автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Материалы для спецодежды на основе технического углерода, полученного плазмохимическим методом

№

На правах рукописи

ФАХРУТДИНОВ ИЛЬДУС МИНТАЛИПОВИЧ

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СПЕЦОДЕЖДЫ НА ОСНОВЕ ТЕХНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА, ПОЛУЧЕННОГО ПЛАЗ-МОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

I

05.19.01 - Материаловедение производств текстильной и лёгкой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань-2008

2 ?. 2008

003458236

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Кашапов Наиль Фаикович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Исрафилов Ирек Хуснемарданович

кандидат технических наук Джанбекова Лилия Рустемовна

Ведущая организация

ЦНИИ «Геолнеруд», г. Казань

Защита состоится «25» декабря 2008 г в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.09 при ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет» по адресу: 420015 г. Казань ул. К. Маркса, 68, Зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет» и на сайте www.kstu.ru

Автореферат разослан «25» ноября 2008г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н.

Актуальность работы. При разработке мер защиты в потенциально опасных аварийных ситуациях, связанных с выбросом химически опасных веществ обычно применяют стандартные способы защиты - эвакуация населения, использование убежищ, укрытий и средств индивидуальной защиты (СИЗ). Защитные свойства СИЗ обеспечиваются материалом, используемым для его изготовления и конструкцией самого изделия. Материал должен, прежде всего, обладать защитными свойствами и в то же время необходимым уровнем физико-механических и физико-гигиенических показателей.

Углеродный сорбент широко используется для создания защитных материалов для специальной одежды, обеспечивающей защиту кожных покровов и органов дыхания людей. Традиционно для создания фильтрующих защитных материалов используются активированные угли, а для упрочнения -печная сажа. Печные сажи получают при неполном сжигании масла, природного газа или их смеси в факеле в печах. После выделения из нефти бензина, керосина, дизельного топлива и масляных дистиллатов образуются высоковязкие нефтяные остатки (мазут, гудрон). В зависимости от качества нефти доля остатков может составлять от 50 до 80 %.

В последние годы в качестве одного из вариантов углубления переработки тяжелых нефтей и мазута предлагается использование мощного дест-рукционного процесса пиролиза в плазменной струе инертного газа, водо-родсодержащего газа или азота. До сих пор актуальной остается проблема увеличения выхода легких фракции из нефти и использования остаточного продукта технического углерода (сажи).

Данная работа посвящена изучению взаимодействия электродуговой плазмы с углеводородами, исследованию термического воздействия на мазут при повышенных давлениях и получению угленаполненных сорбирующих материалов на основе остаточного продукта технического углерода для специальной одежды.

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет» в рамках научно-исследовательской работы по Федеральной целевой программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 20072012 гг.» по теме «Развитие центра коллективного пользования научным оборудованием в области получения и исследования наночастиц оксидов металлов, металлов и полимеров с заданным химическим составом и формой», а также Академии наук по теме № Об - 6.4 - 252 (2003-2005 гг.) «Плазмохи-мический способ повышения эффективности переработки тяжелых нефтей».

Цель и задачи исследования. Целью работы является создание фильтрующих защитных материалов для спецодежды, обеспечивающей защиту от химически опасных веществ, на основе технического углерода, получаемого плазмохимическим методом.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ защитных свойств полимерных материалов в зависимости от вида и способов получения углеродных материалов.

2. Создать стенд для переработки тяжелых углеводородов с помощью дугового плазмотрона.

3. Изучить взаимодействие электродуговой плазмы с углеводородами.

4. Исследовать термическое воздействие дугового разряда на тяжелые углеводороды при повышенных давлениях.

5. Выявить особенности технического углерода, полученного электродуговой плазмой.

6. Изучить особенности пористой структуры и сорбционных свойств материала на основе технического углерода, полученного плазмохимическим способом.

7. Исследовать влияние вида и содержания технического углерода на защитные свойства фильтровально-сорбирующего материала.

Объекты и методы исследований. Основным объектом исследования являлся угленаполненный целлюлозный материал с использованием технического углерода, полученного плазмохимическим методом и пригодного для изготовления средств индивидуальной защиты фильтрующе-сорбционного типа.

Создана экспериментальная установка для электродугового разложения углеводородного сырья. Измерения на экспериментальной установке разделены на стандартные и специальные. К стандартным относятся измерения расходов, температур охлаждающей воды и газов, а также измерения силы тока и напряжения дуги и источника питания плазмотрона. К специальным измерениям относятся такие, которые позволяют получить информацию о структуре дугового разряда и параметрах в камерах плазмотрона, этапах обработки материалов и реформирования газа. Они включают измерения температуры в дуговом разряде, в газе, истекающем из плазмотрона, в камерах обработки материалов и реформирования газа; измерения скорости истечения газа из плазмотрона и т.д.

Эффективность и потребительские свойства защитного фильтрующего материала зависят от сорбционных свойств используемого дяя его изготовления технического углерода, показателей качества угленаполненного целлюлозного материала (массы, толщины и плотности), прочности в сухом и влажном состоянии, воздухопроницаемости и сопротивления потоку воздуха, защитных свойств (от химически опасных веществ).

Оценка свойств угленаполненного материала проводилась по стандартным методикам:

- определение массы бумаги площадью 1м2 по ГОСТ 13199-88;

- определение толщины и плотности материала по ГОСТ 27015-86;

- определение разрушающего усилия при растяжении и относительного удлинения в машинном направлении по ГОСТ ИСО 1924-1-96; ■ '

- определение прочности на разрыв при растяжении по ГОСТ 3813-72;

- определение влагопрочности по ГОСТ 13525.7-68;

- определение влажности по ГОСТ 13525.19-91;

- определение воздухопроницаемости по ГОСТ 12088-77;

- определите сопротивления потоку воздуха по ГОСТ 25099-82;

- определение времени удерживания паров уксусной кислоты материалом по специально разработанной методике.

Оценка защитных свойств угленаполненных материалов от паров химически опасных веществ проводилась по специальной методике, распространяемой на материалы для изготовления СИЗ и позволяющей определить проницаемость и время защитного действия материалов.

В процессе проведения методики определяется количество проникшего через испытуемый образец вещества за время испытания. Сравнивая полученную величину с критериальным значением пороговой токсодозы, можно сделать вывод о защитных свойствах материала. Определение количества проникшего за материал или пакет материалов вещества проводят в динамических условиях, моделируя воздействующие на человека факторы. Сравнение полученных результатов с результатами других существующих методик показало хорошую сходимость.

Научная новизна.

1. Создан плазмохимический реактор для получения технического углерода.

2. Впервые установлены закономерности взаимодействия электродуговой плазмы с углеводородами.

3. Впервые получен технический углерод, обладающий уникальными свойствами, позволяющими использовать его как сорбирующий материал.

4. Выявлены закономерности изменения сорбционных и защитных свойств угленаполненной целлюлозы в зависимости от вида и содержания технического углерода.

5. Впервые путем разложения углеводородов создан угленаполненный целлюлозный фильтрующий защитный материал с использованием технического углерода, полученного плазмохимическим методом.

Практическая значимость работы.

