Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование и разработка технологического решения увеличения функциональности материалов дорожных покрытий (щебень, шпалы) посредством сверхкритической флюидной пропитки их компонентами нефтяных шламов.

Докладчик: Гумеров Фарид Мухамедович

Должность: заведующий кафедрой ТОТ ФГБОУ ВПО "КНИТУ", Научный руководитель НОЦ "Сверхкритические флюидные технологии", зав. Кафедрой ТОТ ГОУ ВПО КГТУ

Цель проекта:
Создание научно-технического задела в области технологий получения пропиточного состава из продуктов экстракции компонентов нефтяного шлама и сверхкритической флюидной пропитки им материалов дорожных покрытий (щебень, шпалы) для повышения их эксплуатационных характеристик.

Основные планируемые результаты проекта:
2.1 Экспериментальный образец комплексной установки для получения пропиточного состава (продукт экстракции компонентов нефтяного шлама пропан-бутановой смесью в жидком состоянии) и сверхкритической флюидной пропитки им материалов дорожных покрытий (щебень, шпалы).
2.2 Лабораторный технологический регламент получения пропиточного состава и сверхкритической флюидной пропитки им материалов дорожных покрытий (щебень, шпалы).
2.3 Экспериментальная партия пропиточного состава - в количестве 100 кг.
2.3.1.Кинематическая вязкость при 100°C не более 50,0 сСт;
2.3.2 Содержание воды – следы;
2.3.3. Плотность не более 960 кг/м3.
2.3.4. Химический состав зависит от состава исходного нефтяного шлама.
2.3.5. Исследование термодинамических свойств и фазовых равновесий в системе «компоненты нефтяного шлама - пропан-бутановая смесь» и теплофизических свойств термодинамических систем в диапазоне температур до 600,15 К, давлений до 50,00 МПа и коннцентрациях нефтяного шлама от 0 до 1, погрешность измерения не выше 1,5 … 2,0%.
2.3.6. Номенклатура теплофизических параметров:
а) Изобарная теплоемкость Ср чистых компонентов и растворов, исследуемых в диапазоне температур до 423,15 К, давлений до 50,00 МПа и концентрациях от 0 до 1; погрешность измерения Ср не выше 1,5 … 2,0%.
б) Коэффициент температуропроводности а чистых компонентов и растворов, исследуемых в рамках ПНИ в диапазоне температур до 423,15 К, давлений до 50,00 МПа и концентрациях от 0 до 1; погрешность измерения не выше 1,5 … 2,0%.
в) Коэффициент теплового расширения Ер чистых компонентов и растворов, исследуемых в рамках Проекта в диапазоне температур до 423,15 К, давлений до 50,00 МПа и концентрациях от 0 до 1; погрешность измерения Ер выше 1,5%.
г) Коэффициент фазового распределения К растворов, исследуемых в рамках Проекта в диапазоне температур до 600,15 К, давлений до 50,00 МПа и концентрациях от 0 до 1; погрешность измерения К не выше 7…9%.
2.4 Экспериментальные партии щебня и железнодорожных шпал, пропитанных пропиточным составом с использованием процесса сверхкритической флюидной пропитки – в количестве по 100 кг.
2.4.1 Щебень:
а) Сквозная пропитка.
б) Водопоглащение не более 0.7%.
в) Адгезионные свойства "хорошие".
2.4.2. Железнодорожные шпалы:
а) Глубина пропитки -70-100%.
б) Общее поглощение материала пропитки для наколотых сосновых шпал должно быть не менее 108 кг/м3.
2.5 Математическая модель получения пропиточного состава.
2.6 Математическая модель сверхкритической флюидной пропитки пропиточным составом материалов дорожных покрытий (щебень, шпалы).
2.7 Проект технического задания на проведение опытно-конструкторских работ (ОКР) по теме «Разработка опытного образца установки по получению пропиточного состава и сверхкритической флюидной пропитки им материалов дорожных покрытий (щебень, шпалы)».
2.8 Рекомендации и предложения по применению результатов ПНИ.
2.9 Технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов.
Пропитанный по предложенной технологии щебень имеет равномерную сквозную пропитку и хорошую адгезионную поверхностью. Благодаря этому показатели водопоглощения такого щебня 0,25-0,7%, что в 2-9 раза меньше по сравнению с аналогами. Именно показатель водопоглощения определяет долговечность щебня используемого в дорожном полотне.
Пропитанные по предложенной технологии железнодорожные шпалы также пропитаны насквозь и относятся к шпалам 1 типа. Данная инновационная технология соответствуют мировому уровню. Срок службы таких шпал увеличивается в 2 раза по сравнению с аналогами, пропитанными методом «вакуум-давление-вакуум».

