WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

БАДРИЕВ АЙРАТ АХМЕТГАТАЕВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКИХ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ НЕФТЯНОГО БИТУМА Специальность 05.17.07 – "Химия и технология топлив и специальных продуктов"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа – 2005 2

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете.

Научный руководитель доктор технических наук, доцент Арсланов Исмагил Ганеевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ахметов Сафа Ахметович;

доктор химических наук, профессор Доломатов Михаил Юрьевич.

Ведущая организация ЗАО "Уруссинский химический завод".

Защита диссертации состоится "18" февраля 2005 года в 14-00 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.289.03 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан " " января 2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Абдульминев К.Г.

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Покрытия на основе жидких композиций, образующиеся в виде тонких пленок на различных поверхностях, распространенное и эффективное средство декоративной отделки и защиты от коррозии и старения различных материалов, изделий и сооружений. При этом главным компонентом любой жидкой композиции (ЖК), определяющим свойства получаемого покрытия, является связующее вещество.

Перспективным направлением в производстве ЖК в настоящее время является использование нефтяного битума в качестве связующего материала.

Это связано с тем, что нефтяной битум является наиболее доступной и распространенной основой пленкообразующих материалов, а также возможностью получать специальные сорта нефтяного битума и организовать производство продукции, пользующейся повышенным спросом.

В настоящее время существует широкий ассортимент жидких композиций на основе различного компонентного состава (пигментированные лаки и краски, жидкие полимерные и полимерно-битумные составы, пластификаторы и др.), которые требуют конкретных технологических решений при их получении. Поэтому наиболее целесообразным является обзор материалов, пользующихся широким спросом в промышленности, народном хозяйстве и у населения, например, таких как пигментированные лакокрасочные материалы на основе нефтяного битума.

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) представляют собой композиционные системы и обладают оптимальным комплексом свойств только в том случае, если сочетание составляющих компонентов – пленкообразователей, пигментов и присадок – и их природа соответствуют вполне определенным условиям.

Поэтому выбранная технология получения ЛКМ должна обеспечивать необходимые изменения компонентного состава сырья и высокое качество конечного продукта. Исходя из этого, технология производства пигментированных лакокрасочных материалов на основе нефтяного битума предусматривает последовательность следующих операций:

- получение нефтяного битума с определенными свойствами, соответствующими установленным условиям производства жидких композиций на его основе;

- получение битумного лака в качестве пленкообразующего материала с широким диапазоном характеристик и интенсификация процесса смачивания и диспергирования пигментных частиц в среде пленкообразователя на основе применения новых технологий.

Использование нефтяного битума в качестве основы пленкообразующей системы позволяет значительно расширить сырьевую базу лакокрасочной промышленности. Совершенствование технологии получения пигментированных лакокрасочных материалов на основе нефтяного битума с учетом возможности изменения их свойств непосредственно при получении является важной научно-технической и практической задачей.

Диссертационная работа проводилась в соответствии с Межвузовской научно-технической программой "Комплексное решение проблемы разработки, транспорта и глубокой переработки нефти и газа" (приказ Госкомвуза России от 20.03.96 № 468).

Цель диссертационной работы Совершенствование технологии получения жидких композиций на примере пигментированных ЛКМ на основе нефтяного битума за счет интенсификации производственных процессов с применением гидроакустической технологии.

Основные задачи исследования Анализ современного состояния и перспектив значительного расширения сырьевой базы производства жидких композиций на примере лакокрасочных материалов на основе нефтяного битума.

Совершенствование процессов получения битумного лака и пигментированных лакокрасочных материалов на основе нефтяного битума за счет интенсификации процессов смешения и диспергирования сырья.

Проведение качественно-количественной оценки процесса смешения жидких сред на основе моделирования и визуального мониторинга технологического процесса в лабораторных условиях.

Разработка метода предварительного дезагрегирования пигмента в среде пленкообразующей системы при получении лакокрасочных материалов на основе нефтяного битума.

