И синтетических пористых материалов

МУРТАЗИНА Г.Р., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. д-р хим. наук, профессор НОВИКОВ В.Ф.

 

Как известно, в качестве твердых поглотителей газов и паров органических и неорганических веществ могут выступить самые разнообразные материалы с высокой удельной поверхностью, такие как активированный уголь, алюмосиликаты, ионообменные смолы, синтетические вещества и цеолиты. Эти природные и синтетические пористые материалы достаточно широко применяются в энергетической отрасли промышленности в качестве селективных адсорбентов, которые за счёт своей сильно развитой поверхности поглощают различные химические вещества, что используется при очистке трансформаторных масел, сточных вод и газовых выбросов загрязняющих веществ.

Особенно широко в технологических процессах используются цеолиты, которые имеют кристаллическое строение с чётко выраженными структурными особенностями. Они в своей структуре имеют мельчайшие полости, которые сообщаются между собой через «окна» (поры). Общий объём пор может достигать половины всего объёма кристалла цеолита, размер пормал и все они имеют одинаковый размер, который составляет от 0,3 до 1,3 н.м. Поры цеолитов имеют молекулярные размеры, вследствие чего они обладают ситовыми свойствами, т.е. могут адсорбировать молекулы только определенного размера, ограниченного размерами пор конкретного цеолита. Цеолиты типа А имеют поры от 0,3 до 0,5 нм, типа Х от 0,8 до 1,3 нм, и типа Y от 0,8 до 0,9 нм.

Синтетические цеолиты относятся к относительно дорогостоящим продуктам и их использование в технологических процессах является затратным. В последнее время стали широко использовать природные цеолитсодержащие породы, которые имеют значительно более низкую стоимость, что позволяет сэкономить материальные ресурсы. Однако недостаточная изученность сорбционной способности природных цеолитов не позволяет в полной мере использовать их полезные свойства. В начале 90-х годов в Республике Татарстан было сделано крупное геологическое открытие природных цеолитов, которое является перспективным сырьём нерудных ископаемых [1]. В 2016 году на базе этого месторождения был построен завод, который начал выпускать различные фракции цеолитсодержащих пород.

С точки зрения использования природных цеолитов в энергетической отрасли промышленности представляет определенный интерес их применение для очистки водных средств от примесей приоритетных загрязнителей окружающей природной среды. Ранее природные цеолиты Татарско-Шатрашановского месторождения были использованы нами в различных технологических процессах. Установлено, что в цеолитсодержащей породе до 90 % мезопор имеют размеры от 5 до 50нм [2]. Это позволило использовать цеолитсодержащие породы в качестве селективных адсорбентов для очистки загрязненного воздуха [3-4] и создать на их основе лабораторные установки [5].

С целью более детального исследования природных цеолитов нами определены сорбционные свойства в сравнении с синтетическими материалами методом восходящей жидкостной колоночной хроматографии. Была сконструирована установка, состоящая из виалы, заполненной органическими растворителями и градуированной сорбционной колонки, на которой проводили исследование активных свойств органических растворителей по отношению к ряду сорбционных материалов.

Литература

1. Цеолитсодержащие породы Татарстана и их применение /
А.И. Буров [и др]; под ред. А.В. и А.И.Бурова – Казань: издательство «Фэн» АН РТ, 2001, – 176 с.

2. Каратаев О.Р. Влияние кислотной обработки на текстурные характеристики цеолитсодержащих пород / О.Р. Каратаев, В.Ф. Новиков, Э.А. Каралин // Вестик Казанского технологического университета. – 2013, Т.6, № 10, – с.55-56.

3. Новиков В.Ф., Каратаев О.Р., Карташова А.А., Каратаева Е.С., Танеева А.В. Способ получения адсорбента. Патенты на изобретение, №2566141, опубл. 20.10.2015, Бюл. № 29.

4. Каратаева Е.С., Новиков В.Ф., Каратаев О.Р., Гиззатуллин А.Р., Каратаев Р.Н., Способ очистки загрязненного воздуха. Патент на изобретение №2543859, опубл. 10.03.2015, Бюл № 7.

5. Каратаева Е.С., Новиков В.Ф., Каратаев О.Р., Гиззатуллин А.Р., Каратаев Р.Н. Установки для очистки загрязненного воздуха. Патент на полезную модель №134440, опубл. 20.11.2013, Бюл № 32.

 

УДК 621.184.76

 

К ВЫБОРУ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ

ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

 

НАГИМОВА Э.В., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ГУСЯЧКИН А.М.

 

В России сложившаяся система теплоснабжения организована как система централизованного теплоснабжения (СЦТ). С помощью систем такого типа обслуживается 92 % городских и 20 % сельских жителей, т.е. примерно 73 % населения страны. Тепловые сети – наиболее дорогостоящий компонент этой системы.

Основным способом прокладки тепловых сетей в РФ на сегодняшний день является подземная канальная прокладка. В качестве теплоизоляционных материалов в каналах, как правило (порядка 90 %), используются изделия из минеральной ваты (маты и плиты). Увлажнение при длительной эксплуатации приводит к увеличению коэффициента теплопроводности. Фактический срок службы таких трубопроводов для магистральных сетей составляет 12-15 лет, распределительных и квартальных сетей – 7-8 лет, т.е. значительно ниже нормативного, равного 25 годам. Утечки и неучтенные расходы воды в системах теплоснабжения, по данным некоторых источников, составляют в среднем по России
15-20 % от всей подачи воды в год, а тепловые потери достигают 50 %.

По мнению многих специалистов, выходом из этой ситуации является использование при строительстве и ремонте тепловых сетей трубопроводов с пенополиуретановой (ППУ) и пенополимерминеральной (ППМ) изоляцией. Каждая из этих конструкций имеет свои преимущества и недостатки.

Выбор типа тепловой изоляции и ее толщины нами предлагается осуществлять по удельным годовым приведенным затратам (на 1 погонный метр трубопровода), позволяющим обьективно сравнить разные варианты при помощи единого стоимостного критерия с учетом стоимости материалов, срока их службы, затрат на строительство тепловых сетей.

Нами выполнены сравнительные расчеты удельных приведенных затрат на использование пенополиуретановой (ППУ) и пенополимерминеральной (ППМ) изоляций с толщиной 41 мм и 45 мм соответсвенно с трубопроводом =150 мм, производимых промышленностью, для подземного канального способа прокладки тепловых сетей.

Удельные приведенные затраты (руб/год·м) определялись по формуле:

П = (

где p_и – годовые отчисления от стоимости изоляции в долях от единицы, 1/год; Е_н – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, 1/год; К_и – стоимость одного погонного метра тепловой изоляции, руб/м; С_т.п. – годовая стоимость тепловых потерь одним погонным метром теплопровода, руб/год.

Выяснилось, что наиболее выгодным вариантом для этого способа прокладки трубопроводов на сегодняшний день является использование ППУ изоляции с толщиной 45 мм. Расчеты показывают, что для подземной прокладки выгоднее использовать трубопроводы и с меньшей толщиной этой изоляции.

Используя удельные годовые приведенные затраты в качестве стоимостного критерия, можно выбрать наиболее выгодный вариант тепловой изоляции трубопроводов при различных способах их прокладки.

 

УДК 621.646.4