1. Разработаны фильтрующие защитные угленаполненные материалы небольшой удельной массы, обладающие хорошей прочностью в сухом и влажном состоянии, достаточной эластичностью для изготовления спецодежды, защищающей от воздействия химически опасных веществ.

2. Разработана технология получения технического углерода плазмохи-мическим методом и изготовления на его основе целлюлозного фильтроваль-но-сорбционного материала*.

3. Разработана и создала плазмохимическая установка, содержащая системы электропитания, запуска, газоснабжения, охлаждения, подготовки и подачи перерабатываемого сырья, плазмохимический реактор и закалочное устройство, устройство отбора целевых продуктов.

4. Впервые проведена углубленная переработка тяжелых углеводородов с целыо получения легких фракций и технического углерода для фильтрующих материалов сорбционного типа.

5. Экономическая эффективность от внедрения иа ОАО «Татнефтепром-Зюзеевнефть» составила 3 млн. руб.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты экспериментальных исследований характеристик плазмо-химического реактора для разложения тяжелых углеводородов и получения технического углерода. Определены электрические и тепловые характеристики дугового плазмотрона.

2. Получены эмпирические расчетные формулы, которые были использованы в инженерных расчетах промышленных нлазмохимических аппаратов с высоким тепловым КПД и большим ресурсом работы катодного узла установки.

3. Результаты экспериментальных исследований технического углерода, полученног о электродуговой плазмой. Выявлены его состав и дисперсность.

4. Результаты экспериментальных исследований влияния вида технического углерода и его количества на свойства угленаполненного материала.

5. Метод изготовления угленаполненных сорбционных материалов для средств индивидуальной защиты па основе технического углерода, полученного плазмохимическим разложением тяжелых углеводородов.

¿teliiME.Ж^Ж антора_состоит в выборе и обосновании методов проведения экспериментов, непосредственном участии в проведении экспериментов, анализе и обобщении полученных экспериментальных данных, разработке нормативно - технической документации.

Благодарность. Автор выражает глубокую признательность консультанту д.х.н., профессору Нефедьеву Е.С. за цепные предложения в планировании экспериментов и обсуждении результатов работы.

Апробация работы и публикации.

Полученные в диссертационной работе результаты апробированы в промышленных условиях.

Диссертационная работа и ее основные результаты докладывались на 7-й Международной научной конференции «Молекулярная биология, химия и физика гетерогенных систем». Москва - ПЛЁС, 7-13 сентября 2003 года, 6-ой Международной научной конференции «Экология человека и природа» Москва-Плес, 5-11 июля 2004 г., International Conference on the Methods of Aerophysical Research. 28 June-3 July, 2004 Novosibirsc, Russia p 131-132, Международной конференции "Решетниковские чтения" г. Красноярск, октябрь, 2005 г., Международной конференции «Фундаментальные проблемы физики» г. Казань, КГУ, 2005 г.

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа изложена на 124 стр., содержит 16 таблиц, 23 рисунка и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы 96 наименований и 1 приложения.

Содержание работы

Во введении дается характеристика технического углерода как составной части фильтрующих материалов для создания защитной одежды. Раскрыта актуальность диссертационной работы, определены цели и намечены задачи для их достижения, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов, представлена структура диссертации.

В первой главе говорится о таких пористых телах, как абсорбенты, хе-мосорбенты, адсорбенты, а также о сорбентах с каталитическими свойствами, в том числе о техническом углероде. Дается их описание, и рассматриваются их свойства.

Защитные свойства любого СИЗ обеспечиваются материалом, используемым для его изготовления, и конструкцией изделия. Используемый материал должен, прежде всего, обладать защитными свойствами и в то же время необходимым уровнем физико-механических и физико-гигиенических показателей. При этом он не должен оказывать кожно-раздражшощего и кожно-резорбтивного действия. Поиск компромиссного решения является непростой задачей в исследовательской работе. Основной принцип создания защитных материалов фильтрующего типа - это использование способности твердых пористых тел поглощать газы и пары химически опасных веществ. Применение материалов абсорбционного типа основано на растворении химических веществ и нанесении их на волокнистую основу - ткань или нетканый материал.

Для упрочнения фильтрующих защитных материалов исцользуется печная сажа. Результаты исследования по механизму усиления сводятся к тому, что усиливающая способность технического углерода зависит от величины ее частиц и количественно характеризующаяся дисперсностью. Печные сажи

получают при неполном сгорании масла, природного газа или их смеси в факеле в печах.

Также в данной главе приводится информация о существующих плазмо-химических процессах разложения углеводородного сырья.

Во второй главе представлена информация об объектах и методах исследования. Приводится устройство и описание работы экспериментальной установки, а именно плазмотрона.

Получение равновесной низкотемпературной плазмы основано главным образом на преобразовании электрической энергии в тепловую энергию газа. При нагревании плазмообразующего газа до (4 - 10) 103 К происходит диссоциация двухатомных газов. Для обеспечения диссоциации необходимо подвести к газу энергию от 360 до 880 кДж/моль. При дальнейшем нагревании в интервале (10 - 30) 103 К происходит ионизация, требующая затрат энергии от 920 до 2400 кДж/моль. Большинство газов переходит в плазменное состояние при Т > 2 • 103 К, когда степень ионизации газов становится достаточной дая протекания электрического тока.

Дуговой разряд отличается от других относительно большим током (десятки и сотни ампер) и относительно низким напряжением (десятки и сотни вольт). Разряд может существовать как при атмосферном, так и при повышенном давлении.

При постоянной площади электродов по мере роста тока увеличивается до некоторого предела плотность тока, а затем - сечение дуги при постоянной плотности тока.

Если ограничить свободное развитие дуги в поперечном направлении, например, помещая ее в узких каналах, уменьшая размеры электродов, обдувая дугу струями газов или жидкостей, то можно повысить плотность тока дуги, а следовательно, и температуру. Температура такой сжатой дуги определяется выражением

где Я - радиус столба в мм. Уравнение показывает, что температура столба сжатой дуги определяется, прежде всего, потенциалом ионизации и1 плазмообразующего газа и растет по мере уменьшения радиуса столба Я (сжатия) и увеличения силы тока I . Такое приращение начинается после того, как радиус столба, ограниченный стенками канала, становится меньше радиуса свободной дуги.

Мощность, выделившаяся в прикатодной и прианодной областях, передается главным образом электродам и представляет собой тепловые потери. Для повышения степени использования энергии дугового разряда в плазмо-химических процессах стремятся увеличивать напряжение и понижать ток дуги. При этом будет уменьшаться доля мощности дуги, передаваемая электродам, а также эрозия электродов.

Г = 1040г7,+

Наиболее простыми и надежными в эксплуатации являются однокамерные плазмотроны с самоустанавливающейся длиной дуги (рис.1). Основными элементами плазмотрона являются: внутренний 1 и выходной 2 электроды, разделенные изолятором 4, завихритель 5 и соленоид 6. Стабилизация дуги на оси канала выходного электрода достигается за счет подачи плазмообра-зующего газа через тангенциальные отверстия завихрителя.

5

Рис.1. Однокамерный плазмотрон с самоустаиавливакицейся длиной дуги.

