Исследование возможности применения углеводородного сырья в дорожном строительстве Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

128

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Таблица 1

Результаты расчетов

Статья эксергетического баланса кДж/кг. исп.вл %

Приход эксергии

Приход эксергии с топливом 29773 100

Расход эксергии

потери при горении 10793 36,2

потери при смешении продуктов сгорания с воздухом 9663 32,4

потери в окружающую среду 445 1,5

на испарение влаги 2140 7,2

на нагрев материала 522 1,7

потери в окружающую среду 292 0,09

потери при смешении паров влаги с сушильным агентом 1078 3,6

потери, обусловленные гидравлическим сопротивлением установки 734 2,4

потери вследствие необратимости процессов тепломассообмена 2060,4 8,7

потери эксергии с уходящими газами 1662 6,2

Результаты эксергетического анализа показывают, что степень использования эксергетического потенциала сушильного агента очень низкая. При этом, суммарные потери, обусловленные как способом ведения самого процесса, так и его режимными параметрами, более чем вдвое превышают полезно используемый эксергетический потенциал процесса. В связи с этим возникает необходимость в поиске путей и способов снижения этих потерь.

Список литературы:

1. Шаргут Я., Петела Р. Эксергия. Энергия. - 1988. - 473 с.

2. Лейтес И.Л., Сосна М.Х., Семенов В.П. Теория и практика химической энерготехнологии. - М.: Химия, 1988. - 280 с.

3. Сажин Б.С., Булеков А.П. Эксергетический анализ работы промышленных установок. - М.: 2000. - 297 с.

4. Бродянский В.М. Эксергетический метод и его приложения. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

© Навотный И.О.*, Решетов В.А.*

Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского,

г. Саратов

Проведены исследования по установлению химического состава полутвердого нефтешлама и полутвердого асфальта. Проводились иссле-

* Главный технолог ООО «Эзим».

* Профессор кафедры Физической химии Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского, доктор технических наук, профессор.

Технические науки

129

дования о возможности добавления нефтешламов и асфальтенов в дорожный битум для улучшения его эксплуатационных свойств.

Ключевые слова нефтешлам, дорожный битум, асфальты.

Известно, что в последние годы увеличилась интенсивность эксплуатации дорог в связи с ростом количества автотранспорта. В результате дороги, построенные на основе традиционных дорожных битумов, не выдерживают современных нагрузок и служат недолго, так как битумы склонны к «старению», то есть окисляются со временем, и, соответственно, изменяют свои свойства. В результате этого процесса на дорожном покрытии появляются колеи, выбоины, трещины и т.д. На сегодняшний день актуальным является использование материалов нового поколения в качестве вяжущих при приготовлении асфальтобетонных смесей для верхних слоёв дорожных покрытий.

Объектами исследования служили: полутвердый нефтешлам - отход кубового остатка после ректификации нефти на ООО «Саратовский нефтеперерабатывающий завод» (НПЗ); полутвердый асфальт деасфальтизация пропаном гудрона (АПД) совмещенный с маслом селективной очистки на ОАО «Славнефть-Янос».

Перегонка АПД и НШ осуществлялась методом термогравиметрического анализа (Т, ТГ, ДТГ, ДТА).

Скорость нагрева образцов - 10 °/мин., в воздушной атмосфере, нагрев -линейный, опыт проводился при интервале температур 25-1000 °С. Результаты термогравиметрического анализа представлены в табл. 1.

Температура размягчения АПД ~ 50 °С. Массовая доля высококипящих углеводородов в АПД 5 %. НШ не содержит в своем составе воды. В интервале температуры 120-260 °С происходит медленное испарение жидких углеводородов (скорее всего, соляровая фракция, мазут, масла и др.).

Таблица 1

№ п/п Марка Температурные интервалы, °С Эффект Изменения массы, %

20-120 эндо 0

120-300 эндо 5

1 АПД 300-440 экзо 50

440-760 экзо 45

760-900 - 0

20-120 эндо 1

2 НШ 120-260 эндо 34

260-480 экзо 59

480-800 экзо 6

В диапазоне 260-480 °С и 480-800 °С наблюдаются два экзо-эффекта, которые относятся к крекингу и пиролизу, вплоть до выгорания углерода. В интервале температуры 480-800 °С убыль массы составляет всего 6 %, что показывает о малом содержании механических примесей.

