Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время в связи с возрастанием плотности населения в крупных городах особое значение приобретает снижение техногенной нагрузки от действующих объектов промышленности, расположенных а непосредственной близости от них. К тому же, выпускаемые промышленностью продукты и материалы далеко не всегда отвечают Требованию минимизации агрессивного воздействия на окружающую среду и на человека как по условиям производства, так *t по входящим в них компонентам. Единственно возможный путь решения этой глобальной проблемы - создание новых материалов с улучшенными экологическими свойствами, а также планомерная модернизация, а во многих случаях ц реконструкция действующих производств с целью максимального уменьшения экологической напряженности, вызываемой производимой продукцией и условиями ее изготовления и использования. Производство нефтяных композиционных материалов (НКМ) на основе тяжелых нефтяных фракций и остатков является разумной альтернативой переработке этих нефтепродуктов с помощью процессов с относительно болде высоко- техногенной нагрузкой, И сжиганию этих остатков как компонентов котельных топлив.
С другой стороны, в условиях увеличения числа производителей на рынке товарной продукции требуется обеспечение ее конкурентоспособности, поэтому вновь разработанные материалы нр должны по своим эксплуатационным свойствам уступать известным аналогам. Тяжелые нефтяные остатки являются сами по себе уникальными природными дисперсными системами, они обладают весьма ценными свойствами и потому традиционно используются в качестве основы для получения разных композиций. Однако, только рациональная модификация нефтяных остатков позволяет получать НКМ с
сохранением при этом комплекса положительных свойств, присущих самой модифицируемой основе.
Наконец, следует учитывать, что технология приготовления НКМ должна быть легко воспроизводимой в условиях действующего производства, а ко всем ингредиентам и добавкам, помимо условия их минимальной токсичности, предъявляется требование доступности и приемлемой стоимости.
Исходя из изложенного, представляется целесообразным создание рациональной унифицированной технологии изготовления и применения новых материалов, отличающихся от применяемых в настоящее время улучшенными экологическими характеристиками .
Цель и задачи работы. Целью работы является создание унифицированного технологического процесса получения НКМ с улучшенными экологическими свойствами на основе тяжелых нефтяных остатков. Задачи работы: разработка технологической схемы и аппаратурного оформления процесса; выдача задания на проектирование опытно-промышленной установки композиционных материалов на Московском НПЗ; подбор компонентного состава, исследование полученных продуктов с целью оптимизации эксплуатационных свойств; испытание продуктов в реальных условиях применения.
Научная новизна. Показано, что введение модифицирующей добавки (в этом качестве рассмотрен известный модификатор - дробленая резина (ДР) шинного и регенератного производств) приводит к улучшению свойств нефтяной основы только в случае проведения технологического процесса регулируемой частичной девулканизации ДР в среде жидкофаз-ных агентов девулканизации (АД) нефтяного происхождения в определенном массовом соотношении с ДР, в присутствии активных добавок. Для подтверждения изменения свойств нефтяной системы при внедрении девулканизатов дробленой резины (ДРД) проведены исследования вязкого течения
полученных ДРД и НКМ. Сделано предположение о механизме модификации, заключающемся в прививке фрагментов частично девулканизованных каучуков ДР к ассоциатам ВМС нефтяного остатка с образованием квазиполимерных структур. Обнаружен дилатантный характер течения ДРД, пригодных для целей модификации, и сделан вывод об их сходстве в этом смысле с концентрированными растворами полимеров. Определены температурные и временные параметры процессов частичной управляемой девулканизации различных ДР и внедрения ДРД в нефтяные остатки. Получен патент 2044021 РФ на способ получения антикоррозионного состава и положительное решение на заявку «Способ получения битумного йяжущего».
Практическая ценность. В результате проведенных исследований создан унифицированный технологический процесс получения НКМ и разработан ряд продуктов с улучшенными экологическими свойствами на основе нефтяного сырья. На производство этих материалов разработана нормативная документация (ТУ 2332-020-05766623-96 «Мастика антикоррозионная композиционная МАК-4» и ТУ 0256-049-05766623-97 «Вяжущее битумно-резиновое для дорожного строительства») . Создана технологическая схема, машиностроительные чертежи и смонтирован комплекс пилотных установок получения НКМ, на нем выпускаются опытные партии материалов. На основании исследований и с учетом опыта работы пилотного комплекса выдано задание на проектирование и построена опытно-промышленная установка, вошедшая на Московском НПЗ как отдельный блок получения НКМ в состав комбинированной установки «АВТ-3 — битумная». Реализуется схема приготовления модифицированного битума для дорожного строительства непрерывным способом.
Апробация работы. Основное содержание работы доложено и обсуждено на следующих конференциях и семинарах: Первом международном симпозиуме «Наука и технология угле-
водородных дисперсных систем» (Москва, 29-31.10.1997г.), научно-практическом семинаре «Применение полимеров типа СБС в дорожном строительстве» Shell East Europe Co. Ltd (Москва, 07-08.04.1998г.), международной конференции по коллоидной химии и физико-химической механике, посвященной столетию со дня рождения академика П.А. Ребиндера (Москва, 04-08.10.1998г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе: 1 патент РФ, 1 тем. обзор, 5 тез. докл., 5 статей.
Объем и структура. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, выводов, списка литературы из 121 наименований, 9 приложений. Работа изложена на 10Б страницах и содержит 26 таблиц и 16 рисунков.
