Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 История развития мирового танкерного флота 10
1.1 Развитие межконтинентальных морских перевозок в XIX веке 10
1.2 Развитие межконтинентальных морских перевозок нефти и нефтепродуктов 1900-1935 гг 14
1.3 Развитие межконтинентальных морских перевозок нефти и нефтепродуктов в период Второй мировой войны и послевоенные годы 16
1.4 Исследование изменения состава мирового нефтеналивного флота 21
Глава 2 Развитие техники и технологий морского наливного транспорта 28
2.1 Ранние технологии морской транспортировки нефти 28
2.2 Развитие технологий морского транспорта в начале XX века 33
2.3 Вторая мировая война и поствоенный период 43
2.4 Сооружение танкеров класса «ULCC» и инновационные решения в их конструкциях 50
Глава 3 Серийные суда мирового морского нефтеналивного флота 67
3.1 Первые серийные танкеры 67
3.2 Серийные нефтеналивные суда второй половины XX века 71
3.3 Опыт эксплуатации серийных нефтеналивных судов в СССР и России 74
3.4 Современные серийные танкеры 80
Глава 4 Моющие средства для очистки танков нефтеналивных судов 85
4.1 Эмульсионные и обезжиривающие вещества 85
4.2 Антикоррозионные средства или ингибиторы коррозии металлов
4.2.1 Неорганические ингибиторы коррозии 90
4.2.2 Органические ингибиторы коррозии 93
4.3 Растворители
4.3.1 Производство растворителей 97
4.4 Поверхностно-активные вещества 102
4.5 Противовспениватели 105
4.6 Анализ существующих средств очистки танков нефтеналивных судов 106
Основные результаты и выводы 111
Список использованных источников
- Развитие межконтинентальных морских перевозок нефти и нефтепродуктов в период Второй мировой войны и послевоенные годы
- Развитие технологий морского транспорта в начале XX века
- Серийные нефтеналивные суда второй половины XX века
- Неорганические ингибиторы коррозии
Введение к работе
Актуальность темы. К началу 20 века в экономике государств нефть начинает играть значительную роль. Основные районы добычи нефти удалены на большие расстояния от мест потребления, и вопросы транспорта нефти выходят на первый план. В этот период начинает развиваться трубопроводный транспорт, но моря и океаны являются существенными препятствиями для магистральных трубопроводов. По этой причине для межконтинентальных перевозок используется танкерный флот и, как показывает статистика, половина добываемой во всем мире нефти транспортируется именно танкерами. Рост морской транспортировки нефти вызвал строительство большого количества новых танкеров. Увеличивались размеры и грузоподъемность танкеров, опережая другие типы судов, возрастала скорость танкеров за счет применения новых типов двигателей. Изменялась конструкция и архитектурный облик танкеров. При производстве танкеров инженеры и конструкторы стремились снизить строительную стоимость нефтеналивных судов и улучшить экономические показатели их эксплуатации.
Судно, транспортирующее нефть и нефтепродукты, прошло длинный и сложный путь от деревянного парусного корабля, перевозящего бочки с нефтью, до высокотехнологичного танкера, транспортирующего груз наливом, обладающего массой систем, позволяющих эксплуатировать его с максимальной эффективностью и безопасностью, как для экипажа, так и для окружающей среды.
Транспортировка нефтегрузов наливом всегда сопровождается возникновениями отложений во внутренней полости танков нефтеналивных судов, что ведет к уменьшению полезного объема, опасности нарушения нормальной эксплуатации и даже возможному выходу из строя специализированных систем танкера. Для проведения очистки танков нефтеналивных танкеров используются многокомпонентные технические моющие средства.
Исходя из сказанного, изучение истории развития технических средств и технологий морского транспорта нефти и нефтепродуктов является актуальной задачей и может способствовать развитию нефтегазового комплекса страны.
Цель работы: проведение исторического анализа развития технологий и технических средств при проектировании и сооружении морских нефтеналивных судов с момента зарождения морского транспорта нефти и нефтепродуктов наливом до настоящего времени и разработка технических решений для мойки грузовых емкостей и утилизации получаемых при промывке смесей.