1 - катод; 2 - анод; 3 - межэлсктродиая вставка (МЭВ);

4 - изолятор, 5 - кольцо закрутки; 6 - соленоид.

Принципиальной конструкционной особенностью плазмотрона с фиксированной длиной дуги являются электрически изолированные межэлсктрод-ньге вставки (МЭВ). Благодаря таким вставкам увеличивается длина дуги до значений, больших самоустанавливающихся, возрастает падение напряжения и уменьшается сила тока.

Шунтирование дуги предотвращают либо вдувом части газа между вставками, либо подавая его через вставки, "изготовленные из пористых материалов.

Конструкционные материалы для изготовления отдельных узлов доляшы обеспечит!, максимальную надежность работы плазмотрона в целом. Материалом анода, как правило, служит медь, обладающая высокой тепло- и электропроводностью. Если нагреваемый в плазмотроне газ агрессивный по отношению к меди рабочую поверхность анода покрывают защитным слоем инертного металла. Материалом катода служит чаще всего вольфрам. Ресурс-работы катода зависит от качества соединения вольфрамовой вставки с кор пусом катода. Лучшим является соединение на пайке серебряным припоем. В окислительной среде при токах, не превышающих 300 А, удовлетворительно работает циркониевый или гафниевый катод.

Для изготовления изоляторов применяют: стеклотекстолит, стекло органическое, фторопласт-4, кварц, керамические материалы. Корпус плазмотрона, рубашки охлаждения и завихритель выполняют из немагнитных коррозионно-стойких материалов, например, из легированной стали.

Плазмотрон подключают к источнику электроэнергии (источнику питания), который должен обеспечивать устойчивую и непрерывную работу системы.

Тип плазмотрона, применяемого для осуществления технологического процесса, определяется в первую очередь термодинамическими и кинетиче- . скими особенностями процесса. Плазмотрон должен обеспечивать:

-найденную из термодинамических и кинетических расчетов температуру плазмы;

- мощность достаточную для обеспечения заданной производительности процесса;

-стабильные и регулируемые в широких пределах значения температуры и расхода плазмы;

-экономически приемлемые значения электрического и теплового КПД;

-заданный ресурс непрерывной работы;

-минимальное загрязнение реакционного производства продуктами эрозии плазмотрона;

-простоту и надежность в эксплуатации;

-хорошее функциональное сопряжение с реактором.

Максимальная температура плазмы, генерируемая дуговыми плазмотронами, лежит в пределах (8-12) 103 К. Верхний уровень относится к одноатомным, а нижний - к двухатомным газам. Из-за тепловых потерь путем конвекции, излучения и теплопроводности среднемассовая температура плазмы в зоне реакции обычно не превышает (5-7) 103 К. Достигаемая температура зависит от подведенной к плазмотрону мощности, его вольтамперной характеристики и теплофизических свойств плазмообразующего газа.

Для исследования был разработан и изготовлен плазменный генератор с продольным обдувом дуги и с вихревой стабилизацией дуги. Разработанный плазмотрон удовлетворяет следующим требованиям:

- широкий диапазон изменений мощности (5 - 20 кВт);

- большой ресурс работы узлов плазмотрона;

- удобство и надежность при запуске.

Для плазмохимического разложения углеводородов была создана экспериментальная установка, включающая системы электрического питания, запуска, газоснабжения, охлаждения, подготовки и подачи перерабатываемого сырья, плазмохимического реактора и закалочного устройства, отбора целевых продуктов. Данная экспериментальная установка позволяет проводить опытные работы по изучению взаимодействия азотной низкотемпературной плазмы и жидкого углеводородного сырья.

В третьей главе приведена схема работы установки, характеристики плазмохимического реактора для получения технического углерода и дается подробное описание процесса получения технического углерода и его физико-химический анализ.

Экспериментальные исследования по изучению характеристик разработанного плазмотрона проводились в диапазоне изменений параметров:

01 = (3-9) "Ю-4 кг-с"'; 02 = (3-9,1) 10 кг с"1; 1 = 50- 120 А.

В опытах как защитным, так и рабочим газами является газообразный азот, который после отработки выбрасывался в атмосферу.

Эксперименты проводились на плазмотроне с одной межэлектродной вставкой. Азот из баллона через редуктор и тангенциальные отверстия подавался в зоны между катодом и МЭВ (О]), и между МЭВ и анодом (С2).

Анализ экспериментальных данных показывает, что напряжение разряда при одинаковых значениях тока зависит только от общего количества расхода газа. Это объясняется тем, что и в зону защиты катода и в основную рабочую зону подавался один и тот же газ - азот.

Зависимость напряжения на дуге от тока при различных расходах общего количества подаваемого плазмообразующего газа приведена на рнс.2.

50 75 100 125 I, А

Рис.2 Вольтамперная характеристика плазмотрона при различных расходах газа: 1 - G=10 10"4 кгс2 - G=l,210"3 кгс1; 3 - G=l,6 10 3 кто1

На рис.3 показана зависимость напряжения на дуге от общего количества плазмообразующего газа. С ростом расхода газа напряжение разряда увеличивается.

V, в

Рис.3 Зависимость напряжения на дуге от расхода рабочего газа. Кривые 1,2,3 соответствуют токам 50,75 и 100 А

На рис.4 показана зависимость КПД от удельной мощности . Как

видно из рисунка, с уменьшением удельной мощности тепловой КПД исследованного плазмотрона значительно увеличивается.

0,6

0,5

0,4

2 4 6 8 ю Д/кВтг-Ч

Рис.4 Зависимость КПД от удельной мощности

Для расчета плазмотронов больших мощностей применяются методы обобщения опытных данных, полученных на моделях электродуговых нагре-

вателей с меньшими значениями тока и напряжения. Составлены безразмерные комплексу - критерии, с помощью которых обобщены экспериментальные результаты и получены эмпирические формулы. Так, например, для расчета напряжения дуги

U = сШ-0,2GQ), 3 + (Ux + UA ) где Uk+Ua=20 В (для азота), с=0,5 кг с"1.

Формула описывает опытные данные с точностью ±8% в диапазоне 1=50 - 150 A, G=(0,3 - 2) Ю"1 кгс"1. При этом d=6 10'3 м, d=14 10 1 м.

Такой подход к инженерному расчету плазмотронов уменьшает количество проводимых опытов и затраты на создание установок.

Принципиальная схема плазмохимического разложения углеводородного сырья, предложенная в данной работе представлена на рис.5.

Рис.5 Принципиальная схема плазмохимического процесса

Нами получена сажа из мазута, нефти на ОАО «Татнефтепром-Зюзеевнефть» путем их разложения в плазме электродугового разряда.

Полученный технический углерод подвергли комплексному анализу.

1. Рентгенографический анализ проводился на дифрактометре D8 ADVANCE фирмы Bruker.

На дифрактограмме исследованного образца (рисунок 6) наблюдается характерная для органического вещества дифракционная кривая, т.е. он состоит из кристаллов графита (размером около 1-3 нм) и аморфного углерода (аналогично активированным углям).

