекса новых энергосберегающих видов высоковольтного электротехнического оборудования

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.526.12.6005
Продолжительность работ
2007 - 2009, 25 мес.
Бюджетные средства
145 млн
Внебюджетные средства
64,5 млн

Разработка и создание опытно-промышленного производства новых диэлектрических жидкостей для высоковольтного электротехнического оборудования и автономных систем теплоэлектроснабжения, используемых в широком диапазоне эксплуатационных режимов температур и тепловых нагрузок.

Соисполнители

Организация
ФГУП ВЭИ

Этапы проекта

1
27.09.2007 - 31.10.2007
Проведено исследование процесса получения перфторированных жидкостей методом электрохимического фторирования. Полученные данные будут использованы при разработке конструкции электролизера для модернизированных электрохимических установок.
Наработаны образцы перфторированных диэлектрических жидкостей (фожалина и перфтортрипропиламина) методом электрохимического фторирования на лабораторных установках.
Составлен перечень закупленного оборудования для модернизации лабораторных стендов и создания опытной установки для синтеза перфторированных жидкостей и проведена закупка заказанного оборудования.
Развернуть
2
01.11.2007 - 31.12.2007
Проводилась разработка технологий получения перфтораминов, как наиболее перспективных негорючих высокотемпературных перфторированных жидкостей. Перфторированные амины получались методом электрохимического фторирования (ЭХФ) простых третичных аминов в жидком безводном фтористом водороде.
В отчетный период продолжены опыты по подбору оптимальных условий электрохимического синтеза перфтортрипропиламина. При сохранении выхода по току сырца перфтортрипропиламина около 60% и содержании целевого продукта в сырце около 70% плотность тока удалось повысить с 0,04 до 0,06А/см2, что позволит в производственных условиях увеличить единичную мощность электролизера.
Наряду с перфтортрипропиламином и фожалином разработана технология получения перфтортрибутиламина, более высоко кипящей диэлектрической жидкости (около 180С). Определены оптимальные соотношения плотности тока и концентрации трибутиламина в электролите. Установлено, что оптимальная плотность тока электрохимического фторирования трибутиламина составляет 0,03А/см2, концентрация трибутиламина 5-6%. Отработаны условия выделения целевых продуктов нейтрализацией сырцов и их последующей ректификацией.
Разработан лабораторный технологический регламент получения перфторированных аминов.
Проведено исследование процессов получения полиэфиров электрохимическим методом и методом фотохимического синтеза.
При электрохимическом синтезе полиэфиров разработан метод анодной конденсации по Кольбе. В качестве исходного сырья использовались олигомеры гексафторпропиленоксида, а именно димер и тример гексафторпропиленоксида. Указанные олигомеры омылением переводились в соответствующие кислоты, которые затем подвергались электролизу. Состав электролита: 25% соответствующей кислоты (из них 10% нейтрализовано натриевой щелочью), 65% ацетонитрила, 10% воды. Электролиз проводился с применением анодов из стеклоуглерода при напряжении от 8 до 10В. При электролизе кислоты димера гексафторпропиленоксида выход полиэфира С10F22O2 67%, при электролизе кислоты тримера гексафторпропиленоксида выход полиэфира С16F34O4 - 80%. Наработаны образцы указанных эфиров в количестве около 250г первого и 100г второго эфира. Определены некоторые физико-химические свойства образцов: температура кипения С10F22O2 около 125С, С16F34O4 – около 216С, температура замерзания обоих образцов ниже минус 80С. Исходя из температуры кипения, наибольший интерес, как высококипящая диэлектрическая жидкость, представляет полиэфир С16F34O4 (полиэфир-216). Были определены его диэлектрические характеристики: диэлектрическая проницаемость 2,02, удельное объемное сопротивление
11013 Ом.м, электрический пробой 29кВ/мм. Полученные данные показали, что образец полиэфира-216 отвечает требованиям Технического задания.
Методом фотохимического синтеза получена смесь полиэфиров с температурой кипения около 240С. Наработан образец в количестве около 100г.
Проведена модернизация лабораторных стендов для определения диэлектрических характеристик перфторированных жидкостей. Стенды позволяют проводить исследование электроизоляционных (диэлектрических) и физико-химических свойств диэлектрических жидкостей. В качестве электроизоляционных свойств определяются электрическая прочность или напряжение пробоя, диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери (tg ) и удельное объемное сопротивление. В качестве физико-химических свойств, наиболее важных для характеристики их применения в энергетических установках, определяются плотность и кинематическая вязкость в зависимости от температуры.
Развернуть
3
01.01.2008 - 31.05.2008
На лабораторной установке отработаны условия выделения перфторированных диэлектрических жидкостей методами нейтрализации и ректификации. Созданы лабораторные установки, на которых проведено исследование различных методов обработки перфторированных жидкостей с целью их тонкой очистки, в том числе обработка фтором в реакторе с высокооборотной мешалкой и циркуляционным контуром и взаимодействие продукта со щелочами и окислителями. На основании полученных данных разработана конструкция технологического реактора тонкой очистки перфторированных диэлектрических жидкостей. Подготовлена техническая документация на конструкцию реактора тонкой очистки (№ 160-291.000).