Реализация поставленной цели обусловила необходимость решения следующих задач:
обобщение и анализ научного материала по развитию техники и технологий при эксплуатации, проектировании и сооружении морских наливных судов в России и за рубежом;
оценка целесообразности сооружения серийных нефтеналивных танкеров и успешности опыта их эксплуатации;
определение влияния политической ситуации в мире на темпы и количество сооружаемых судов, на изменение их грузовместимости и эксплуатационные особенности;
сопоставление и подбор разновидностей существующих типов моющих средств, реагентов и их компонентов для мойки грузовых емкостей;
разработка рекомендаций по выбору моющих агентов для промывки емкостей хранения на нефтеналивных судах.
Научная новизна:
Впервые получены графические зависимости изменения суммарного дедвейта сооружаемых и выводимых из эксплуатации судов, среднего дедвейта сооружаемых и выводимых из эксплуатации судов, общего числа сооруженных и выведенных из эксплуатации судов по годам с 1845 по 2012 гг.;
Установлено совокупное влияние политической ситуации и технико-технологического развития на изменение архитектурного облика, грузовместимости и эксплуатационные характеристики нефтеналивных морских судов;
Обоснованы преимущества выпуска и эксплуатации серийных морских наливных судов для транспорта нефти и нефтепродуктов и использования типовых элементов конструкций;
Адаптирована методика выбора средств очистки трюмов нефтеналивных судов на основе зарубежного опыта эксплуатации применимо к условиям эксплуатации техники в российских условиях.
Практическая ценность работы.
Материалы диссертационной работы могут быть использованы при создании обобщающих историко-технических трудов, посвященных развитию нефтяного дела в России и за рубежом.
Отдельные главы работы и результаты экспериментов используются в учебном процессе для подготовки магистров на кафедре «Транспорт и хранение нефти и газа» в ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по программе «Морские сооружения транспорта и хранения нефти и газа».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований автора доложены и получили положительную оценку:
на 11-ой международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела», г. Уфа, 2010г.;
на 61, 62, 63 научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Уфа, 2010, 2011, 2012 г.;
на международных учебно-научно-практических конференциях «Трубопроводный транспорт-2010, 2011, 2012» , г. Уфа.
на 25-ой юбилейной международной конференции «Реактив - 2011», г. Уфа, 2011г.;
на международном научно-практическом семинаре «Рассохинские чтения», г. Ухта, 2013 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 23 печатных изданий, в том числе: 8 научных статей и 15 докладов на научно-технических конференциях. 8 работ опубликовано в ведущих журналах, рекомендуемых перечнем ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и выводов, содержит 121 страница машинописного текста, в том числе 7 таблиц, 50 рисунков, библиографический список из 102 наименований.
Развитие межконтинентальных морских перевозок нефти и нефтепродуктов в период Второй мировой войны и послевоенные годы
Наряду с производством танкеров непрестанно велись разработки по усовершенствованию конструкции корабля и увеличению надежности эксплуатации.
В 1904 г. Андрей Николаевич Крылов (1863 - 1945) опубликовал труд «Теория мореходных качеств корабля», в котором рассматривались главнейшие свойства корабля.
Вклад в развитие теории непотопляемости корабля сделал известный ученый адмирал Степан Осипович Макаров (1848 - 1904). Макаров разработал стройную теорию непотопляемости корабля. В 1897 г. Крылов предложил Макарову свою помощь в разработке вопросов непотопляемости. В октябре 1902 г. Крылов провел расчеты и составил таблицы, показывающие, как влияет затопление того или иного отсека на крен корабля [80].
Наливным судостроением занимался и Владимир Григорьевич Шухов (1853 - 1939). В 90-х годах XIX века он проанализировал недостатки прежних конструкций и привел теоретические исследования систем на упругом основании. Это позволило ему разработать конструкции нефтеналивных барж, имеющих легкий ход, высокую прочность, хорошую управляемость, при достаточной простоте строительства. Он же внедрил поточный метод строительства металлических нефтеналивных барж [91].
Вышеуказанные работы впервые были применены при проектировании и эксплуатации речных барж, но в последующем нашли широкое распространение и в морских перевозках нефти. Начало второго десятилетия XX века - это период бурного развития мировых перевозок нефти и нефтепродуктов. Парусные суда вытесняются паровыми судами. Появляются суда с дизельными двигателями.
