TRIZ理论论文

TRIZ理论论文 内蒙古工业大学本科课程论文 目录 第1章 TRIZ理论概述 ................................................................................................................................. 1 1.1 TRIZ的由来 ................................................................................................................................. 1 1.2 TRIZ的基本理论 ......................................................................................................................... 1 1.3 TRIZ的解题工具体系 ................................................................................................................. 1 第2章 工程问题描述 .................................................................................................................................. 3 2.1 工程问题概述 ............................................................................................................................... 3 2.2 已采取的措施 ............................................................................................................................... 3 2.3 存在的问题 ..................................................................................................................................... 3 第3章 技术矛盾 .......................................................................................................................................... 4 3.1 问题模型 ......................................................................................................................................... 4 3.2 解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 模型 ................................................................................................................................. 4 第4章 物理矛盾 .......................................................................................................................................... 6 4.1 物理矛盾的概述 .......................................................................................................................... 6 4.2 物理矛盾与技术矛盾的关系 ...................................................................................................... 6 4.3 利用物理矛盾中的分离原理分析工程问题 .............................................................................. 7 第5章 系统分析 .......................................................................................................................................... 9 5.1 技术系统分析概述 ...................................................................................................................... 9 5.2 技术系统进化法则 ...................................................................................................................... 9 第6章 物场模型 ........................................................................................................................................ 13 6.1 TRIZ 理论中的物质- 场分析法解决问题的步骤 .................................................................... 13 6.2 氨生产过程中脱除二氧化碳的物质—场模型及其解决方案 .................................................. 13 6.3 总结 .............................................................................................................................................. 14 第7章 资源分析 .................................................................................................................................. 15 7.1 可用资源的分类 .......................................................................................................................... 15 7.2 资源分析 ...................................................................................................................................... 15 7.3 资源评估原则 .............................................................................................................................. 16 参考文献 ...................................................................................................................................................... 17 附 录 .......................................................................................................................................................... 18 内蒙古工业大学本科课程论文 第1章 TRIZ理论概述 1.1 TRIZ的由来 TRIZ由一位俄国学者阿利赫舒列尔(G.S.Altshuller，又译根里奇•阿奇舒勒)及他的同事于1946年最先提出，最初是从二十万份专利中取出符合要求的四万份作为各种发明问题的最有效的解。他们从这些最有效的解中抽象出了TRIZ解决发明问题的基本方法，这些方法又可以普遍的适用于新出现的发明问题，协助人们获得这些发明问题的最有效的解。 