Bottler АМ-МЗ - Be' 0<tKr-ANM93 RAW - Тур«' 2ThJTh locked - Start 3 ОТО * - Eral. 65 000 • - Step О 050 Step tale

Рис.6 Дифрактограмма исследуемого образца

2. Эмиссионный спектральный анализ проводился на спектрографе ДФС-458 С. В исследованном образце сажи определено содержание следующих элементов (таблица 1):

Таблица 1 - Содержание элементов в исследованном образце

№ спектра Рг Sm Tb Се V Ba Ti Cr Ni Cu

Концентрация, % <0,03 <0,01 0,01 0,01 0,1 0,04 0,3 0,4 0,5 0,25

№ спектра Zn Sr Si Sn Ms Mn A1 Fe Ca Na

Концентрация , % 0,25 3,25 8,5 0,1 0,1 0,45 0Д 0,9 1,2 0,15

Из этой таблицы следует, что образец сажи содержит значительное количество таких веществ, как хром, медь, железо, цинк и ванадий, которые в сумме составляют около 10% от его массы.

3. Определение гранулометрического состава образца сажи проводился на лазерно-дифракционном микроанализаторе размеров частиц «Анализетге - 22». Технология измерения основана на принципе анализа дифракционной картины. Полученные данные представлены в табличной форме (таблица 2).

Таблица 2 - Гранулометрический состав образца сажи

Размер частиц Количество

До 2 мкм 22,84 %

2-20 мкм 53,32 %

20 - 40 мкм 19,33 %

40 - 60 мкм 3,88%

60-100 мкм 0,63 %

4. Образцы сажи подвергались масс-спежтрометрическому анализу на приборе TRACE MS «Finnigan МАТ». Результаты исследований свидетельствуют о следующем:

а) в пробе отсутствуют примеси органических соединений с температурой кипения примерно до 700°С до 0,01% масс;

б) при повышении температуры системы ввода до 3000°С в масс-спектре увеличивается лик, обусловленный содержанием С02. Его присутствие связано с адсорбированием в продукт углекислого газа,

5. Результаты ИК-спектрометрического анализа представлены на спектре (рисунок 7).

• V.SrtaArtbc-r.-n.t

'"',"•• iWivWififtf»«!';: . ..........

г,»»* „ ^ i svcj

Рис. 7 - ИК-спектр исследуемого образца

На спектре видны малоинтенсивные полосы в области 3000-2800 см"! и 1400-1300 см"1, которые можно отнести к валентным и деформационным колебаниям предельных углеводородов, т.е. связям углерод-углерод, в которых углерод имеет врЗ-гибридизацию. Их количество 2-5% масс.

В ходе проведенных экспериментальных исследований образца сажи было выявлено проявление гидрофобных свойств и установлено, что образец имеет аморфную структуру с незначительным содержанием кристаллитов при значительном содержании металлов. В то же время ИК- и масс-спектры показали практически отсутствие органических соединений. Вышесказанное с определенной степенью вероятности позволяет предположить, что исследуемый образец сажи представляет собой соединение типа МехСу (Ме - атом металла, С - атом углерода), имеющее беспорядочное строение, что позволяет говорить о ее каталитических свойствах.

Наличие неспаренных электронов создает возможность использования метода ЭПР.

На рисунке 8 представлен спектр ЭПР технического углерода, полученного из мазута с использованием плазмы.

Рис. 8 - Спектр ЭПР технического углерода

Сравнение параметров данного спектра со спектром печной сажи показывает, что ширина линии исследуемой сажи 7,8 Гс в три раза уже ширины линии печной сажи (25 Гс). Исследования ряда ученых указывают на тесную связь активности сажи в процессах полимеризации и усилении материалов с шириной линии ЭПР. Чем уже линия ЭПР, тем активнее сажа в данных процессах. Проведенные аналитические исследования являются доказательством

.¿Г""—ЙГ

- <•»30 ШЙЙЙШ ж

того, что полученная нами сажа с применением плазмы будет обладать большей активностью и целлюлозные материалы, полученные с ее применением, будут более прочными.

В четвертой главе исследуется влияние состава и количества технического углерода на свойства целлюлозного материала.

При выборе оптимального содержания технического углерода в целлюлозной массе исходили из необходимости обеспечить удовлетворительные прочностные показатели и достаточный уровень защитных свойств. Оптимальным вариантом является введение в ролл при смешении с размолотой целлюлозой 40-45% технического углерода. При этом фактическое содержание угольного адсорбента в фильтрующем материале составляет 25-35%.

При проведении испытаний по сравнению с активными углями, не обладающими каталитическими свойствами и угля с каталитическими добавками КТ-1, были получены результаты, которые представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Свойства сорбирующего материала на основе углей с каталитическими свойствами

Наименование показателя Технический СКТ-6А х КТ-1 КТ-1

углерод 3:1

Масса 1 мг, г 105 104 105

Плотность, г/см3 0,40 0,41 0,44

Предел прочности при растяжении, Н/мм2 25 13,7 14,9

Относительное удлинение, % 3,2 4,7 4,3

Влагопрочность, % 41,5 34,6 35,2

Сопротивление продавливанию, кПа . 31,2 29,5 26,0

Фактическое содержание угля в бумаге, % 33,6 28,5 28,1

Время удерживания паров уксусной 110 100 115

кислоты, мин

Известно, что на адсорбционные свойства углей заметно влияет природа поверхности угольного адсорбента. Полученный нами технический углерод содержит химически связанный кислород, который в зависимости от условий получения угля образует на поверхности химические соединения кислого или основного характера. Импрегнирование поверхности угля солями некоторых металлов (хрома, меди, цинка, серебра, ванадия) повышает адсорбционные свойства угля. Адсорбционная способность технического углерода, полученного плазмохимическим методом, повышается за счет хемосорбции и каталитической сорбции.

Метод получения фильтрующего угленаполненного материала включает следующие стадии: приготовление целлюлозно-угольной гидромассы, фор-

мование угленаполненного полотна на сетке бумагоделательной машины, прессование, сушку. В процессе подготовки к формованию сухая целлюлоза набухает и распускается в воде, затем подвергается размолу в конической мельнице до определенной степени помола. После смешивания с углем массу разбавляют до определенного объема, затем вводят смолу и сульфат алюминия.

Обезвоживание целлюлозного полотна, содержащего технический углерод, происходит под разряжением, создаваемым вакуумным насосом. Сырое полотно для дальнейшего обезвоживания подвергается прессованию. Степень прессования зависит от назначения материала - для средства защиты кожи или средств защиты органов дыхания.

При сушке происходит окончательное удаление воды из угленаполненного целлюлозного полотна. Скорость движения полотна на бумагоделательной машине составляет 20 м/мин, что обеспечивает его высушивание.

Угленаполнснное целлюлозное полотно подвергается термофиксации. В случае последующего дублирования прокладочным материалом с дискретным клеевым покрытием операцию термофиксации не проводят.

Таким образом, определен состав композиции для изготовления сорбирующего слоя материала для спецодежды на основе технического углерода, а также разработана технологическая схема изготовления этого материала.

ВЫВОДЫ:

1. Создан плазмохимический реактор для получения технического углерода с высоким КПД 0,7-0,78.