На Великих озерах работают танкеры, перевозящие нефть и нефтепродукты для потребителей США и Канады. Растет численность танкеров в Европейских государствах и в России. Совершаются рейсы из Европы в страны Азии [93].
В 1907 году создается компания «Royal Dutch Sell» в результате объединения компаний «Royal Dutch» и «Shell».
К 1914 году, началу Первой Мировой войны, которая поставила новые задачи морской в транспортировке нефти, насчитывалось 297 теплоходов общим водоизмещением в 234287 тонн. В этом же году открывается Панамский канал -новый путь транспортировок.
В период Первой Мировой войны развитие получают серийные суда, сооружающиеся для использования в очагах военных действий. 17 апреля 1915 запущен танкер «Maumee» - первое судно для дозаправки в пути. Впервые маневр выполнил адмирал Честер Уильям Нимиц. В годы войны было потоплено и сооружено множество судов, что сказалось на общем состоянии флота в мире.
В период с 1916 по 1921 гг. было построено 316 танкеров общей грузовместимостью 3,2 миллиона длинных тонн, в то время как до начала первой мировой войны мировой танкерный флот имел суммарную грузовместимость в 2 миллиона длинных тонн [61].
В 1924 году начинается восстановление судостроения в России, начинают создаваться нефтеналивные суда, впервые после гражданской войны 1917-1923 гг.;
В 1925 году открывается центральное конструкторское бюро «Балтсудопроект», в котором проектируется и сооружаются новые советские танкеры. В 1927 г. в Николаеве спущен на воду первый танкер советской постройки «Красный Николаев» В 1928 г. завершается строительство нефтепровода Грозный - Туапсе и вводится в эксплуатацию первый нефтяной пирс. Нефтеналивная гавань Туапсинского порта становится одной из крупнейших в мире [100].
В конце 1930-х годов в судостроении Дениелем Кейтом Людвигом (1897 — 1992) начинает внедрятся электросварка и блочный метод сооружения.
В 1934 положено начало «Международной Ассоциации Владельцев Танкеров», которая в последующем стала именоваться «Международной Ассоциацией Независимых Владельцев Танкеров» («International Association of Independent Tanker Owners») или, сокращенно, «INTERTANKO», для защиты интересов такого рода компаний, в условиях динамично развивающегося и изменяющегося рынка [12].
К 1939 году тоннаж танкерного флота составил 1/6 часть мирового флота. Начавшаяся Вторая Мировая война явилась значимым событием для мирового судостроения. Использование силами фашистской Германии подводных лодок для уничтожения судов оказалось высокоэффективным, что повлекло за собой необходимость в наращивании темпов сооружения новых судов [98].
Анализируя дедвейт сооружаемых выводимых из эксплуатации судов в 1935-1950 годы можно проследить влияние военных действий на общий облик мирового нефтеналивного флота (рисунки 2 и 3).
Развитие технологий морского транспорта в начале XX века
В 1903 г. в России на Сормовском заводе в Нижнем Новгороде, по заказу братьев Нобель, построены первые в мире дизельные речные танкеры-теплоходы «Вандал» и «Сармат», но для океанских перевозок по-прежнему сооружались и эксплуатировались барки для транспортировки нефти.
Наряду с производством танкеров непрестанно велись разработки по усовершенствованию конструкции корабля и увеличению надежности эксплуатации.
В 1906 году Джозеф Ишервуд запатентовывает продольную систему набора судна, названную по его фамилии. Сразу при появлении данная технология не получает моментального распространения [81].
В ранние годы XX века продолжаются поиски оптимального способа океанских перевозок нефти. Известны попытки применения сочетания парового и парусного судов.
За 1907-1908 гг. были построены два судна: «Iroquois» и «Navahoe». «Iroquois» было построен в 1907 г. на верфи «Harland & Wolff Ltd.» (Белфаст). Могло перевозить 9202 тонны (дедвейт 11800 тонн). Длина судна - 140 м, ширина -18 метров, скорость хода 11-12 узлов. «Navahoe» было построено в 1908 г. на той же верфи как шестимачтовая шхуна. На нем были установлены паровые двигатели, управляющие буксировочной лебедкой и лебедками, установленными в каждой мачте для подъема парусов. «Navahoe» могло перевозить 7718 тонн груза и имело размеры: длина - 135 метров, ширина - 17,4 метра. Интересно то, что «Iroquois» с помощью лебедки буксировал «Navahoe». В годы эксплуатации этих судов они были известны как «Лошадь и Телега» (рисунок 13). Первый рейс пары начался в 01.03.1908 г. от Белфаста до США. Продолжались эти рейсы до 30.05.1917 г. Всего было сделано 148 рейсов (в среднем по 16 в год) [18].