1.2 TRIZ的基本理论 TRIZ意译为发明问题的解决理论。TRIZ理论成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解。它不是采取折衷或者妥协的做法，而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程，而不再是随机的行为。实践证明，运用TRIZ理论，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。 图1-1 TRIZ的基本理论体系框架 1.3 TRIZ的解题工具体系 TRIZ理论体系中包括多种问题解决工具, 如冲突矩阵、76 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 解答、ARIZ、AFD、物质场分析、ISQ、DE、8种演化类型、科学效应等，常用的有基于宏观的矛盾矩阵法 1 内蒙古工业大学本科课程论文 (冲突矩阵法)和基于微观的物场变换法。每一种工具都可以帮助工程人员快速形成设计方案。该理论将技术系统的冲突作为实现重新的出发点,对方案的创新形成了较为系统的操作过程。从一定程度上,实现了技术创新过程的程式化操作。归纳为六个方面的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 : 1. 创新思维方法与问题分析方法 TRIZ理论中提供了如何系统分析问题的科学方法，如多屏幕法。而对于复杂问题的分析，它包含了科学的问题分析建模方法——物场分析法，它可以帮助快速确认核心问题，发现根本矛盾所在。 2. 技术系统进化法则 针对技术系统进化演变规律，在大量专利分析的基础上TRIZ理论总结提炼出八个基本进化法则。利用这些进化法则，可以分析确认当前产品的技术状态，并预测未来发展趋势，开发富有竞争力的新产品。 3. 工程矛盾解决原理 不同的发明创造往往遵循共同的规律。TRIZ理论将这些共同的规律归纳成40个发明原理与11个分离原理，针对具体的矛盾，可以基于这些创新原理寻求具体解决方案。 4. 发明问题标准解法 针对具体问题物场模型的不同特征，分别对应有标准的模型处理方法，包括模型的修整、转换、物质与场的添加，等等。 5. 发明问题解决算法ARIZ 主要针对问题情境复杂，矛盾及其相关部件不明确的技术系统。它是一个对初始问题进行一系列变形及再定义等非计算性的逻辑过程，实现对问题的逐步深入分析，问题转化，直到问题解决。 6. 基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的知识库 基于物理、化学、几何学等领域的数百万项发明专利的分析结果而构建的知识库可以为技术创新提供丰富的方案来源。 2 内蒙古工业大学本科课程论文 第2章 工程问题描述 合成氨生产过程除电解法外，不管用何种原料制得的粗原料气中都含有硫化物、一氧化碳、二氧化碳等气体，这些物质都是氨合成催化剂的毒物，在进行氨合成之前，需将它们彻底清除。 2.1 工程问题概述 二氧化碳的脱除，简称为脱碳，是一个典型的且广泛应用的吸收工艺过程，吸收方法有物理吸收、化学吸收和物理化学吸收。就物理吸收来讲，其工艺过程也是发展变化的，该变化过程反映了人们将吸收理论具体应用到化工生产以实现过程强化的技术发展沿革。 过去利用水洗方法进行脱碳，但随着经济发展的需要，要求提高合成氨和尿素生产能力，同时也有工艺要求尿素联产碱等产品。这就要求不但脱碳的效率要高，同时对二氧化碳的回收数量和质量提出了高要求，以满足尿素联产碱的工艺要求。 2.2 已采取的措施 改PC(碳酸丙烯酯，propylene carbonate)作为吸收剂，代替水洗脱碳。由于PC法在工艺上与水洗法相同，故改造过程涉及的 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 和设备相同，较为方便。并且，以PC为脱碳吸收剂，一般为同条件下水吸收能力的4倍，达到与水洗法脱二氧化碳的工业试验装置获得成功，取得了明显的节能效果和经济效益。 2.3 存在的问题 经过多年的实践，人们逐渐发现此简单的改良还有一些问题。一是PC吸收剂损耗较大;二是采用了PC吸收剂，出现了净化气“跑高”问题，即二氧化碳离开吸收塔含量高，加大了铜洗的负荷，这导致操作费用的增加和氨损耗增大。 PC吸收剂损耗较大是由于该系统是在原来水脱碳系统基础上直接改造而来，用PC替代水作为吸收剂，是从无机吸收剂转换为有机吸收剂，PC的蒸汽压高，且PC回收系统不完善所致; 净化气中二氧化碳含量高的原因是PC吸收剂再生效果不好或吸收剂冷却差，根本原因是PC吸收二氧化碳的能力降低了。 3 内蒙古工业大学本科课程论文 第3章 技术矛盾 不同的发明创造往往遵循共同的规律。原理是获得解决冲突方法所应遵循的一般规律。产品是多种功能的复合体,由不同部分组成,为了改进产品需要改变某个零件的设计,但造成相关的负面影响,冲突就出现了。