130

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Авторы провели качественный и количественный анализ АПД и НШ на газовом хромато-масс-спектрометре «Finnigan» модель Trace DSQ (США).

Скорость нагрева 2 °/мин до 250 °С, термостатирование в течение 10 мин., параметры хроматографической колонки: диаметр 0,32 мм, толщина фазы 0,25 мкм.

Анализ показал, что АПД содержит в составе следующие компоненты:

- н-нонадекан (С19Н40 молекулярная масса 268 г/моль);

- октадекан (С18Н38 молекулярная масса 254 г/моль);

- гексадекан (С16Н34 молекулярная масса 226 г/моль);

- эйкозан (С20Н42 молекулярная масса 282 г/моль);

- докозан (С22Н46 молекулярная масса 310 г/моль);

- пентакозан (С25Н52 молекулярная масса 352 г/моль);

- 2-метилтетракозан или его изомеры (С25Н52 молекулярная масса 352 г/моль);

- n-нонакозан (С29Н60 молекулярная масса 408 г/моль).

Таким образом, были выделены органические вещества (исключительно парафины, более С15), вероятность обнаружения которых соответствует параметрам «превосходное и хорошее соответствие» (совпадение более 80 %). Ароматических соединений не обнаружено. Остальные вещества в процессе анализа не определяются, так как являются высоколетучими (температура их кипения > 300 °С) с высокой молекулярной массой и требуются другие методы исследования и установления их структур.

Анализ показал, что НШ содержит в составе следующие компоненты:

- пентадекан (С15Н32 молекулярная масса 212 г/моль);

- гептадекан (С17Н36 молекулярная масса 240 г/моль);

- нонадекан (С19Н40 молекулярная масса 268 г/моль);

- 2,6,10-триметилпентадекан (С18Н38 молекулярная масса 254 г/моль);

- гесадекан (С16Н34 молекулярная масса 226 г/моль);

- эйкозан (С20Н42 молекулярная масса 282 г/моль);

- октадекан (С18Н38 молекулярная масса 254 г/моль);

- докозан (С22Н46 молекулярная масса 310 г/моль);

- гептакозан (С27Н56 молекулярная масса 380 г/моль);

- 9-гексилпентадекан (С23Н48 молекулярная масса 324 г/моль);

- тетракозан (С24Н50 молекулярная масса 338 г/моль);

- нонакозан (С29Н60 молекулярная масса 408 г/моль);

- 2,6,10,14-тетраметилпентадекан (С19Н40 молекулярная масса 268 г/моль);

- 2,6,10,14-тетраметилгексадекан (С20Н42 молекулярная масса 282 г/моль).

Таким образом, нефтешлам содержит, в основном, парафины. Ароматических соединений не обнаружено. Остальные вещества в процессе анализа не определяются, так как являются высоколетучими (> 400 °С) и, по-видимому, имеют полимерное строение с высокой молекулярной массой.

Технические науки

131

В ходе исследования определялись температура вспышки в открытом тигле и плотности АПД и НШ.

Температура вспышки, определяемая в открытом тигле по ГОСТ 4333, плотность при 20 °С по ГОСТ 3900, а массовая доля парафинов по ГОСТ 11851.

Таблица 2

№ Наименование показателей, единицы измерения АПД НШ

1 Плотность при 20 °С, кг/м3 ГОСТ 3900 997 905

2 Температура вспышки в открытом тигле, °С ГОСТ 6356 263 129

3 Массовая доля парафинов, %/ 1 кг - 65

ИК-спектроскопический анализ (ИК-Фурьеспектрометр).

Диапазон съемки 4000 - 400 см-1, в среде вазелинового масла.

Основные химические (функциональные) группы в НШ: С-Н, СН=О, С=С, С=С=С, С=С, СН= СН2, СНз, СН2, О-Н, N-Н.

Основные химические (функциональные) группы а АПД: С-Н, С=СН2, С=С, О-Н, СН-О, С=С=С, N-Н, =С-Н, С-N [1].