Разработка технологической схемы получения жидких композиций, в том числе лакокрасочных материалов с использованием в качестве пленкообразователя битумного лака.

Научная новизна Разработана гидроакустическая технология для интенсификации процессов распыления, смешения и диспергирования сырья при получении нефтяного битума, битумного лака и жидких композиций на основе нефтяного битума, отличительной особенностью которой является генерирование широкого диапазона частот. Определено оптимальное рецептурное соотношение пигмента в пределах 10-20% с точки зрения дисперсности для составления пигментных композиций.

Определена наиболее эффективная гидродинамическая модель смешения жидких сред и получена ее количественная оценка на основе анализа данных по моделированию и визуальному мониторингу технологического процесса смешения в лабораторных условиях.

Практическая ценность Сконструирована и апробирована установка для моделирования процессов смешения многофазных сред в лабораторных условиях.

Предложена технологическая схема получения жидких композиций на примере лакокрасочных материалов с предварительным дезагрегированием пигментных частиц, позволяющая реализовать принцип проточной системы смешения сырья и сократить продолжительность процесса дезагрегирования в 1,4…1,6 раза.

Внедрены в производство битумного лака и пигментированных ЛКМ в НГДУ "Карабашнефть" высокоэффективные гидроакустические смесители, что позволяет получить конечный продукт с повышенными физикомеханическими характеристиками, соответствующий установленным техническим условиям.

Разработана, смонтирована и испытана установка для получения жидких композиций на примере пигментированных ЛКМ на основе нефтяного битума в условиях ОАО "Татнефтепром" (НГДУ "Карабашнефть").

Апробация работы Результаты работы докладывались на Международной научнопрактической конференции "Актуальные проблемы Волго-Уральской нефтегазоносной провинции" (Уфа, 2001), VII Международной научнопрактической конференции "Состояние и перспективы работ по повышению нефтегазоотдачи пластов" (Самара, 2003), V Конгрессе нефтегазопромышленников России (Казань, 2004), а также на межрегиональных и межвузовских научно-технических конференциях, на научных семинарах УГНТУ Публикации Основные положения диссертации изложены в 10 печатных работах, в том числе отражены в 1 патенте РФ.

Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы из 105 наименований и приложений на 6 страницах. Работа изложена на страницах машинописного текста и включает 22 рисунка и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, определена ее цель и практическая значимость работы.

В первой главе проведен анализ современного состояния и перспективы развития технологии производства жидких композиций, в качестве которых приняты пигментированные лакокрасочные материалы на основе нефтяного битума.

Рассмотрены методы производства пигментированных лакокрасочных материалов. Отмечено, что комбинированный метод введения пигментов является наиболее приемлемым в настоящее время. На основе анализа существующего оборудования для смешения, применяемого в производстве пигментированных лакокрасочных материалов, определена перспективность применения гидроакустических методов смешения и диспергирования пигментов в среде пленкообразующего материала.

Рассмотрено влияние дисперсности пигментов и наполнителей на структуру и свойства покрытий. Основные показатели пигментов (укрывистость, насыщенность цвета, фотохимическая активность, устойчивость к воздействию атмосферных факторов и агрессивных сред и др.), определяющие эффективность их использования в производстве ЛКМ, существенно зависят от степени дисперсности частиц и их равномерного распределения в целом. Повышение оптических свойств пигментов за счет улучшения качества их диспергирования позволяет частично заменить их наполнителями. Использование наполнителей дает возможность не только снизить расход пигментов, но и улучшить атмосферо- и термостойкость, электроизоляционные и другие свойства покрытий.

Приведены особенности технологии получения лакокрасочных материалов на основе нефтяного битума. Отмечена перспектива использования модифицированных неорганическими веществами и органическими ПАВ хроматических пигментов для получения ЛКМ на основе нефтяного битума с целью совершенствования защитно-декоративных свойств покрытий.