技术冲突是指传统设计中所说的折衷,即由于系 不能达到所需要的状态。 统本身某一部分的影响, 3.1 问题模型 Triz引导设计者挑选能解决特定矛盾的原理,其前提是要按标准工程参数确定矛盾。有40条发明创造原理(见附录一)和39条标准矛盾(见附录二)可供应用。针对具体的技术矛盾,可以基于这些发明创造原理并结合工程实际,寻求具体的解决方案。Triz理论将39种技术矛盾排列成了矩阵,横向为须改善的一方,纵向为可能恶化的一方,见表1。 表1 技术矛盾矩阵 运动物体质量 静止物体质量 运动物体尺寸 „„ 生产率 运动物体质量 15,8,29,34 35,3,24,37 静止物体质量 15,8,29,34 1,28,15,35 愚弄物体尺寸 14,4,28,29 „„ „„ „„ „„ „„ „„ 生产率 35,3,24,37 1,28,15,35 14,4,28,29 上述问题中,将水洗脱碳改为PC脱碳后，二氧化碳的吸收能力增加，即生产率力增加，但PC的耗量增加，导致物质损耗增加，PC吸收容易产生净化气二氧化碳含量增高，即生产精度下降，反应到技术参数上为制造准确性下降。即: 改善一方:生产力 恶化一方:物质损耗，制造准确性 3.2 解决方案模型 利用技术矛盾矩阵，寻求对应的发明创造原理。如表2所示 表2 工程的技术矛盾 物质损耗 制造准确性 生产力 28,35,10,23 10,18,32,39 根据40个原理可知，28(置换机械系统)原理，吸收过程所处的场为重力场，而又因为生产设备庞大，物料流率大，不适宜用改变场的方式解决问题。35(转换之化学物 4 内蒙古工业大学本科课程论文 理状态)原理，吸收中要求吸收剂必须为液体，被处理原料必须为气体，两相介质相接触才能实现传质，故物质的相态不能发生变化。32(改变颜色)物料的一定的，改变颜色对解决问题没有帮助。18(机械震动)原理，因为吸收中要求物料和设备都处于稳定的操作中，故此原理不适用。终上所述，解决方案可用10(预先作用)，39(惰性环境)。下面进行分析。 (1)预先作用:根据预先作用，可对吸收剂预先处理。采用复合溶剂法，向PC溶剂直接添加复合溶剂的相关组分，复合PC溶剂的蒸气压降低，吸收剂的损耗大大降低。另外，对二氧化碳的溶解度显著提高，故脱碳效率进一步提高或相同的脱碳效率可节省溶剂。总之，采用复合PC技术，二氧化碳净化度高，吸收剂损耗和电力消耗都得以降低。 (2)惰性环境:改变PC解吸过程中的操作环境。将原常压解吸改为真空解吸，解吸压力降低，解吸推动力加大，解吸效果好，循环PC溶剂浓度降低，进而提高了吸收推动力;淋降式解吸塔改为筛板或填料塔，使得解吸能力进一步提高。 5 内蒙古工业大学本科课程论文 第4章 物理矛盾 4.1 物理矛盾的概述 物理矛盾是对系统的同一个参数有相互排斥(相反的或不同的)要求，物理矛盾的三种情况: (1)这个参数是通用工程参数，不同的设计条件对它提出了完全相反的要求，例如:对于建筑领域，墙体的设计应该有足够的厚度以使其坚固，同时墙体又要尽量薄以使建筑进程加快并且总重比较轻;温度既要高又要低;尺寸既要长又要短;材质既要软又要硬等等。 (2)这个参数是通用工程参数，不同的工况条件对它有着不同(并非完全相反)的要求，例如:灯泡的功率既要是25瓦，又要是100瓦;一个工件的形状，既要是直的，又要是弯的等等。 (3)这个元素是非工程参数，不同的工况条件对它有着不同的要求，例如:冰箱的门既要经常打开，又要经常保持关闭;道路上既要有十字路口，又要没有十字路口。 表4-1 物理矛盾的分类 类别 物理矛盾 几何类 长与短 对称与非对称 平行与交叉 厚与薄 几何类 圆与非圆 锋利与钝 宽与窄 水平与垂直 材料及能量类 时间长与短 粒度高与低 动率大与小 摩擦大与小 材料及能量类 多与少 密度大与小 导热率高与低 温度高与低 功能类 喷射与堵塞 推与拉 冷与热 快与慢 功能类 运动与静止 强与弱 软与硬 成本高与低 4.2 物理矛盾与技术矛盾的关系 1. 物理矛盾与技术矛盾概念的比较 表4-2 物理矛盾与技术矛盾概念的比较 名称 比较 物理矛盾 同一参数两个不同要求 技术矛盾 两个参数之间的矛盾 2. 物理矛盾与技术矛盾层次关系 6 内蒙古工业大学本科课程论文 在很多时候，技术矛盾是更显而易见的矛盾，而物理矛盾是隐藏的更深的、更尖锐的矛盾，是本质矛盾或内在矛盾。 3. 技术矛盾向物理矛盾的转化 将技术矛盾转变成物理矛盾的程序是先判别想要与不想要结果的特性。再由这个特性定义出物理矛盾。 4.3 利用物理矛盾中的分离原理分析工程问题 合成氨生产过程除电解法外，不管用何种原料制得的粗原料气中都含有硫化物、一氧化碳、二氧化碳等气体，这些物质都是氨合成催化剂的毒物，在进行氨合成之前，需将它们彻底清除。二氧化碳的脱除，简称为脱碳，是一个典型的且广泛应用的吸收工艺过程，吸收方法有物理吸收、化学吸收和物理化学吸收。