Основные результаты работы по исследованию АПД в сравнении с НШ ООО «НПЗ»:

1. В НШ и АПД полностью отсутствует вода (0 %), что положительно влияет в процессе получения «Асмола-Х».

2. Количество жидких углеводородов в АПД, выкипающих в интервале 120-300 °С - 5 %. Это, в основном, средние и тяжелые фракции углеводородов.

3. ТГ-анализ показал, что температура размягчения составляет ~ 50 °С, что соответствует температуре размягчения по КиШ для битума нефтяного дорожного вязкого БНД 60/90 (ГОСТ 22245-90).

4. Термоокислительная деструкция АПД с экзо-эффектами 1 (300440 °С) и 2 (440-760 °С) проходят с потерями массы 50 % и 45 % соответственно. Внутри, на «перешейке» ДТА (минимум 440°) идет уменьшения веса образца.

5. Количество твердых углеводородов исключительно парафинов, составляет 65 %. Это много. Т.е. синтез «Асмола-Х» должен идти при высокой температуре (220-300 °С) в присутствии сильных окислителей и катализаторов.

6. Функциональные группы О-Н (гидроксильная), N-Н (аминная), =С-Н, -С=С- (тройная связь), С=С=С (диеновые фрагменты) в небольшом количестве по отношению к С-Н, С-С символизируют наличие адгезионных «посредников» в структуре АПД и НШ.

7. Объект АПД может использоваться в синтезе «Асмола-Х» с участием концентрированной серной кислоты при интервале температуры 120-300 °С, а также собственно как технологическая добавка к дорожному и строительному битуму. Предполагаемый механизм химического взаимодействия АПД с окислителями: 1) N-Н

132

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

+ [О] —>N02 (нитро-группа); 2) ОН +[0] —> СООН (ацетатная группа); 3) -С=С- + [О] -» С -СН-СН2; С=С=С + [О] -► С-СН-СТТ -

О О

эпоксидные циклы.

8. Ароматических соединений не обнаружено ни в нефтешламах, ни в АПД.

Заключение

Новые объекты, представленные для исследований, ближе по структуре и физико-химическим свойствам к битуму нефтяному дорожному вязкому БНД 60/90. Температура размягчения БНД 60/90 не ниже 47 °С, (аПд 50 °С), температура вспышки в открытом тигле не ниже 230°С (АПД 263°С), плотность 0,9-1,1 г/см3 (АПД 0,997 г/см3). Сцепление битума с мрамором и сталью - выдерживает (АПД - выдерживает). Единственное различие этих объектов составляет наличие или отсутствие ароматических углеводородов. В АПД и НШ ароматику не идентифицировали. Если соединить новые объекты с «Асмолом-Х», то физико-механические характеристики должны увеличиться, а если осуществить синтез АПД и НШ с окислителями в интервале температур 120-300 °С, то получим «Асмол-ХХ». И в том, и в другом случаях, результаты будут положительными [2, 3].

Список литературы:

1. Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. - М.: Мир 2006. - 438с.

2. Навотного О.И., Стекольникова А.А., Решетова В.А., Ромаденкиной С.Б. Получение новых видов изоляционных мастик на основе асфальтосмолистых олигомеров, получаемых из нефтяных асфальтов // Известия Саратовского университета. Сер. Химия. Биология. Экология. - 2013. - В. 4, Т. 13. - С. 27-30.

3. Черкасов Н.М., Гладких И.Ф., Гумеров К.М. Асмол и новые изоляционные материалы для подземных трубопроводов. - М.. 2005. - 205 с.

УВЕЛИЧЕНИЕ СТОЙКОСТИ МЕТОДА ТОКЕНИЗАЦИИ К ВНЕСЕНИЮ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИ ОБНАРУЖЕНИИ ПЛАГИАТА В ИСХОДНОМ КОДЕ

© Сорокин Д.С.* *, Шиков А.Н.*

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, г. Санкт-Петербург

Обнаружение дублирующих фрагментов кода может служить различным целям, например, использоваться в системах контроля версий или в

* Магистрант кафедры Интеллектуальных технологий в гуманитарной сфере.

* Доцент кафедры Интеллектуальных технологий в гуманитарной сфере, кандидат технических наук.