2. Экспериментально исследованы характеристики плазмохимического реактора. Определены электрические и тепловые характеристики дугового плазмотрона: ВАХ (статистические и динамические), зависимость напряжения от расхода рабочего г аза, потеря энергии через электроды и МЭВ, тепловой КПД плазмотрона.

3. Получены эмпирические расчетные формулы, которые были использованы в инженерных расчетах промышленных плазмохимических аппаратов с высоким тепловым КПД и большим ресурсом работы катодного узла установки.

4. Впервые установлены закономерности взаимодействия электродуговой плазмы с углеводородами. Впервые проведена углубленная переработка тяжелых углеводородов с целью получения легких фракций и технического )Тлерода для фильтрующих материалов сорбциопного типа.

5. Результаты экспериментальных исследований технического углерода, полученного электродуговой плазмой позволили выявить его состав и дисперсность: основную часть (53,32 %) составляют частицы от 2 до 20 мкм.

6. Результаты экспериментальных исследований влияния вида технического углерода и его количества на свойства угленаполненного материала позволили установить оптимальное соотношение целлюлозы и технического

углерода для получения фильтрующих сорбирующих материалов: 40±5 % углерода, 60±5 % целлюлозы.

7. Разработан метод изготовления угленаполненных сорбционных материалов для средств индивидуальной защиты на основе технического углерода, полученного плазмохимическим разложением тяжелых углеводородов.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Мухамадьяров, Х.Г. Плазмохимический реактор для глубокой переработки нефти / Х.Г. Мухамадьяров, Е.С. Нефедьев, Б. А. Тимеркаев, И.М. Фах-рутдинов, Ш.Г. Ягудин // Вестник КГГУ им. А.Н. Туполева, 2006. - №4. - С. 35-38.

2. Кашапов, Н.Ф. Фильтрующие материалы на основе технического углерода, полученного электродуговой плазмой / Н.Ф. Кашапов, Е.С. Нефедьев, И.М. Фахрутдинов // Вестник Казанского технологического университета №6.-2008, С. 198-202.

3. Марданшин, P.M. Плазмохимическое разложение отходов переработки жидкого углеводородного сырья / P.M. Марданшин, Х.Г. Мухамадьяров, Б.А. Тимеркаев, И.М. Фахрутдинов // Тезисы докладов 7-й Международной научной конференции «Молекулярная биология, химия и физика гетерогенных систем». - Москва. - ПЛЁС, 7-13 сентября 2003 года. - С.57-58.

4. Мухамадияров, Х.Г. Плазмохимический реактор для разложения углеводородного сырья на легкие фракции / Х.Г. Мухамадияров, Е.С. Нефедьев, Б.А. Тимеркаев, И.М. Фахрутдинов, Р.Г. Яхин // Материалы 6-ой Международной научной конференции «Экология человека и природы». - Москва. -ПЛЁС, 5-11 июля 2004 года. - С.96-97.

5. Fakhrutdinov I.M., Mukhamadiyarov H.G., Timerkaev В.А., Jakhin R.G. Plasmochemical equipment for decomposition of hydrocarbon raw material on easy fractions. XII Proceedings part III Interence on the Methods of aerophysical Research, 28 June - 3 July, 2004. Novosibirsc, Russia, p.131-132.

6. Мухамадияров, Х.Г. Переработка мазута плазмохимическим способом I Х.Г. Мухамадияров, Б.А. Тимеркаев, И.М. Фахрутдинов U Международная конференция «Решетниковские чтения», г. Красноярск, октябрь, 2005 г. -С.105-107.

7. Мухамадияров, Х.Г. Плазмохимический реактор для разложения углеводородного сырья / Х.Г. Мухамадияров, Б.А. Тимеркаев, И.М. Фахрутдинов // Международная конференция «Фундаментальные проблемы физики», Казань, КГУ, июнь, 2005 г. - С.76-78.

Соискатель ^^^^ Фахрутдинов И.М.

Заказ № _Тираж 80 экз.

Офсетная лаборатория КГТУ 420015 г. Казань, ул. К. Маркса, 68

11

Перечень сокращений и условных обозначений.

Введение.

Глава 1 Современные материалы легкой промышленности, содержащие углерод.

1.1 Принципы создания защитных материалов. Роль технического углерода в полимерных материалах.

1.2 Плазмохимические процессы разложения углеводородного сырья.

1.3 Задачи диссертации. ^д

Глава 2 Объекты и методы исследования.

2.1. Экспериментальная установка.

2.1.1 Система электрического питания.

2.1.2 Система газоснабжения.

2.1.3 Система охлаждения.

2.1.4 Устройство для подачи сырья.

2.2 Методы диагностики электродуговой плазмы.

2.3 Анализ погрешности измерений.

Глава 3 Технический углерод для современных фильтрующих материалов.

3.1 Плазмохимический реактор для получения технического углерода.

3.1.1 В ольтамперные хар актеристики плазмотр она.

3.1.2 Тепловые характеристики плазмотрона.

3.1.3 Вольтамперные характеристики плазмохимического реактора ^ для переработки углеводородного сырья.

3.1.4 Исследование работы катода плазмотронов промышленного типа.

3.1.5 Обобщенные характеристики плазмотрона.!.

3.2 Получение технического углерода плазмохимическим разложением тяжелых углеводородов.

3.2.1 Подготовка плазмообразующего газа и образование плазмы.

3.2.2 Подготовка и подача сырья в реактор.

3.2.3 Реакционная камера.

3.2.4 Камера закалки.

3.3 Особенности технического углерода, полученного электродуговой плазмой.

Глава 4 Фильтрующие материалы на основе технического углерода, полученного плазмохимическим способом.

4.1 Исследование влияния вида адсорбента на свойства фильтровально-сорбирующего материала.

4.2 Получение угленаполненных сорбирующих материалов для специальной одежды.

Выводы.

При разработке мер защиты в потенциально опасных аварийных ситуациях, связанных с выбросом химически опасных веществ обычно применяют стандартные способы защиты — эвакуация населения, использование убежищ, укрытий и средств индивидуальной защиты (СИЗ). Кроме того, анализ многих техногенных аварий показывает, что ликвидация их последствий требует существенных затрат времени и возможно при наличии эффективных средств защиты персонала аварийно-спасательных служб.

Как известно, защитные свойства СИЗ обеспечиваются материалом, используемым для его изготовления и конструкцией самого изделия. Разработка фильтрующей защитной одежды представляет собой сложную научно-техническую проблему. Материалы, используемые для ее изготовления, должны, прежде всего, обладать защитными свойствами и в то же время необходимым уровнем физико-механических и физико-гигиенических показателей. Основной принцип создания защитных материалов фильтрующего типа - это использование способности твердых пористых тел поглощать газы и пары химически опасных веществ.

Углеродный сорбент широко используется для создания защитных материалов для специальной одежды, обеспечивающей защиту кожных покровов и органов дыхания людей. Также известно, что сажа -дисперсный углеродный продукт неполного сгорания или термического разложения углеводородов, состоящий из сферических частиц черного цвета и представляет собой неоднородную массу, состоящую из кристаллитов графита размером 1-3 нм и аморфного углерода, что обуславливает необычную структуру этого адсорбента. Углеродный адсорбент с развитой пористой структурой содержит микропоры размером менее 2 нм, мезопоры размером от 2 до 50 нм и макропоры диаметром выше 50 нм. (Терминология дана в соответствии с нормами Международного союза фундаментальной и прикладной химии (IUPAC)).