南京化工集团研究院开发了PC(碳酸丙烯酯，propylene carbonate)技术，该技术的核心是以PC为吸收剂。两个小氮肥厂首先用该方法代替水洗脱碳，由于PC法在工艺上与水洗法相同，故改造过程涉及的流程和设备相同，较为方便。并且，以PC为脱碳吸收剂，一般为同条件下水吸收能力的4倍，达到与水洗法脱二氧化碳的工业试验装置获得成功，取得了明显的节能效果和经济效益。同时还有一些问题有待改良，一是PC吸收剂损耗较大;二是采用了PC吸收剂，出现了净化气“跑高”问题，即二氧化碳离开吸收塔含量高，加大了铜洗的负荷，这导致操作费用的增加和氨损耗增大。 工程问题分析: Step 1 :上述PC复合溶剂脱碳工艺技术沿革说明，吸收剂在吸收过程中所起的作用非常重要，吸收剂的特性既决定吸收效果，也决定解吸效果，同时它是决定能耗和操作费用的主要因素。一个完整的吸收过程是由吸收和解吸联合构成，解吸差直接影响吸收过程，吸收过程的操作费用中解吸费用占大部分，故降低操作费用，重在降低溶剂的解吸费用，提高吸收剂溶剂性能、降低吸收剂用量、减少吸收剂损失等目标是关键。 Step 2 :从因果轴定义技术矛盾 参数1:吸收剂的吸收能力 参数2:吸收剂的损耗和再生 提高吸收剂吸收能力，二氧化碳离开吸收塔含量高，就会加大了铜洗的负荷，这将导致操作费用的增加和氨损耗增大。 Step 3 :提取物理矛盾:在这对技术矛盾中找到一个参数，及其相反的两个要求 7 内蒙古工业大学本科课程论文 吸收效果(吸收 剂性能、用量、 再生) 吸收剂的特性 解吸效果(能耗 和操作费用) 图4-1 利用物理矛盾分析 PC吸收剂损耗较大是由于该系统是在原来水脱碳系统基础上直接改造而来，用PC替代水作为吸收剂，是从无机吸收剂转换为有机吸收剂，PC的蒸汽压高，且PC回收系统不完善所致;净化气中二氧化碳含量高的原因是PC吸收剂再生效果不好或吸收剂冷却差，根本原因是PC吸收二氧化碳的能力降低了。 Step 4 :定义理想状态:提取技术系统在每个参数状态的优点，提出技术系统的理想状态，找出解决问题的方法。从以下几个方面进行改进: (1) 吸收剂的吸收能力 为提高PC吸收剂的吸收能力，防止二氧化碳跑高，将原常压解吸改为真空解吸，解吸压力降低，解吸推动力加大，解吸效果好，循环PC溶剂浓度降低，进而提高了吸收推动力;淋降式解吸塔改为筛板或填料塔，使得解吸能力进一步提高;降低循环溶剂的温度。 (2) 吸收塔结构 吸收塔内采用全截面均匀分布的气体和液体分布器，部分或全部采用规整填料，提高通气量以强化气液接触效率，加大气液传质面积，结果大大提高了吸收塔的吸收效果，降低了净化气中二氧化碳浓度，减轻了后续铜洗负荷。 (3) 综合考虑 采用复合溶剂法，即对PC溶剂进行改良，向PC溶剂直接添加复合溶剂的相关组分，在原PC技术上过渡为PC复合工艺，复合PC溶剂的蒸气压降低，吸收剂的损耗大大降低。另外，实验证明复合溶剂的选择性和吸收能力优于纯溶剂，特别是在高压下，对二氧化碳的溶解度显著提高，故脱碳效率进一步提高或相同的脱碳效率可节省溶剂。总之，采用复合PC技术，二氧化碳净化度高，吸收剂损耗和电力消耗都得以降低。 8 内蒙古工业大学本科课程论文 第5章 系统分析 5.1 技术系统分析概述 由具有相互联系的元件与运作所组成的、以实现某种功能或职能的事物的集合。 技术系统中各元件有各自的特性，而它们的组合具有与元件不同的特性。子系统:技术系统中更细化的、可以实现各种更加基本的功能的组成部分。如手机的键盘、机身、电池、芯片、显示屏等。 超系统: 技术系统之外的系统，系统的组成部分;如移动通信网络。 5.2 技术系统进化法则 法则1-完备性法则 一个完整的技术系统必须包含四个部分: 1.动力装置:从能量源获取能量，转化为系统所需能源。2.传输装置:把能量或场传递给执行装置3.执行装置:对系统作用对象实施功能，也称为“工具”。4.控制装置:控制其他组件协调工作，以实现功能。 完备性法则的建议的进化方向:系统不断自我完善，减少人的参与以提高系统的效率。 法则2-动态性进化法则 技术系统的进化应该沿着结构柔性、可移动性、可控性增加的方向发展。 具体措施:1. 提高结构柔性路线 2. 提高可移动性路线 3.提高可控性路线。 目的:适应各种环境或工作条件，调节系统组件 达到最佳工作状态，调整系统参数与变化的环境 参数更加精确地匹配。 法则3- 子系统不均衡进化法则 1.技术系统由多个实现各自不同功能的子系统组成。 2. 任何技术系统中的每一个子系统都是沿着各自的S曲线进化的; 3.组成技术系统所包含的各个子系统是不同步不均衡进化的; 4.整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的即最不理想的子系统(木桶原理)该法则可以帮助创造者及时发现并改进最不理想的子系统。 法则4-向超系统进化法则 从单一系统向双系统、多系统的方向发展。包括相似组件增加;不同组建增加;集成深度增加。 