Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы возрастает потребность в высококачественных вяжущих материалах, в том числе низкозастывающих профилактических средствах (ПС), используемых для предотвращения примерзания и прилипания сыпучих веществ к поверхностям транспортного оборудования.
Возможности применения ПС связаны с присутствием поверхностно-активных соединений в нефтяных остатках, обеспечивающих им вяжущие и адгезионные свойства. Наибольшее распространение получили композиции на основе легких каталитических газойлей и крекинг-остатков. Они работоспособны до температур окружающего воздуха -40 С. К наиболее широко применяемым относятся средства серии «Универсин-С».
Для организации производства ПС на НПЗ, в том числе и не располагающих установками термического крекинга и, соответственно, ресурсами крекинг-остатков, следует разработать способы приготовления композиций из доступных компонентов.
Возникает необходимость в альтернативном нефтяном остатке. В качестве такового представляет интерес нефтяной гудрон.
Использование гудронов в производстве профилактических средств обычно ограничивалось, поскольку при концентрациях, необходимых для обеспечения хороших вяжущих характеристик (20-30%), резко ухудшаются низкотемпературные свойства ПС.
В свете современных представлений о нефтяных дисперсных системах возможности модификации технологии получения и регулирования свойств ПС не исчерпаны. Внедрение в промышленность гибкой технологии расширило бы возможности получеїшя ПС с регулируемыми эксплуатационными свойствами, что имеет важное практическое значение ввиду сезонного характера их применения.
Цель работы. Обосновать возможность использования нефтяного гудрона в качестве вяжущего компонента низкозастывающих профилактических средств в концентрациях, превышающих 30 %; разработать рецептуру и технологию получения новых низкозастывающих ПС, не уступающих по качеству товарным средствам серии «Универсин-С». За счет введения синтетической добавки улучшить низкотемпературные свойства ПС. Найти новые области применения профилактических средств.
Основные задачи работы:
изучение влияния условий компаундирования (термообработка и режим охлаждения) на низкотемпературные свойства профилактических средств;
изучение влияния синтетической добавки на дисперсность и физико-химические свойства компонентов ПС и композиций в целом с целью регулирования их свойств, в частности, температуры застывания.
изучение влияния разработанных ПС на структурно-механические свойства сыпучих материалов.
Научная новизна. Показана возможность улучшения низкотемпературных свойств ПС предварительной термической обработкой. Установлена корреляция между величиной депрессорного эффекта и количеством парамагнитных центров (ПМЦ) композиций ПС. Увеличение относительного количества ПМЦ и углубление депрессорного эффекта, достигающие максимальных значений в результате термообработки при 70С, обусловлено, по-видимому, растворением сольватного слоя с поверхности парамагнитных смолисто-асфальтеновых структур и последующей перегруппировкой компонентов дисперсионной среды и сольватного слоя.
Установлено, что в зависимости от режима охлаждения композиций, состоящих из легко кристаллизующихся и склонных к стеклованию
компонентов, температура застывания меняется экстремально. Регулируя скорость охлаждения систем от температуры термообработки (60-90С) до 30С, задаются условия для образования кристаллической структуры или стеклования.
Предложены оптимальные параметры компаундироваїшя керосино-газойлевых фракций вторичных процессов и гудрона. Показано, что по истечении б месяцев эффект термообработки сохраняется.
Установлен синергизм депрессорного действия добавок гудрона и синтетических депрессоров по отношению к керосино-газойлевым фракциям. Показана корреляция температур застывания и вспышки ПС от введения небольших (0,3 - 1 %) количеств добавки отхода полиэтиленового производства (ОПП) с изменением дисперсной структуры.
Практическая значимость. Разработана рецептура и технология получения низкозастывающих профилактических средств, в качестве базового компонента которых используется легкий каталитический газойль, а вяжущего - гудрон в концентрациях 35-40 %.
Введение небольших количеств добавки ОПП позволяет улучшить низкотемпературные показатели ПС и увеличить содержаїше гудрона до 50 %. За счет использования добавки себестоимость опытного ПС по сырью снижается на 10 %.
При оптимальном подборе рецептуры и технологии разработанные ПС по комплексу эксплуатационных свойств не уступают товарным средствам серии «Универсин-С» (ТУ 38.301127-83). Установленная динамика изменения температуры застывания ПС со временем позволит прогнозировать поведение ПС при хранении, транспортировке и применении. Физико-химическая технология производства ПС внедрена на АО «Павлодарский НПЗ» и ОАО «Ново-Уфимский НПЗ».
Использование небольших количеств (0,1 - 1 %) ПС на 95 % снижает пылимость хлористого калия и на 73 % улучшает рассыпчатость
стекольной шихты. Опытные образцы ПС прошли испытания с положительными результатами на Московском электроламповом заводе (ОАО «МЭЛЗ»), в АО «Уралкалий» и АО «Воскресенские минеральные удобрения». Новые области применения расширят рынок сбыта профилактических средств, что позволит увеличить объем их производства и снизить себестоимость.
Апробация работы. Отдельные разделы работы доложены на:
50-й межвузовской конференции "Нефтегаз-96" (г. Москва, 1996);
51-й межвузовской конференции "Нефтегаз-97" (г. Москва, 1997);
II научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" (г.Москва, 1997);
I Международном симпозиуме "Наука и технология углеводородных дисперсных систем" (г. Москва, 1997).
Second World congress on emulsion (Bordeaux, France, 1997).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Объем и структура диссертации.
Диссертационная работа изложена на 123 страницах, состоит из
введения, пяти глав, включающих 14 таблиц и 28 рисунков, выводов,
списка литературы из 143 наименований и 6 приложений.