Начало второго десятилетия XX века - это период бурного развития мировых перевозок нефти и нефтепродуктов. Парусные суда вытесняются паровыми судами. Появляются суда с дизельными двигателями. На реках работают паровые буксиры, перемещающие многочисленные баржи. На Великих озерах работают танкеры, перевозящие нефть и нефтепродукты для потребителей США и Канады. Растет численность танкеров в Европейских государствах и в России. Европейские танкера частые гости в странах Азии. Российские танкера в основном работают на внутренних водных путях, но они выходит и в Черное и Средиземное моря, а также работают на Балтике. Дедвейт танкеров приближается к 10000 тонн.
В 1914 году открывается Панамский канал, соединяющий Панамский залив Тихого океана с Карибским морем и Атлантическим океаном, позволивший совершать рейсы в обход мыса Горн.
В том же году началась Первая мировая война, поставившая новые задачи по транспортировке наливных грузов по морю. В военное время продолжают свою работу танкеры для транспортировки нефтепродуктов. Впервые, танкером «Maumee» применяется дозаправка судов на ходу. Дозаправка на ходу была быстро принята другими военно-морскими флотами. Одним из примеров является «HMAS Kurumba», который производил дозаправку военно-морских судов Великобритании с 1917 по 1919 года.
В военные годы на острове Хог была построена самая большая, в то время, в мире корабельная верфь, которая стала знаменита кораблями, называемыми «Hog Islanders». При изготовлении этих судов были попытки применения блочного метода сооружения [49, 60].
Еще одну попытку оптимизации конструкции судов можно увидеть на примере военных судов типа Z. В 1919 г. на верфях «С. Connell & Со», «Sr. James Laing & Sons Ltd», «Fairfield Shipbuilding and Engineering Company», «John Brown & Co» и «Harland & Wolff» была построена серия танкеров военного класса -военные суда типа Z, для «Shell Tankers U.K.». Это танкеры «Akera» (рисунок 14), «Acasta», «Adna», «Anatina» и «Anomia». Все они имели тоннаж 5200 GRT и машинное отделение в центре судна. Решение по такой конструкции судов было принято исходя из возможности дальнейшей реконструкции судов в другие типы грузовых судов.
К 1920 г. наряду с паровыми двигателями на танкерах стали устанавливаться двигатели внутреннего сгорания, причем количество судов с такими двигателями значительно возрастало. Изменились и конструкции судов, так в основном сооружались корпуса судов из стали, в основном, с применением клепаных конструкций. Но в практике сооружения наливных судов известно и применение других конструкционных материалов для их сооружения, например железобетон.
Попытки железобетонного судостроения начались во время Первой мировой войны. Из этого материала стали строить суда Норвегия, Германия, Англия, Италия, США и другие страны. Нехватка тоннажа из-за гибели судов, дороговизна ставшего дефицитным материала привели, с одной стороны, к некоторому возрождению деревянного судостроения, а с другой - к поиску материалов еще более прочных и дешевых, чем дерево.
В Первую мировую войну в США было построено более 40 обычных грузовых судов из монолитного железобетона, крупнейшими из которых были танкеры типа «Palo Alto» водоизмещением 13000 тонн (дедвейт 7500 тонн). Эти суда длиной 132,3 метра, шириной 16,5 метра, высотой борта 11 метров и осадкой 7,9 метра со скоростью 10,5 узла были в 20-х годах переоборудованы в нефтехранилища. На постройку одного такого танкера расходовалось 1900 тонн бетона и 16000 тонн арматуры. Толщина днища составляла 127 мм, а борта 100 мм; расстояние между шпангоутами - 1,3 метра. Надстройка также была из железобетона. Эти танкеры остались в истории судостроения как самые большие суда из железобетона. Внешне они не имели отличий от стальных нефтеналивных судов [32].
В период с 1916 по 1921 гг. было построено 316 танкеров общей грузовместимостью 3,2 миллиона тонн, в то время как до начала первой мировой войны мировой танкерный флот имел суммарную грузовместимость в 2 миллиона тонн.