法则5-能量传递法则 技术系统的进化必须沿着使能量流动路径缩短的方向发展，以减少能量损失。包括:1. 缩短能量传递路径 2. 减少能量形式的转换3. 将不容易控制的场替换为容易控制的场，如机械场?声场?热场?化学场?电场?磁场/电磁场 9 内蒙古工业大学本科课程论文 法则6- 提高理想化水平法则 最理想的技术系统:作为物理实体它并不存在，但却能够实现所有必要的功能。技术系统是沿着提高其理想水平，向最理想 系统的方向进化。成本更低，需要空间更小， 浪费的能量更少，系统更可靠、更简单、更 有效。提高理想水平法则是所有进化法则的基础。 5.3 TRIZ理论在合成氨原料气脱碳工艺技术开发中的应用 工业上常用的几种合成氨脱碳工艺介绍 1铜氨液吸收工艺 铜氨液是铜离子、酸根及氨组成的水溶液。以铜离子、醋酸、液氨组成的醋酸铜氨液是铜氨液的代表。铜氨液吸收CO和CO2的化学反应如下。 Cu(NH3)2++CO+NH3?Cu[(NH3)3CO]++Q NH4OH+CO2==(NH4)2CO3+H2O+Q 该吸收过程存在气液相的相平衡和液相的化学平衡，是一个比较复杂的化学反应。首先，铜氨液中以Cu(NH3)2+形式存在的低价铜离子是吸收CO的有效成分，而以Cu(NH3)42+形式存在的高价铜离子是无吸收CO能力的，但它的存在可以保证有效的Cu(NH3)2+的存在。其次，铜氨液中的氨以络合氨、固定氨和游离氨3种形式存在，而游离氨是吸收CO2的有效成分。它们对铜氨液的稳定各自起着不同的作用。铜氨液中的络离子Cu(NH3)2+和Cu(NH3)42+都需要酸根与之结合，才能保持它们的稳定存在。 为了能使铜氨液反复使用，降低化学原料的消耗，需要将吸收的CO和CO2等从铜氨液中再生出来。再生过程的化学反应如下，期间，还伴随着高价铜还原为低价铜的过程。 Cu[(Nh3)3CO]+?Cu(NH3)2++CO+NH3? NH4HCO3?NH3?+CO2?+H2O? 缺点:该工艺使用的醋酸铜氨液化学成分多而复杂，吸收和再生过程中影响因素较多，而多种因素在同一操作条件下又相互矛盾，故存在工艺流程冗长、工艺条件控制难度大、能源消耗较高，易污染环境等。 2 液氮洗涤工艺 液氮洗涤工艺是基于混合气体中各组分在不同的气体分压下冷凝的温度不同，混合气体中各组分在相同的溶液中溶解度不同，使混合气体中需分离的某种气体冷凝和溶解在所选择的溶液中，而得以从混合气体中分离。 缺点:此方法需要液体氮，选用该技术时必须考虑液体氮的来源。通常与设有空气分离 10 内蒙古工业大学本科课程论文 装置的重油部分气化、烟煤加压气化制备合成气的工艺技术结合使用，以获得充足的液体氮来源。由于低温会使H2O和CO2凝结成固体，影响传热及堵塞管道和设备，因此进入液氮洗涤系统的原料气体必须预先完全脱除H2O和CO2。由于在低温下操作，耐低温的材料价格昂贵，设备投资有所增加。 3 甲烷化工艺 甲烷化是在触媒的催化作用下，在一定的工艺条件下使CO和CO2与H2反应生成对氨合成媒触无毒害作用的甲烷的原料气精制工艺技术。其化学反应如下。 CO+3H2=CH4+H2O+Q CO2+4H2+CH4+2H2O+Q CO和CO2的甲烷化反应是体积缩小的强放热反应。在200,400 ?范围时，每0.1,的CO转化成CH4气体绝热升温7.4?，每0.1,的CO，转化成CH4气体绝热升温6?。 提高操作压力和降低操作温度均有利于上述反应的化学平衡向右移动。由于在原料混合气体中反应物H2的含量很高，H2的含量是CO2含量的100倍以上，因此提高操作压力对甲烷化反应不是决定因素。甲烷化反应一般可在中低压下进行，也能在高压下进行。甲烷化反应是一个体积缩小的反应，操作压力低，消耗的气体压缩功少，有利于节约能耗。一般在系统装置允许的条件下，选择的操作压力越低越好。 缺点:由于甲烷化反应所生成的CH4对于氨合成来说属惰性气体，在CH4的生成过程中还要消耗有效气体H2，而且在氨合成过程中CH4会降低N2和H2的合成分压，不利于氨的合成。氨合成系统中CH4积累得越多，消耗的气体压缩功越多。 4 总结 为解决上述方法中能耗高，原料利用率低，环境污染大，高投入，难于控制等一系列问题，结合TRIZ理论进行系统分析，我国已研发出了一种新型的合成氨原料气脱碳技术——高压醇烷化工艺技术 该工艺技术是在甲烷化工艺技术的基础上开发出来的，用甲醇化、甲烷化净化精制合成氨原料气中的CO和CO2，使之体积分数小于10×10,6。 醇烷化工艺技术是将合成氨原料气的精制分2步进行。首先将CO和CO2进行甲醇化，使原料气进一步精制，然后将CO和CO2进行甲烷化，以达到原料气的最终精制。作为原料气进一步精制的甲醇化工艺，醇化后气体中CO和CO2的含量越少，甲烷化工艺的H2消耗越少，甲烷化后气体中的CH4才会越少，从而越有利于氨的合成。在保持触媒在最佳的活性范围条件下，甲醇合成反应的系统压力越高，越有利于提高甲醇的合成率，降低醇化后气体中CO和CO2的含量。