По способу производства сажи делят на три группы: канальные, печные и термические.

Традиционно для создания фильтрующих защитных материалов используются активированные угли, а для упрочнения — печная сажа. Печные сажи получают при неполном сжигании масла, природного газа или их смеси в факеле в печах.

Результаты исследования по механизму усиления сводятся к тому, что усиливающая способность сажи зависит от величины ее частиц и количественно характеризуется параметром, который называется дисперсностью. Дисперсность в свою очередь определяется следующими показателями:

- диаметром частиц;

- удельной поверхностью;

- удельным числом частиц.

Перечисленные параметры определяются структурой углеродных частиц. Принято различать первичную и вторичную структуры. Формирование первичной структуры определяется технологией получения сажи и тесно связано с температурой термообработки (ТТО) углеводородного сырья.

После выделения из нефти бензина, керосина, дизельного топлива и масляных дистиллатов образуются высоковязкие нефтяные остатки (мазут, гудрон). В зависимости от качества нефти доля остатков может составлять от 50 до 80 %. В нефтяных остатках концентрируются сернистые соединения и порфирины. Повышенное содержание серы, металлов ограничивает применение их как топлива.

В последние годы в качестве одного из вариантов углубления переработки тяжелых нефтей и мазута предлагается использование мощного деструкционного процесса пиролиза в плазменной струе б инертного газа, водородсодержащего газа или азота. Несмотря на большое количество работ, посвященных исследованию плазмохимического разложения углеводородного сырья, до сих пор актуальной остается проблема увеличения выхода легких фракций из нефти и использования остаточного продукта технического углерода (сажи).

Использование электродуговой плазмы для пиролиза углеводородов уже давно привлекает ученых и производственников благодаря своим уникальным возможностям как по избирательности реакций и простоте реализации технологического процесса. Теоретическая база разложения углеводородного сырья на легкие фракции строится на механизме взаимодействия данного сырья с низкотемпературной газоразрядной плазмой, в результате которого активизируются химические реакции. Интенсивности протекания этих реакций зависят от многих факторов, главными из которых являются состояние сырья, температуры плазмы и сырья, мольные соотношения между теплоносителем и сырьем, состояния возбужденностей молекул, скорости протекания реакций, процессы тепломассообмена, газодинамики, электродинамики и др.

Данная работа посвящена изучению взаимодействия электродуговой плазмы с углеводородами, исследованию термического воздействия на мазут при повышенных давлениях и получению угленаполненных сорбирующих материалов на основе остаточного продукта технического углерода для специальной одежды.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав,

Выводы

1. Создан плазмохимический реактор для получения технического углерода с высоким КПД 0,7-0,78.

2. Экспериментально исследованы характеристики плазмохимического реактора. Определены электрические и тепловые характеристики дугового плазмотрона: ВАХ (статистические и динамические), зависимость напряжения от расхода рабочего газа, потеря энергии через электроды и МЭВ, тепловой КПД плазмотрона.

3. Получены эмпирические расчетные формулы, которые были использованы в инженерных расчетах промышленных плазмохимических аппаратов с высоким тепловым КПД и большим ресурсом работы катодного узла.

4. Впервые установлены закономерности взаимодействия электродуговой плазмы с углеводородами. Впервые проведена углубленная переработка тяжелых углеводородов с целью получения легких фракций и технического углерода для фильтрующих материалов сорбционного типа.

5. Результаты экспериментальных исследований технического углерода, полученного электродуговой плазмой позволили выявить его состав и дисперсность: основную часть (53,32 %) составляют частицы размером от 2 до 20 мкм.

6. Результаты экспериментальных исследований влияния вида технического углерода и его количества на свойства угленаполненного материала позволили установить оптимальное соотношение целлюлозы и технического углерода для получения фильтрующих сорбирующих материалов: 40±5 % углерода, 60±5 % целлюлозы.

7. Разработан метод изготовления угленаполненных сорбционных материалов для средств индивидуальной защиты на основе технического углерода, полученного плазмохимическим разложением тяжелых углеводородов.

1. Басманов, П.И. Средства индивидуальной защиты органов дыхания (Справочное руководство) / П.И. Басманов, C.JI. Каминский, А.В. Коробейникова, М.Е. Трубицина СПб.: ГИПП "Искусство России",2002. -400с.

2. Средства индивидуальной и коллективной защиты / Под общей ред. проф. К.М. Николаева. -М.: Изд. ВКАХЗ, 1977.

3. Manual of Definition, Terminology and Simbols in Colloid and Surface Chemistry. IUPAC Sekretariat (1972).

4. Дубинин, M.M. Адсорбция и пористость / M.M. Дубинин. М.: Изд. ВАХЗ, 1972.

5. Поляков, Н.С. Современное состояние теории объемного заполнения микропор./ Н.С. Поляков, Г.А. Петухова // Журнал ВХО им. Менделеева. -1995. — т.39. № 6. — С. 7 - 14.

6. Получение сорбционно-активных композиций на основе силикагеля и кремнезоля: отчет о НИР / ЛТИ им. Ленсовета, кафедра химии и технологии сорбентов. — Л., 1989.

7. Активные угли, эластичные сорбенты, катализаторы, осушители и химические поглотители на их основе: номенклатурный каталог / Под общей ред. д. т. н. В.М. Мухина. М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2003.

8. Олонцев, В.Ф. Современная классификация пор углеродных адсорбентов: Материалы и нанотехнологии / В.Ф. Алонцев // XVII менделеевский съезд по общей и прикладной химии: тезисы докладов. -Казань, 2003.

9. Кинле, X. Активные угли и их промышленное применение: пер. с нем. / X. Кинле, Э. Бадер. Л.: «Химия» (ленинградское отделение). - 1984. — 215с.

10. NBC International. 2006. - № 2.

11. Defence Systems International. 2006.114

12. Положительное решение по заявке №4517489/40-23 с приоритетом от 1989 г.

13. Шарнин, Г.П. Экспериментальные исследования по созданию защитных материалов путем точечного закрепления сорбента на ткани: труды научной конференции 1988 года / Г.П. Шарнин, Г.Г. Жиляев. — Казань: КазХимНИИ, 1989.

14. Отделка хлопчатобумажных тканей. Справочник. Технология и ассортимент хлопчатобумажных тканей / Под ред. проф. Б.Н. Мельникова. -М.: Легпромбытиздат, 1991.

15. Новоселов, Н.П. Исследования поглощения ОВВП адсорбентами на материалах фильтрующих средств защиты кожи. Отчет №1379 / Н.П. Новоселов, В.Я. Онойко. -М.: Изд. ВКАХЗ, 1978.

16. Кудрявцев, Г.И. Исследование возможности создания химзащитных фильтрующих материалов из нити ЭНТУ / Г.И. Кудрявцев. Мытищи, 1989.

17. Конкин, А.А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые г материалы / А.А. Конкин. М.: Изд. «Химия»Д974.