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
3.1. В результате осуществления проекта будут выработаны научные предпосылки и предложены оригинальные, основанные на применении сверхкритических флюидных процессов, подходы к созданию пропитки щебня и железнодорожных шпал компонентами нефтяных шламов, отвечающие мировому уровню, а также требованиям энерго- и ресурсосбережения и высоким экологическим стандартам.
3.2. К потребителям научно-технических результатов данного проекта можно отнести:
3.2.1. Индустриальный партнер Инженерно-Внедренческий Центр “Инжехим” (ИВЦ “Инжехим”) – это современная многопрофильная инновационная компания. За время существования ИВЦ “Инжехим” организацией было реконструировано более 400 объектов на химических, нефтехимических, нефтегазоперерабатывающих и нефтегазодобывающих предприятиях России и стран СНГ с использованием внутренних устройств собственной разработки. "Инжехим" занимается наукоемкой продукцией в режиме "от идеи - до реализации в металле". Профиль предприятия связан с разработкой и модернизацией тепло- и массообменного, реакционного, сепарационного и других видов технологического оборудования. Идеология предприятия полностью отразилась в названии предприятия: внедрение инженерных разработок. Он не отстает от мировых тенденций: переход от производства отдельных аппаратов к выпуску законченных технологических установок. ИВЦ "Инжехим" имеет собственные технологические разработки в области подготовки и переработки тяжелых нефтей, нефтешламов, кубовых остатков колонн.
3.2.2. Нефтехимические предприятия: ОАО “Казаньоргсинтез”, ОАО “Газпром”, ОАО “Новотэк”, ОАО “НК ЛУКОЙЛ”, ОАО “Татнефть”, ОАО
“Таиф-НК”, ЗАО “СИБУР-холдинг”, ООО “ТольяттиАзот”, ГП “Туркменгаз”, ОАО “Танеко”, НГК “Славнефть”, ОАО НК Русснефть” (по части утилизации нефтешламов и улучшения показателей рационального природопользования);
3.2.3. Федеральное дорожное агентство Министерства транспорта Российской Федерации (по использованию щебня и шпал обработанных предложенным в проекте способом), ОАО "Татавтодор" (по использованию щебня обработанного предложенным в проекте способом).
3.2.4 Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (возможный потребитель шпал обработанных предложенным в проекте способом. Более того один из направлений" Стратегического направления инновационного развития ОАО "РЖД" является: разработка и внедрение новых технологий по охране окружающей среды).
Разработка инновационной технологий пропитки щебня и железнодорожных шпал компонентами
нефтяных шламов с использованием сверхкритических флюидных сред, отвечающей современным
представлениям и мировому уровню, а также требованиями энерго- и ресурсосбережения и высоким
экологическим стандартам.
3.3. Разработка технологии утилизации нефтяных шламов, как существенного и негативного фактора в вопросе рационального природопользования. Обеспечение развития устойчивого и эффективного взаимодействия с потребителями продукции в целях развития отечественной науки, образования и высоких технологий.

Текущие результаты проекта:
4.1. Проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.
4.2. Проведены патентные исследования
4.3. Разработана эскизная конструкторская документация на «модуль один» экспериментального образца комплексной установки.
4.4. Исследована структура и физико-механические свойства исходного карбонатного щебня и материала железнодорожных шпал.
4.5. Разработана программа и методика исследований процессов получения пропиточного состава и сверхкритической флюидной пропитки им материалов дорожных покрытий.
4.6. Изготовлен «модуль один» экспериментального образца комплексной установки.
4.7. Подготовлена площадка для размещения «модуля два» экспериментального образца комплексной установки.
4.8. Подана заявка на изобретение.