На лабораторных установках электрохимического фторирования проведены опыты по созданию перфторированных диэлектрических жидкостей с повышенными эксплуатационными характеристиками. В процессе исследований после выделения и очистки целевых продуктов наработаны и переданы на испытания в ФГУП «Всероссийский электротехнический институт имени В.И.Ленина» образцы фожалина и перфтортрипропиламина в количестве 3,4кг (1,85л) и 3,2кг (1,77л) соответственно.

Разработана программа испытаний лабораторных образцов перфторированных диэлектрических жидкостей в контакте с образцами изоляции, используемой в высоковольтном электротехническом оборудовании.
Развернуть
4
01.06.2008 - 30.09.2008
При отработке технологии получения перфторированных диэлектрических жидкостей было показано, что скорость электрохимического процесса определяется диффузионными ограничениями у поверхности анода электролизера и необходимо осуществление активного перемешивания электролита в зоне реакции, т.е. в области электродного пакета. Проведенные исследования по подбору оптимальных условий электролиза для каждого конкретного процесса электрохимического фторирования позволили перейти к разработке конструкции опытного электролизера.
Краткое описание выполненных работ:
разработан и изготовлен опытный унифицированный электролизер силой тока 2 кА для синтеза перфторированных жидкостей
В ФГУП «ВЭИ имени В.И. Ленина» проведены испытания лабораторных образцов диэлектрических жидкостей, наработанных ФГУП «РНЦ «Прикладная химия», которые показали, что жидкости перфтортрипропиламин и Фожалин удовлетворяют требованиям, предъявляемым к диэлектрикам, используемым в трансформаторах в качестве изоляционной и охлаждающей среды.
Разработан технологический регламент на создание опытной установки в цехе 210 Опытного завода ФГУП «РНЦ «Прикладная химия» для синтеза перфторированных жидкостей.
Развернуть
5
01.10.2008 - 31.12.2008
По этапу 5 – В цехе 210 Опытного завода ФГУП «РНЦ «Прикладная химия» на базе действовавшей ранее установки производства продукта МД-3Ф (перфтортриэтиламина) создана опытная установка для получения перфторированных жидкостей. Действующая ранее установка устарела, многие аппараты, в том числе и электролизеры, устарели и не пригодны для использования. Вновь изготовленное установленное оборудование: электролизеры силой тока 2 кА – 2 шт., конденсаторы фтористого водорода - 2 шт., аппараты приготовления корректирующего раствора -2шт., аппараты тонкой очистки жидких диэлектриков - 2 шт., компрессоры подачи азота - 2 шт. Реконструированное оборудование: холодильная машина на минус 70°С и холодильная машина на минус 30°С, парогенераторы. Пультовое управление установкой переводится с систем пневматического управления на компьютерное управление с заменой всех первичных датчиков и вторичных приборов.
Установка соответствует предъявляемым требованиям, а именно:
- установка с использованием 2-х конструктивно усовершенствованных электролизеров силой тока 2кА предназначена для наработки опытных партий диэлектрических жидкостей, в первую очередь перфторированных аминов (перфтортрипропиламина – ПФТПА, фожалина, перфтортрибутиламина – ПФТБА и других) в количестве 1-3т в год;
- установка позволяет производить жидкие перфторированные диэлектрики-теплоносители с различными температурами кипения и плавления для использования их в широком диапазоне рабочих температур при создании нового поколения высокоэффективных электротехнических устройств;
- настоящая установка явится первым этапом создания отечественного производства инертных негорючих диэлектриков-теплоносителей для применения в новых энергосберегающих видах высоковольтного электротехнического оборудования и замены применяющегося в настоящее время горючего и токсичного углеводородного сырья.
В настоящее время в России не существует производства перфторированных диэлектрических жидкостей с диапазоном их использования в области рабочих температур от минус 50 до +2160С.
Технология синтеза перфторсоединений методом электрохимического фторирования может быть внедрена на любом химическом предприятии, как, например, ФГУП «РНЦ «Прикладная химия», ОАО «Славгородское производственное объединение «Алтайхимпром», ОАО «Галоген», а также там, где имеются производства других фторсоединений, соответствующая инфраструктура и энергообеспечение.
Реализация продукции планируется на предприятиях электротехнической промышленности, при создании устройств на базе экологически чистого взрыво-пожаробезопасного интенсивного жидкостного охлаждения для авиации, скоростных поездов, для компьютеров нового поколения и др. с максимальным использованием существующего производственного оборудования предприятий.
Развернуть
6
01.01.2009 - 30.06.2009
Наработаны опытные партии диэлектрических жидкостей, определен ресурс их работы и эксплуатационные характеристики в реальном электрооборудовании. Разработан лабораторный регламент по фотохимическому синтезу перфторполиэфиров. Разработана техдокументация на создание опытно-промышленной установки получения перфторированных жидкостей.
Развернуть
7
01.07.2009 - 31.10.2009
Проведены испытания перфторполиэфиров в качестве диэлектрических жидкостей. Создана опытно-промышленная установка получения перфторированных жидкостей. Наработана опытно-промышленная партия диэлектрических жидкостей и проведено их испытание. Выполнена технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов. Разработаны предложения по организации промышленного производства.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