18. Пимоненко, Н. Бусофит эффективный поглощающий и фильтрующий материал / Н. Пимоненко // Легкая промышленность. - 1997. -№3. - С. 42-43.

19. Примаков, С.Ф. Производство бумага / С.Ф. Примаков. М.: Изд. Лесная промышленность. - 1987.

20. Канарский, А.В. Модификация фильтровального сорбирующего материала кремнезолем. Структура и молекулярная динамическая полимерная система 4.1 / А.В. Канарский, B.C. Иванова. — Йошкар-Ола, 1995.-С. 187- 188.

21. Канарский, А.В. Адгезионная и адсорбционная способность фильтровальных видов бумаги и картона / А.В. Канарский // Химическая промышленность. 1996. - № 4. - С. 33-37.

22. Пат. Япония. № 3294342. Опубл. 25.12.1991.

23. Пат.РФ № 2221093, (51) 7Д 04Н 1/46, В 32 В 5/22. Зарег. 14.11.2002.115

24. Апанасенко, С.В. Технология производства полупроводящих и электропроводящих видов бумаги: обзор, информ. / С.В. Апанасенко, JI.H. Попова. -М.: ВНИПИЭИЛеспром, 1984.

25. Каган, М.Р. Влияние наполнителей на пористость бумаги / М.Р. Каган, Д.М. Фляте // Бумажная промышленность. 1976. - № 8.-С. 10 - 11.

26. Исследования влияния параметров микропористой структуры адсорбентов на защитные свойства угленаполненных бумаг по специальным веществам: отчет ВАХЗ о НИР № 3850. М., 2001.

27. Колышкин, Д.А. Активные угли. Свойства и методы испытаний: справочник./ ДА. Колышкин, К.К. Михайлова. -М.: «Химия», 2001.

28. Мухин, В.М. Активные угли России / В.М. Мухин, А.В. Тарасов, В.Н. Клушин. -М.: Металлургия, 2000.

29. Канарский А,В. Определение структурных характеристик пористых материалов термогравиметрическим методом / А.В. Канарский, Г. А. Ларионова. — Заводская лаборатория. 1995. -№ 4. - С. 34 - 36.

30. Фляте, Д.М. Свойства бумаги / Д.М. Фляте. М.: Лесная промышленность, 1986.

31. Иванов, С.Н. Технология бумаги / С.Н. Иванов // Лесная промышленность. — 1970.

32. Канарский, А.В. Совершенствование пористой структуры фильтровальных видов бумаги и картона / А.В. Канарский // Химическая промышленность. 1994. - № 2. — С. 54 - 57.

33. Осипов, П.В. Композиционные волокнистые материалы с пористой структурой./ П.В. Осипов, И.В. Тихонова, В.А. Левин, И.Н. Орлова // Бумажная промышленность. 1991. - № 3. - С. 4-5.

34. Патент № (11) 2221093. Опубликован 14.11.2002.

35. Патент РФ № 2153034. Опубликован 20.07.2000.

36. Стельмашенко, В.И. Материалы для изготовления и ремонта одежды: Учебное пособие / В.И. Стельмашенко, Т.В. Разаренова. М.: Высшая школа, 1997.

37. Бесшапошникова, В.И. Прокладочный материал для легкой одежды / В.И. Бесшапошникова, Е.В. Жилина, Н.Е. Гу скина // Швейная промышленность. 2006. - № 1. - С. 22 - 24.

38. Патент № 2233107 РФ. Опубликован 27,07.2004.

39. Жиляев, Г.Г. О некоторых принципах создания СИЗК. Защитные фильтрующие материалы / Г.Г. Жиляев, Р.Х. Фатхутдинов // Рабочая одежда и средства индивидуальной защиты. 2006. - № 4.40. Пат. РФ №2151628.

40. ГОСТ 22.9.05-95. Комплексы средств индивидуальной защиты спасателей. Общие требования.

41. Тарковская, И.А. Влияние различных свойств активных углей на качество получаемых на их основе химических поглотителей аммиака / И.А. Тарковская, С.С Ставицкая., А.А. Ларина, Е.А. Фарберова // Химическая технология. 1990. - № 4. - С. 47.

42. Авт. свид. 1535824 СССР МКИ С 01 В 31/08, В 01 Д 53/02. Способ получения адсорбента для окиси углерода / Е.А. Пинскер, Разнотовский В.Ф., Мамедов А.А.

43. Hecht М., Bode С. Adsorptionskatalysator zur H2S — Entfernung aus Gasen/Verfahrenstechnik.- 1991/-25/-№ 3.

44. Chemiesorptionsmasse fur Atemschutzgerate. Заявка 3805407 ФРГ МЕСИВ 01 1 23/84, В 01 123/22.

45. Авторское свидетельство СССР № 1560306. Кл.В 01 1 20/00,В 01 Д53/02.

46. Авт.свид. №1161021 СССР. Опубл. в бюллетене № 22, 1985.

47. Терентьев, Г.А. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов / Г.А. Терентьев, В.М. Тюков, Ф.В. Смаль. М.: Химия, 1989.

48. Кузнецов, Б.Н. Новые подходы в химической переработке углей // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. - №6. - С. 50-58.

49. Кузнецов, Б.Н. Катализ химических превращений угля и биомассы / Б.Н. Кузнецов. Новосибирск: Наука, 1990.117

50. Караханов, Э.А. Синтез-газ как альтернатива нефти. 1. Процесс Фишера-Тропша и оксо-синтез / Э.А. Караханов // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. С. 69.

51. Шелдон, Р.А. Химические продукты на основе синтез-газа: Пер. с англ. / Р.А. Шелдон. -М.: Химия, 1987.

52. Даутов, Г.Ю. Генерация низкотемпературной плазмы и плазменные технологии / Г.Ю. Даутов, А.Н.Тимошевский, Б.А.Урюков и др. // Проблемы и перспективы. Новосибирск: Наука, 2004. - 464с. (Низкотемпературная плазма. Т. 20).

53. Ганз, С.Н. Получение ацетилена и цианистых соединений в плазме / С.Н. Ганз, В.Д. Пархоменко, Ю.И. Краснокутский. Киев, 1969г.

54. Мухамадьяров, Х.Г. Плазмохимический реактор для глубокой переработки нефти / Х.Г. Мухамадьяров, Е.С. Нефедьев, Б.А. Тимеркаев,118

55. И.М. Фахрутдинов, Ш.Г. Ягудин // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, 2006. -№4. С. 35-38.

56. Тухватуллин, A.M. Плазмохимический реактор эффективное оборудование для деструктивных процессов в нефтехимии / A.M. Тухватуллин, Ю.В. Изигер // Тез. докл. 9 Всесоюзн. конф. «Химреактор-9». — Гродно, 1986. - 4.2. - С.51- 55.

57. Жуков, М.Ф. Электродуговые генераторы термической плазмы / М.Ф. Жуков, И.М. Засыпкин, А.Н. Тимошевский и др. Новосибирск: Наука. Сиб. предпр. РАН, 1999. - 712 с.