К середине 20-х годов XX столетия формируется, в основном, конструкция танкеров, система размещения оборудования на них, архитектурное оформление наливных судов. От многообразия конструкций осуществляется переход к единой системе проектирования и сооружения, закрепленной правилами международных перевозок нефтегрузов, утвержденных в существующих классификационных сообществах (Регистр Ллойда, Американское судовое бюро и т.д.)
Серийные нефтеналивные суда второй половины XX века
Огромной серией танкеров стала серия танкеров типа Т, сооружаемая в годы второй мировой войны. Имена не приводятся ввиду большого их количества.
В 1948 году, на верфи К. Людвига была построена серия их пяти судов, головным судном которой был танкер «Bulkpetrol».
Судно имело дедвейт 30011 тонн, длину - 192 метра и ширину - 25,65 метра. Танкер «Bulkpetrol» несколько раз переименовывался, в августе 1971 года был разобран на 2 части, задняя часть была присоединена к передней части судна «Mobile Energy», образовав тем самым новое судно «Energy» длиной 225,8 метра и шириной 31,7 метра с дедвейтом 52837 тонн. В 1975 году в Нидерландах судно было разобрано. Другими судами серии были танкера «Bulkoil (II)», «Bulkoceanic», «Bulkstar», «Bulktrader». Суда серии были пределом для производственных мощностей верфи «Велдинг Шипярд Инкорп.».
В 1950 году К. Людвиг договорился об аренде одной из типовых судовых верфей в Куре (Япония, Хиросима). На этой верфи был построен самый большой линкор - «Yamato». Верфь была достаточно большой для сооружения огромных танкеров и рудовозов, которые задумал К. Людвиг. Он арендовал верфь на 10 лет с возможностью продления контракта на 5 лет. С тех пор верфь стала известна как «National Bulk Carriers Inc, Kure Shipyards Division». Первым судном, построенным и спущенным на воду на верфи был танкер «Petrokure».
Танкер «Petrokure» был первым головным из четырех танкеров одноименной серии, все танкеры который были построены до конца 1953 года. Дедвейт судна составлял 38021 тонну, длина судна - 205 метров, ширина — 28,1 метра. Серию, помимо «Petrokure», составляли суда с именами «Petroking», «Petroqueen», «Petroemperor» [56]. Следующими судами была серия «Universe Leader» с одноименным танкером во главе. Танкер «Universe Leader» был построен в 1956 году и имел дедвейт 85515 тонн, длину 260,5 метра, ширину 38,17 (рисунок 40).
Конструкция судна включала в себя 3 продольных переборки, которые делили грузовое пространство на 4 продольных части, каждая из которых состояла из 13 танков, что, в общем, давало 52 танка на судне. Центральные танки вмещали в себя до 13000 баррелей нефти, в то время как боковые до 9000 баррелей. Экипаж судна составлял 50 человек. Силовая установка на выходе давала 19250 л.с. на один гребной винт, благодаря чему судно развивало эксплуатационную скорость до 14,5 узлов.
Серия включала 7 судов, включая головное, сооруженные с 1956 по 1958 года. В серию входили «Universe Commander», «Universe Challenger», «Universe Admiral», «Harold H. Helm», «George Champion»
С 1956 no 1958 года на стапелях верфи «National Bulk Carriers Inc, Kure Shipyards Division» была построена еще одна серия из трех судов - «Petro Sea».
Серия состояла из головного судна «Petro Sea» и двух судов-сестер «Petrolen» и «Edward L. Stayneeger». Все суда имели дедвейт 43927 тонн, длину 217 метров и ширину 29,6 метра.
До 1960 года на верфи в Куре было построено 31 судно, включая первый танкер, достигший дедвейта в 100000 тонн. В послевоенные годы стремительно пополняется танкерный флот компании «Shell». Танкеры изготавливаются на различных верфях во многих странах. Суда выпускаются сериями. В 1950 году на верфи «Бетленгем Стил Корп.» изготавливается танкер «Caperata».
Танкер был выпущен для компании «Dutch Shell Tankers» и ходил под флагом Германии. Тоннаж танкера составлял 29736 GRT. Был разобран в 1976 году в Бильбао. В этот период были выпущены аналогичные танкеры «Caprella (3)», «Capringus», «Capsa (3)», «Capulus».