Характер и интенсивность взаимодействия наполнителей и пигментов с полимером, определяющие свойства наполненных систем, зависят от состава применяемых материалов и условий наполнения. Поэтому модифицирование свойств поверхности наполнителей и пигментов с целью повышения их активности в полимере и улучшения технологических свойств материалов является важной задачей для науки и практики. Среди различных методов модифицирования наполнителей и пигментов — химического, механохимического и радиационно-химического — особое место занимает адсорбционное модифицирование с помощью ПАВ. Этот метод наиболее эффективен, так как соответствующим подбором состава и структуры ПАВ можно строго регулировать изменение свойств модифицируемых поверхностей, и легко осуществим в технологическом отношении благодаря высокой эффективности действия малых добавок ПАВ и простоте модифицирования.

В лакокрасочной промышленности использование ПАВ обеспечивает интенсификацию процесса перетира и повышение дисперсности перетертых эмалей, а также повышение стабильности красок и эмалей.

Более того, ПАВ способствует улучшению укрывистости эмалей, глянца и атмосферостойкости покрытий, а также уменьшению их водопроницаемости. Модифицирование обеспечивается в основном при диспергировании пигментов в пленкообразующем материале.

В конце главы приведено обоснование цели и основных задач исследования.

Во второй главе описаны объекты и методы исследований. В качестве объектов исследований приняты предлагаемая схема технологического узла получения нефтяного битума, битумный лак типа БМК и ИБМК (битум карабашский ингибированный), сырьевые гидроакустические распылители и смесители-диспергаторы на основе центробежно-вихревых форсунок, а также установка для моделирования процессов смешения многофазных сред и пилотная установка для получения жидких композиций на основе нефтяного битума.

Гидроакустические распылители и смесители-диспергаторы являются основными рабочими элементами совершенствования технологических схем и установок.

Распылители на основе центробежно-вихревых форсунок при одинаковых расходных и геометрических параметрах обеспечивают более тонкий распыл по сравнению со шнековой вставкой при большем угле факела. Также известно, что при равных значениях диаметра сопла dс и давления жидкости Р перед форсункой наиболее тонкий распыл создают центробежно-вихревые форсунки, несколько более грубый – центробежноструйные и самый грубый у струйных форсунок.

На характеристики форсунки влияет также форма выполнения выходной кромки сопла. Установлено, что при одинаковых давлениях подачи жидкости, для сопел со скругленной кромкой угол распыла увеличивается, размеры капель уменьшаются и неcколько возрастает производительность.

Выражение для определения степени закрутки для центробежновихревой форсунки имеет вид A* = Asin, где А*, A - коэффициенты закрутки центробежно-вихревой и центробежной форсунок соответственно; - угол между осью входного канала и осью сопла.

С увеличением степени закрутки в тангенциальной форсунке возникают градиенты в радиальном и осевом направлениях вблизи выходного сечения сопла и, по мере увеличения степени закрутки, величина градиента тоже увеличивается, что приводит к снижению давления жидкости в приосевой зоне до величин, меньших давления внешней среды. Под влиянием этой разности давлений в приосевую зону форсунки периодически устремляется жидкость из окружающей среды, что приводит к образованию рециркуляционной зоны, которая способствует более интенсивному смешению и диспергированию сырья.

Уникальные свойства тангенциальной центробежно-вихревой форсунки, обеспечивающей тонкое распыление жидкости и высокую турбулентность в объеме, где происходит распыление, позволяют использовать ее в качестве как распылителя, так и смесителядиспергатора.

Разработана экспериментальная установка для моделирования процессов смешения многофазных сред (рисунок 1), которая позволяет в лабораторных условиях: моделировать процесс смешения многофазной среды с получением конечного продукта при периодическом режиме работы; проводить визуальный мониторинг за технологическим процессом смешения; определять необходимые рабочие характеристики существующих типов смесителей;

получить уравнения для расчета средних значений коэффициента турбулентной диффузии.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»