2.6 Осуществление комплексных проектов, в том числе разработка конкурентоспособных технологий, предназначенных для последующей коммерциализации в области энергоэффективности, энергоснабжения и ядерной энергетики
Тема
Разработка и создание перфторированных диэлектрических жидкостей с повышенными эксплуатационными характеристиками для комплекса новых энергосберегающих видов высоковольтного электротехнического оборудования.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 25 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
1
Тема
Поляризационные измерения амплитудных и фазовых спектров пропускания и отражения, а также спектров действительной и мнимой частей диэлектрической и магнитной проницаемостей твердых тел и жидкостей в терагерцовом диапазоне электромагнитных волн на установке: "Субмиллиметроый ЛОВ-спектрометр "Эпсилон" (ЭПСИЛОН) (рег. № 01-05)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
2,4 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка методов и средств для прецизионных измерений фотометрических, радиометрических и спектрорадиометрических характеристик источников и приемников излучения в широком спектральном диапазоне от УФ до ИК области спектра и температуры в диапазоне выше 2000 К на установке: "Установка для прецизионных измерений фотомет- рических, радиометрических и спектрорадиомет- рических характеристик источников и приемников излучения в широком спектральном диапазоне от УФ до ИК области спектра и термодинамической температуры в диапазоне выше 2000 К, применяе- мых для калибровки радиометрической аппаратуры космического применения (ВАТТ-КЕЛЬВИН) (рег. № 01-73)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
4,7 млн
Количество заявок
1
Тема
Создание высокоинтегрированного энергосберегающего комплекса электротехнического оборудования для полностью автоматизированных необслуживаемых подстанций 110-220 кВ.
Продолжительность работ
2009 - 2011, 28 мес.
Бюджетные средства
90 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка ресурсосберегающей технологии и создание промышленного производства деформируемых структурно-композиционных магнитотвердых материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
0