В 1950 году на верфи «Swan Hunter & Wigham Richardson» выпущена серия танкеров «Velutina», «Volsella (2)», «Verena», «Vellentina» для компании «Shell Tankers UK». Суда ходили под флагом Великобритании.
Тоннаж танкера «Velutina» составлял 29648 GRT. Танкер был разобран в 1971 году. В 1955 году на верфи «Смит Док энд Ко.» для компании «Shell Tankers UK» выпущена серия танкеров тоннажем 19349 GRT. В серию входили «Haminea (1)», «Haminella», «Hanetia», «Hadra (1)», «Hadriania». Танкер «Hadriania» был разрушен в 1975 году. На верфи «Litgows» в 1955 году для компании «Shell Tankers UK» выпущена серия танкеров «Hudatina», «Hugromia», «Huria», «Huala». Все танкеры серии имели тоннаж 19125 GRT. Танкер «Huala» был разобран в 1975 году в Каохсунге.
Сооружение судов происходило и на верфях Франции, так, в 1955 году на французской верфи «Chantiers de l Atlantique» выпускается серия танкеров имеющих тоннаж 59000-62206 GRT. Все суда серии выпущены для компании «Societe Maritime Shell France» и ходили под флагом Франции. В серию входили: «Isanda», «Iridina», «Isidora», «Isocardia (1)», «Isometria (1)», «Isselia», «Isara», «Iphigenia». Танкер «Isidora» был разобран в 1973 году [52, 85]. 3.3 Опыт эксплуатации серийных нефтеналивных судов в СССР и России
Отечественные судостроители также использовали опыт серийной постройки. Одним из таких предприятий было ЦКБ «Балтсудопроект», активно занимавшееся проектированием серийных судов с 1949 года. Ключевой фигурой в ЦКБ «Балтсудопроект» был Петр Иосифович Халимович.
В сентябре 1950 года на Николаевском судостроительном заводе имени И.И. Носенко был заложен головной танкер серии «Казбек». Танкер был первым в стране морским судном с цельносварным корпусом. Именно с него в СССР началось создание отечественного судового комплектующего оборудования.
Всего было построено 70 танкеров, создавших ядро отечественного нефтеналивного флота. Танкеры этой серии строили 3 судостроительных завода. в Испанию в 1984 году. В течение 1950-1961 годов морскому транспортному флоту было сдано 70 нефтеналивных судов типа «Казбек» (рисунок 41). В ходе постройки проект неоднократно корректировался с целью устранения выявленных в процессе эксплуатации недостатков. Поэтому у разных судов имеются различия в общем расположении, в деталях оборудования и отделке помещений, а также в составе и компоновке механической установки [86, 101].
Неорганические ингибиторы коррозии
Поверхностно-активные вещества (ПАВ), вещества, способные накапливаться (сгущаться) на поверхности соприкосновения двух тел, называемой поверхностью раздела фаз, или межфазной поверхностью. На межфазной поверхности ПАВ образуют слой повышенной концентрации -адсорбционный слой.
Любое вещество в виде компонента жидкого раствора или газа (пара) при соответствующих условиях может проявить поверхностную активность, т. е. адсорбироваться под действием межмолекулярных сил на той или иной поверхности, понижая её свободную энергию. Однако поверхностно-активными обычно называются лишь те вещества, адсорбция которых из растворов уже при весьма малых концентрациях (десятые и сотые доли %) приводит к резкому снижению поверхностного натяжения.
Типичные ПАВ - органические соединения дифильного строения, т. е. содержащие в молекуле атомные группы, сильно различающиеся по интенсивности взаимодействия с окружающей средой (в наиболее практически важном случае - водой). Так, в молекулах ПАВ имеются один или несколько углеводородных радикалов, составляющих олео-, или липофильную, часть (она же - гидрофобная часть молекулы), и одна или несколько полярных групп -гидрофильная часть. Слабо взаимодействующие с водой олеофильные (гидрофобные) группы определяют стремление молекулы к переходу из водной (полярной) среды в углеводородную (неполярную). Гидрофильные группы, наоборот, удерживают молекулу в полярной среде или, если молекула ПАВ находится в углеводородной жидкости, определяют её стремление к переходу в полярную среду. Таким образом, поверхностная активность ПАВ, растворённых в неполярных жидкостях, обусловлена гидрофильными группами, а растворённых в воде - гидрофобными радикалами.