高压(31.4 MPa)甲醇合成CO单程转化率达到90,以上，醇后出口气体中CO+CO2含量体积分数小于200×10,6。原料气体中这样低的 11 内蒙古工业大学本科课程论文 CO+CO2含量，使甲烷化反应原料气中的H2气几乎不被消耗，而CH4几乎没有增加，充分显示出高压醇化精制气体的优势。这种精制工艺技术克服了甲烷化工艺对原料气变换和脱碳工艺过程要求CO和CO2体积分数必须小于0.7,的缺点，可以降低因深度变换和深度脱碳引起的蒸汽消耗，使变换和脱碳的工艺过程控制更为宽松和容易，提高了总(含甲醇)生产过程总体的经济性。氨 12 内蒙古工业大学本科课程论文 第6章 物场模型 6.1 TRIZ 理论中的物质- 场分析法解决问题的步骤 应用TRIZ解决概念设计中的问题的一个重要方法就是通过功能描述,建立物质- 场模型,确定所要解决的冲突为技术冲突,然后通过物质-场的描述正确应用39个参数和40 流程图如图1所示。 个发明原理解决问题, 图1 TRIZ解决问题流程图 GSAltshuller认为所有功能都可以看作是由2个物质和1个场组成的,物质- 场模型是TRIZ理论的重要分析工具。在TRIZ理论中, 功能的基本描述如图2所示。 图2 功能的基本图形表示 图中F为场, S1及S2分别为物质。其意义为:场F通过物质S2作用于物质S1并改变S1。物质S1是被控粒子、材料或过程,物质S2是控制S1的工具或物体,场F是用于S1与S2之间相互作用的能量。对于1个满意的功能,至少要包括这3种元素且三者之间以适当的方式组合,完成一定的作用。产品是功能的实现载体, 因此可用物质-场来对产品中的问题进行分析。 6.2 氨生产过程中脱除二氧化碳的物质—场模型及其解决方案 氨的合成技术是在适当的温度、压力和有催化剂存在的条件下，将经过精制的氢氮混合气直接合成为氨。然后将所生成的气体氨从末合成为氨的混合气体中冷凝分离出 13 内蒙古工业大学本科课程论文 来，得到产品液氨，分离氨后的氢氮气体循环使用。 合成氨的工艺流程:原料气制备，净化，一氧化碳变换过程，脱硫过程，脱碳过程。其中，脱碳过程为: 粗原料气经CO 变换以后，变换气中除H2 外，还有CO2、CO和CH4 等组分其中以CO2 既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。含量最多。CO2 因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法，聚乙二醇二甲醚法，碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA 法，MEA法等。 6.3 总结 运用TRIZ物质-场分析法对按生产过程中脱除二氧化碳进行概念设计,构思出解决的创新解决方案,并对方案进行了简要的分析。 14 内蒙古工业大学本科课程论文 第7章 资源分析 资源是TRIZ理论的核心词汇之一, 其思想始终贯穿TRIZ理论中。合理利用资源的关键是对已存在的可用来解决问题的系统资源直接使用或重新整合来执行功能, 最终使设计产品接近理想状态。目前, 对TRIZ理论的研究、运用受到越来越多国家的重视, 并广泛运用于工业设计领域、工程技术领域, 甚至商业领域等等。一些知名企业, 如三星、通用、波音等都有成功利用TR IZ理论来解决设计问题的例子。同样, 家具设计也和资源密不可分, 每进行任何一步都必和资源产生联系, 从为什么设计、为谁设计到怎样设计、如何使产品更接近理想状态, 都离不开对资源的选用。否则, 会白白浪费一些有用的资源, 从而导致设计效率和效果不尽人意。因此, 在家具产品设计过程中, 对系统资源进行必要的详细分析和深刻理解, 对设计人员是十分必要的。 7.1 可用资源的分类 TRIZ理论认为资源可分为6个大类: 物质资源、场( 能量) 资源、信息资源、空间资源、时间资源、功能资源。设计者一般都偏重有形设计, 只考虑产品的有形资源。但严格来讲,完整的技术系统是人机系统,产品使用者也是技术系统中不可或缺的一部分, 也是一种可用资源, 是一种无形资源。根据家具技术系统的这个特性, 把具资源分为硬资源和软资源。明确的资源分类标准可帮助设计者对其进行筛选和利用, 进一步提高家具设计的效率达到理想设计效果, 设计者应该掌握如何有针对性的对资源进行分类。 7.2 资源分析 目前脱除二氧化碳的方法不少，但多数采用溶剂吸收，并经二氧化碳再生塔将二氧化碳解析。国内采用的方法有:水洗法、氨水法、低温甲醇法、乙醇胺洗涤法、环丁砜法、热碳酸钾法、加砷热碱法[((G—V法)，此法行毒，因此又出现了添加如氨基乙酸、二乙醇胺(DEA)，二乙烯三胺等有机胺类的无毒催化热碱法]。上述方法工厂均在使用，但选取哪种方法取决于残余二氧化碳和经济技术上的合理性应符合下列要求: (1)对二氧化碳的溶解度高或反应性能强; (2)对气流的主要成份溶解度低或不起反应; (s)在操作温度下蒸汽压低; (4)粘度小; (5)稳定性高; (o)对一般金属腐蚀性小; (7)来源丰富价格便宜; (3)对操作者无毒害。 