Введение к работе
Актуальность работы. Статистические данные показывают, что на промышленных объектах Российской Федерации с обращением жидких углеводородных топлив за период с 2006 по 2010 годы произошло две тысячи двести сорок пожаров, минимальный ущерб от них оценивается в
75 335 000 рублей.
Пожарная опасность предприятий переработки, хранения и транспортировки углеводородных топлив определяется образуемой этими веществами горючей средой, которая может находиться как внутри технологических аппаратов, так и выходить наружу при «больших» и «малых» дыханиях, открывании люков и авариях. Анализ причин возникновения пожаров и взрывов показал, что одной из них являются разряды статического электричества, образующиеся при транспортировке и выполнении сливо-наливных операций. Например, 17 октября 2010 года в Ростовской области произошел пожар на нефтеналивном танкере. При пожаре пострадало три человека. Ущерб оценивается в 15 млн. рублей. Основной причиной пожара назван разряд статического электричества.
Указанные данные свидетельствуют о недостаточной эффективности существующих мероприятий по защите от образования горючей среды и нейтрализации статического электричества. В связи с этим разработан комплексный подход по снижению пожарной опасности углеводородных топлив.
Из литературных источников выявлено, что при использовании некоторых физических факторов имеется возможность изменить надмолекулярную структуру и физико-химические свойства жидкостей. Кроме того, при их использовании появляется возможность придать жидкостям необходимые технологические свойства без внесения в них химических веществ («загрязнителей»).
Цель диссертационной работы – разработка способа электрофизического управления процессами испарения/конденсации и электризации жидких углеводородных топлив на границе раздела фаз для снижения их пожароопасных свойств.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
разработать лабораторные установки для моделирования процессов испарения/конденсации при хранении углеводородных топлив и электризации при сливо-наливных операциях и их транспортировке по трубопроводам;
выполнить экспериментальные исследования по определению влияния обработки жидких углеводородов переменным частотно-модулированным потенциалом на поверхностное натяжение, процессы испарения/конденсации и электризации;
разработать математическую модель для прогноза эффективности мероприятий по защите от статического электричества для жидких углеводородов в зависимости от их физических свойств;
разработать рекомендации по применению генератора переменного частотно-модулированного потенциала на средствах хранения и транспортировки углеводородных топлив для снижения пожарной опасности.
Объект исследования – физико-химические и электрофизические свойства углеводородных топлив.
Предмет исследования – изменение электрофизических и физических свойств углеводородных жидкостей при воздействии на них переменного частотно-модулированного потенциала.
Методы исследования. Решение поставленных задач осуществляется с использованием инструментальных методов исследования физико-химических свойств жидких углеводородов, метода определения давления насыщенного пара, напряженности электрического поля, поверхностного натяжения жидкости (отрыв капель), методов математической статистики и регрессионного анализа.
Научная новизна полученных результатов заключена в следующем:
- разработаны лабораторные установки и методики проведения экспериментов по определению влияния переменного частотно-модулированного потенциала на процессы парообразования и электризации жидкости;
- выявлены закономерности влияния переменного частотно-модулированного потенциала на процессы испарения/конденсации и электризации углеводородных жидкостей;
- на основе экспериментальных данных получена регрессионная модель, описывающая эффективность применения переменного частотно-модулированного потенциала для нейтрализации статического электричества;
- предложен и апробирован способ снижения пожарной опасности хранения и транспортировки углеводородных топлив путем электрофизического управления процессами электризации и парообразования.
Практическая значимость. На основе полученных результатов даны рекомендации по установке генератора переменного частотно-модулированного потенциала на средства хранения и транспортировки углеводородных топлив для снижения пожарной опасности.
Разработанная математическая модель для оценки эффективности применения электрофизического способа снижения электризации различных углеводородных жидкостей позволяет применять данный способ снижения пожарной опасности на предприятиях нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической промышленности.
Достоверность изложенных в диссертации положений и выводов подтверждена значительным объемом экспериментальных исследований, высокой воспроизводимостью экспериментальных данных, обработкой результатов экспериментов, исключающей оперирование данными, выходящими за доверительные границы, использованием математических методов, сходимостью результатов модельного и лабораторного эксперимента, достаточной апробацией научных результатов.
Основные положения, выносимые на защиту:
электрофизический способ управления процессами испарения/конденсации и электризации жидких углеводородов на границе раздела фаз для снижения пожарной опасности их обращения.
математическая модель для оценки эффективности применения электрофизического способа обработки углеводородных жидкостей переменным частотно-модулированным потенциалом для снижения электризации жидкости.
рекомендации по использованию переменного частотно-модулированного потенциала при хранении и транспортировке жидких углеводородов для снижения пожарной опасности их обращения.
Апробация работы. Результаты диссертационного исследования были доложены на следующих конференциях:
первой научно-практической конференции «Проблемы обеспечения взрывобезопасности и противодействия терроризму». Санкт-Петербург, 2006.
международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты населения и территорий от пожаров и катастроф», Санкт-Петербург, 2006
научно-практической конференции «Совершенствование работы в области обеспечения безопасности людей на водных объектах», 2010
научно-практической конференции «Совершенствование работы в области обеспечения безопасности людей на водных объектах», 2011
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ.
Реализация результатов исследования. Результаты диссертации внедрены в производственную деятельность ОАО «Киришинефтеоргсинтез» и в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета).
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и двух приложений. Работа изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы и 22 рисунка.