По типу гидрофильных групп ПАВ делят на ионные, или ионогенные, и неионные, или неионогенные. Ионные ПАВ диссоциируют в воде на ионы, одни из которых обладают адсорбционной (поверхностной) активностью, другие (противоионы) - адсорбционно неактивны. Если адсорбционно активны анионы, ПАВ называются анионными, или анионоактивными, в противоположном случае - катионными, или катионо-активными. Анионные ПАВ - органические кислоты и их соли, катионные - основания, обычно амины различной степени замещения, и их соли. Некоторые ПАВ содержат и кислотные, и основные группы. В зависимости от условий они проявляют свойства или анионных, или катионных ПАВ, поэтому их называют амфотерными, или амфолитными, ПАВ
Все ПАВ можно разделить на две категории по типу систем, образуемых ими при взаимодействии с растворяющей средой. К одной категории относятся мицеллообразующие ПАВ, к другой - не образующие мицелл. В растворах мицеллообразующих ПАВ выше критической концентрации мицеллообразования (ККМ) возникают коллоидные частицы (мицеллы), состоящие из десятков или сотен молекул (ионов). Мицеллы обратимо распадаются на отдельные молекулы или ионы при разбавлении раствора (точнее, коллоидной дисперсии) до концентрации ниже ККМ. Таким образом, растворы мицеллообразующих ПАВ занимают промежуточное положение между истинными (молекулярными) и коллоидными растворами (золями), поэтому их часто называют полуколлоидными системами. К мицеллообразующим ПАВ относят все моющие вещества, эмульгаторы, смачиватели, диспергаторы и др.
В мировом производстве ПАВ большую часть составляют анионные вещества. Среди них можно выделить следующие основные группы: карбоновые кислоты, а также их соли, алкилсульфаты (сульфоэфиры), алкилсульфонаты и алкил-арилсульфонаты, пр. продукты. Наиболее распространены натриевые и калиевые мыла жирных и смоляных кислот; нейтрализованные продукты сульфирования высших жирных кислот, олефинов, алки л бензолов. Второе место по объёму промышленного производства занимают неионные ПАВ - эфиры полиэтиленгликолей. Большинство неионных ПАВ получают присоединением окиси этилена к алифатическим спиртам, алкилфенолам, карбоновым кислотам, аминам и др. соединениям с реакционноспособным атомом водорода. Ассортимент ПАВ чрезвычайно велик. Приведённые ниже данные (1971) позволяют видеть соотношение объёмов производства ПАВ различных типов.
Мировое производство ПАВ постоянно возрастает, причём доля неионных и катионных веществ в общем выпуске всё время увеличивается. В зависимости от назначения и химического состава ПАВ выпускают в виде твёрдых продуктов (кусков, хлопьев, гранул, порошков), жидкостей и полужидких веществ (паст, гелей). Особое внимание всё больше и больше уделяется производству ПАВ с линейным строением молекул, которые легко подвергаются биохимическому разложению в природных условиях и не загрязняют окружающую среду.
ПАВ находят широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту. Важнейшие области потребления ПАВ: производство мыл и моющих средств для технических и санитарно-гигиенических нужд; текстильно-вспомогательных веществ, то есть веществ, используемых для обработки тканей и подготовки сырья для них; лакокрасочной продукции. ПАВ используют во многих технологических процессах химических, нефтехимических, химико-фармацевтических, пищевой промышленности. Их применяют как присадки, улучшающие качество нефтепродуктов; как флотореагенты при флотационном обогащении полезных ископаемых; компоненты гидроизоляционных и антикоррозионных покрытий и т.д. ПАВ облегчают механическую обработку металлов и др. материалов, повышают эффективность процессов диспергирования жидкостей и твёрдых тел. Незаменимы ПАВ как стабилизаторы высококонцентрированных дисперсных систем (суспензий, паст, эмульсий, пен). Кроме того, они играют важную роль в биологических процессах и вырабатываются для "собственных нужд" живыми организмами. Так, поверхностной активностью обладают вещества, входящие в состав жидкостей кишечно-желудочного тракта и крови животных, соков и экстрактов растений.