15 内蒙古工业大学本科课程论文 加压水洗法:它是一种物理溶解法，由于流程简单，水的来源较多，过去曾是我国应用较多的一种方法。但该法存在着动力捎耗大，吸收速度慢，设备庞大，有效氮氢气损失大，回收二氧化碳浓度低，回收率低等缺点，因此已逐步被淘汰。 乙醇胺法:虽然净化度高，但由于对蒸汽消耗量大，乙醇胺损失大，目前溶剂价格昂贵，来源不易，在我国尚未迅速发展。 环丁砜胜:它是近几年来发展起来的一种高效气体净化方法。它所用的吸收剂是添加了四亚甲基砜的乙醇胺溶液，特点是具有物理溶解和化学吸收两种作朋，可以同时脱出二氧化碳、硫化氢和若干有机硫组份。选择吸收能力强，净化度高，溶液易再生，应用范围广，能在不同压力(常压和加压)下进行吸收。但由于吸收与再生温差较大，需要换热设备较多，在净化新流程中热利J用不够合理。另外副反应较多，溶液具有特殊气味，环丁砜添加剂浓度较高，环丁砜溶液目前来源不易，因而流程推广受到了限制。 7.3 资源评估原则 (1)以人类的利用为核心 只有当自然环境中的物质和能量为人类所利用时，才称其为资源。因此，在资源评估中，应以人类的利用为核心。根据利用的目的，采用不同的评估标准和评估方法。 (2)遵循经济规律 资源是一种特殊的商品，因此评估时必须遵循经济规律，考虑资源本身的价值及投入其上的劳动及费用 (3)遵循自然规律 自然资源是自然环境中的一个组成部分，其形成、分布、特性及演化等必然遵循自然规律。资源资产评估也必须遵循相应的规律。 (4)遵循区域综合规律 自然资源及其环境有其特定的分布区域，某些区域可能盛产或具有某种特定的资源(如森林、水)，但缺少其他资源(如石油、渔业)。因此，某种特定资源的评估必须根据特定区域内资源的数目、质量、分布特点、结合该区域经济水平，进行定性或定量评估。 (5)以实用性为最终目标 资源评估的目的是为了更科学德开发和利用，因此，评估时所采用的评估指标体系、评估方法应以实际需要为最终目的而确定。 (6)坚持独立性、客观性 该原则在涉及探矿权、采矿权等经济问题时尤为重要。矿业资源评估过程中，评估人员必须站在公平、公正的立场上，独立客观弟进行评估工作。 16 内蒙古工业大学本科课程论文 参考文献 [ 1 ] 张海永. 浅析化工设备施工过程易出现的问题[ J ]. 山东化工, 2006, 35 (2) : 27,28. [ 2 ]高常青, 黄克正, 张勇. TR IZ理论中问题解决工具的比较与应用[J ]. 机械设 计与研究, 2006, 22 (1) : 13,15. 克正,马飞,等. TRIZ理论在产品概念设计中的应用[ J ]. 组合机床与[ 3 ]高常青,黄 自动化加工技术, 2005, (10) : 78,83. [ 4 ]檀润华. 发明问题解决理论[M ] . 北京: 科学出版社, 2004. [ 5 ] 赵新军. 技术创新理论( TR IZ)及应用[M ]. 北京:化学工业出版社, 2004. [ 6 ] 王凤岐,张连洪,邵宏宇. 现代设计方法[M ]. 天津:天津大学出版社, 2004. 17 内蒙古工业大学本科课程论文 附 录 附录一40个发明创造原理 序号 原理名称 序号 原理名称 序号 原理名称 序号 原理名称 1 分割 11 预补偿 21 超高速作业 31 多孔材料 2 分离 12 等势性 22 变害为利 32 改变颜色 3 局部质量 13 反向 23 反馈 33 同质性 4 不对称 14 曲面化 24 中介物 34 抛弃与修复 5 合并 15 动态化 25 自助技能 35 参数变化 6 嵌套 16 过渡作用 26 复制 36 状态变化 7 17 维数变化 27 用低成本、不耐用37 热膨胀 物体代替昂贵、耐 用物体 8 质量补偿 18 振动 28 机械系统的替代 38 加速氧化 9 预加反作用 19 周期性作用 29 启动与液压 39 惰性环境 10 预先作用 20 有效作用的连续30 柔性壳体或薄膜 40 符合材料 性 18 内蒙古工业大学本科课程论文 附录二 39条技术矛盾 序号 名称 序号 名称 序号 名称 1 运动物体质量 14 强度 27 可靠性 2 静止物体质量 15 运动物体作用时间 28 测试精度 3 运动物体尺寸 16 静止物体作用时间 29 制造精度 4 静止物体尺寸 17 温度 30 作用于物体的坏因素 5 运动物体面积 18 光照度 31 副作用 6 静止物体面积 19 运动物体能量 32 可制造性 7 运动物体体积 20 静止物体能量 33 可操作性 8 静止物体体积 21 功率 34 可维修性 9 速度 22 物质损失 35 适应性及多用性 10 力 23 能量损失 36 装置的复杂程度 11 应力或压力 24 信息损失 37 控制的复杂程度 12 形状 25 时间损失 38 自动画程度 13 结构的稳定性 26 物质或事物的数量 39 生产力 19