58. Словецкий, Д.И. Плазмохимическая переработка углеводородов: современное состояние и перспективы / Д.И. Словецкий // 3-й Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии. Сборник материалов. Иваново, 2002. — С.55-58

59. Полак, Л.С. Теоретическая и прикладная химия / Л. С. Полак, А.А. Овсянников, Д.И. Словецкий, Ф.Б. Вурзель. М.: Наука. - 1975. - 304с.

60. Жуков, М.Ф. Плазмохимическая переработка угля / М.Ф. Жуков, Р.А. Калиненко, А.А. Левицкий, Л.С. Полак. -М.: Наука, 1990. -200с.

61. Русанов, В.Д. Физика химически активной плазмы / В.Д. Русанов, А.А. Фридман. -М.: Наука, 1984. -415с.

62. Антонов В.Н., Производство ацетилена / В.Н. Антонов, А.С. Лапидус. — М.: Химия, 1970. — 403 с.

63. Амбразявичус, А.Б. Теплообмен при закалке газов / А.Б. Амбразявичус. Вильнюс: «Мокелас», 1983. - 192с.

64. Пархоменко, В. Д. Плазмохимическая технология / В. Д. Пархоменко, П.И. Сорока, Ю.И. Краснокутский и др. — Новосибирск: Наука. Сиб. отделение. 1991. 392с. - (Низкотемпературная плазма. Т.4).

65. Туманов, Ю.Н. Химия плазмы / Ю.Н. Туманов. — М.: Энергоатомиздат, 1987.—Выпуск 13.-С. 163—207.

66. Полак, Л.С. Кинетика и термодинамика химических реакций в низкотемпературной плазме./ Под редакцией Л.С. Полака.- М.: Наука, 1965. — 253 с.

67. Ильин Д.Т. Химические реакции органических продуктов в электрических разрядах / Д.Т. Ильин, Е.Н. Еремин. М.: Наука, 1966.

68. Мухамадияров, Х.Г. Плазмохимический реактор для разложения углеводородного сырья на легкие фракции / Х.Г. Мухамадияров, Е.С. Нефедьев, Б.А. Тимеркаев, И.М. Фахрутдинов, Р.Г. Яхин // Материалы 6-ой

69. Международной научной конференции «Экология человека и природы». -Москва. ПЛЁС, 5-11 июля 2004 года.

70. Мухамадияров, Х.Г. Переработка мазута плазмохимическим способом / Х.Г. Мухамадияров, Б.А. Тимеркаев, И.М. Фахрутдинов // Международная конференция "Решетниковские чтения", г. Красноярск, октябрь, 2005 г.

71. Мухамадияров, Х.Г., Плазмохимический реактор для разложения углеводородного сырья / Х.Г. Мухамадияров, Б.А. Тимеркаев, И.М. Фахрутдинов // Международная конференция «Фундаментальные проблемы физики», Казань, КГУ, июнь, 2005 г.

72. Энгель, А. Ионизованные газы / А. Энгель. — М.: Физматгиз, 1959.332 с.

73. Грановский, Л.Д. Электрический ток в газе / Л.Д. Грановский. -1984.- 196с.

74. Капцов, Н.А. Электрические явления в газах и вакууме / Н.А. Капцов. М.-Л.: ГИТТЛ, 1950. - 836 с.

75. Коротеев, А.С. Генераторы низкотемпературной плазмы / А.С. Коротеев, A.M. Костылев, В.В. Коба и др. -М.: Наука, 1969. 128 с.

76. Жуков, М.Ф. Электродуговые нагреватели газа (плазмотроны) / В.Я. Смоляков, Б.А. Урюков. Новосибирск: Наука, 1975. - 298 с.

77. Даутов, Г.Ю. Плазмотроны со стабилизированными электрическими дугами / Г.Ю. Даутов, В.Л. Дзюба, И.Н. Карп. Киев: Наук, думка. 1984.- 168 с.

78. Донской, А.В. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении. / А.В. Донской, B.C. Клубникин. JL: Машиностроение, 1979.-221 с.

79. Даутов, Г.Ю. Некоторые обобщения исследований электрических дуг / Г.Ю. Даутов, М.Ф. Жуков. ПМТФ, 1965. - № 2. - С. 97 - 105.

80. Финкельнбург, В. Электрические дуги и термодинамическая плазма / В. Финкельнбург, Г. Меккер. М.: Изд-во иностр. лит., 1961. - 369 с.

81. Даутов, Г.Ю. Характеристики стабилизированной дуги с межэлектродной вставкой. / Г.Ю. Даутов, Ю.С. Дудников, М.Ф. Жуков и др. -ПМТФ, 1967.-№ 1.-С.172- 176.

82. Смоляков, В.Я. О некоторых особенностях горения электрической дуги в плазмотронах постоянного тока / В.Я. Смоляков. — ПМТФ, 1963. № 6.-С.148- 153.

83. Кутателадзе, С.С. Обобщение характеристик электродуговых подогревателей / С.С. Кутателадзе, О.И. Ясько. ИФЖ, 1964. - Т.7. — № 4. -С.25-27.

84. Даутов, Г.Ю. Критериальные обобщения характеристик плазмотронов вихревой схемы / Г.Ю. Даутов, М.Ф. Жуков. ПМТФ, 1965. -№6.- С.111 - 114.

85. Ясько, О.И. Критерии для обобщения характеристик различных типов электрических дуг / О.И. Ясько. ИФЖ, 1968. - Т.15. - № 1. - С.165 -169.

86. Семочкин, В.Н. Фильтрующие угленаполненные материалы для специальной одежды, защищающие от воздействия высокотоксичных и химически опасных веществ / В.Н. Семочкин // Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Казань, 2008.

87. Кашапов, Н.Ф. Фильтрующие материалы на основе технического углерода, полученного электродуговой плазмой / Н.Ф. Кашапов, Е.С. Нефедьев, И.М. Фахрутдинов // Вестник Казанского технологического университета. №6. - 2008. - С.198-202.122

88. Ожидаемый экономический эффект от внедрения 3 млн. руб.

89. Расчет экономической эффективности прилагается.

90. От ОАО «Татнефтепром-Зюзеевнефть» От ГОУ ВПО КГТУцъ1. РАСЧЕТожидаемой экономической эффективности от использования отходов вместополноценных материалов1. Пояснительная записка

91. Использование отходов производства (технического углерода) для изготовления угленаполненных материалов вместо полноценных материалов дает экономический эффект 3 млн.руб.

92. Расчет экономической эффективности

93. По «Методическим рекомендациям по определению экономического эффекта от использования рационализаторских предложении, выплате авюрскоговознаграждения и премирования за содействие рационализации»)

94. Формула экономической эффективности:1. Э=(Сс-Сн)*В, где

95. Сс себестоимость производства угленаполненного материала при закупке технического углерода у поставщика;

96. Сн себестоимость производства угленаполненного материала при разложении тяжелых фракции нефти;

97. В объем выпуска продукции в год.

98. Показатели Закупки технического углерода Использование отходов

99. Объем выпуска 20000 руб. 20000 руб.

100. Себестоимость 200 руб. 50 руб.

101. Экономическая эффективность 3000000 руб.

102. Э=(200-50)' 20000=3000000 руб.

103. Зам. ген. директора по экономике1. Исхаков Р.Ф.