Введение к работе
Актуальность темы. С развитием научно- технического прогресса в промышленности наблюдается устойчивая тенденция роста числа аварий с всё более тяжёлыми экологическими, экономическими и социальными последствиями. Это в полной мере относится и к объектам химической технологии. Поэтому проблема обеспечения безопасной эксплуатации и повышения надёжности промышленных машин и оборудования в настоящий момент является одной из актуальнейших, а техническая безопасность выдвигается в число приоритетных требований, предъявляемых к эксплуатируемым промышленным объектам.
Достаточно часто причиной возникновения аварий и выхода из строя промышленных объектов и конструкций является их износ вследствие коррозионных разрушений. Экономические потери от коррозии достигли размеров, сравнимых с вложениями в развитие крупных отраслей производства и даже превосходят их. В химических отраслях промышленности технологическое оборудование работает зачастую в агрессивных средах, что предъявляет особые требования к материалам, из которых оно изготовлено
Традиционная система антикоррозионной защиты машин и конструкций химических производств до сегодняшнего дня остаётся одной из самых технически трудоёмких, уязвимых с точки зрения аварийности и безопасности производства. Особо перспективными материалами, обеспечивающими существенное повышение коррозионной стойкости оборудования, представляются современные композиционные материалы. Даже беглый обзор свойств этих материалов показывает, что они могут весьма эффективно использоваться в самых разнообразных производствах. Кроме того, в настоящее время разработана эффективная и экономичная технология изготовления из композитов изделий произвольной сложности. Это дает возможность конструирования элементов производственного оборудования с учетом специфики эксплуатации отдельных конкретных производств. За счет использования композиционных материалов может быть повышена безопасность эксплуатации промышленных объектов, а также увеличена эффективность капитальных вложений в новое строительство. Однако, внедрение этих материалов сдерживается их недостаточной изученностью применительно к конкретным производственным условиям.
Цель исследования. Повышение промышленной безопасности сернокислотных производств за счет использования композиционных материалов на основе эпоксивинилэфирной смолы марки Norpol Dion, экспериментальное исследование антикоррозионных свойств и физико–механических характеристик данных материалов, а также разработка рекомендаций по реконструкции действующего производства серной кислоты.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Теоретическое и экспериментальное исследование химической устойчивости эпоксивинилэфирной смолы марки Norpol Dion – 9100, а так же стеклопластика на её основе (АКПЭС – 9100) применительно к рабочим условиям действующего сернокислотного прпизводства.
-
Экспериментальное изучение основных физико-механических свойств стеклопластика на основе смолы Norpol 420 – М 750.
-
Разработка рекомендаций по конструированию газоходов, выполненных из исследованных композиционных материалов, для проведения реконструкции действующего производства, с целью повышения ресурса его безопасной эксплуатации.
-
Разработка технологии изготовления стеклопластиковых газоходов, обеспечивающей надлежащее качество изделия и высокую эффективность капитальных вложений.
Научная новизна работы.
-
Установлена зависимость химической стойкости смолы Norpol Dion - 9100, а также стеклопластика на её основе, от температурных условий и продолжительности воздействия рабочей среды действующего производства серной кислоты.
-
На основе подхода формальной химической кинетики предложено уравнение для описания скорости развития деструктивных процессов в исследованном композиционном материале, и определены константы кинетического уравнения.
-
Определена зависимость основных физико-механических характеристик конструкционного стеклопластика на основе смолы Norpol 420 - М 750 от структуры ламината.
-
Выявлено, что по своим прочностным показателям изучаемый стеклопластик из смолы Norpol 420 - М 750 оказывается конкурентоспособным с металлами.
Практическая значимость работы.
-
Установлено, что эпоксивинилэфирная смола марки Norpol Dion – 9100 отличается высокой стабильностью физико – механических свойств в условиях воздействия сернистого газа при умеренных температурах (до 110оС), что позволяет рекомендовать её для использования в качестве перспективного конструкционного материала для повышения уровня промышленной безопасности объектов сернокислотных производств.
-
При наличии химстойкого слоя стеклопластик из смолы Norpol 420 - М 750 может с успехом выполнять силовые функции, обеспечивая несущую способность конструкции, и может быть рекомендован в качестве конструкционного материала для силовых конструкций элементов химического оборудования.
-
Проектной организации выданы рекомендации по конструкциям газоходов, состоящих из антикоррозионного слоя стеклопластика на основе смолы Norpol Dion - 9100 и несущего (силового) слоя из стеклопластика на основе смолы Norpol 420 - М 750, для использования при реконструкции действующего сернокислотного производства.
-
Показано, что безремонтный ресурс предложенной конструкции составит не менее 20 лет, что полностью исключает риски, связанные с проведением ремонтных работ, и повышает безопасность эксплуатации производства в целом.
Реализация результатов работы. Результаты проведенного исследования легли в основу проекта реконструкции существующих газоходов установки по производству серной кислоты 59/20 цеха №34 производства топлив Новокуйбышевского нефтеперерабатывающего завода. Внедрение первого газохода Б1-Б2 было проведено в августе 2003 г. Опыт эксплуатации подтвердил высокую эффективность предложенных решений, что явилось основанием для расширенного внедрения конструкций из композиционных материалов на предприятии. Акты внедрения представлены в Приложении к диссертации.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных трудов, в том числе 6 статей (из них 3 – в журналах, рекомендованных ВАК Минобразования РФ) и тезисы 2-х докладов, представленных на научных конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка литературы из 143 наименований и Приложения. Работа изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 29 таблиц, 20 рисунков. Приложение к диссертации представлено на 11 страницах.
