3685

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

Полимерные гидрогели были описаны во многих работах как имплантаты в нервной системе. Эти гидрогели были получены методом свободной радикальной полимеризации в воде с применением персульфата аммония и метабисульфита натрия или персульфата и аскорбиновой кислоты в качестве инициаторов восстановления-окисления с гидроксиэтил-метакрилатом (рНЕМА), глицидил-метакрилатом (pGMA) или N-гидроксипропил- метакриламидом (рНРМА) или с композицией, включающей в себя вышеупомянутые мономеры со сшивающими агентами, которыми могут быть этиленгликоль и тетраэтиленгликоль-диметакрилат или метилен-бис-акриламид. Эти гели являются типично гомогенными и оптически прозрачными с двумодальной пористостью, включающей открытые (полость поры открыта) и закрытые поры, как об этом свидетельствуют данные ртутной порометрии и данные сканирующей электронной микроскопии; характерно, что пористая структура у этих гелей образована параллельными цилиндрическими капиллярами с круглым поперечным сечением, при среднем диаметре поры от 7 до 13 мкм. Было обнаружено, что их биологическая активность зависела от введения или сополимеризации коллагена в сшитую решетку [8].

Кембриджскими учеными была рассмотрена полимерная губка из поли (2-гидроксиэтил-метакрилата) (представлена схема рис.2), которая применена в качестве имплантата головного мозга для регенерации ткани и выращивания аксона. Этот продукт целесообразнее применять с добавкой коллагена в сетку полимера в качестве биосвязующей ткани и после включения шванновских клеток [9].

Рис.2. Схема полимерной губки 2-гидроксиэтил-метакрилата [9]

51

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

Производство контактных линз является основной из причин развития гидрогелей, ведь они не только корректируют зрение, у них есть и другие функции. Наиболее используемым полимером, используемым для производства мягких контактных линз, является силикон в форме гидрогеля, обладающий отличной проницаемостью кислорода.

Возможно применение таких линз для лечения глазных инфекций. Только около 5 % лекарств, вводимых глазными каплями, биодоступны, при этом в настоящее время глазные капли составляют более 90% всех офтальмологических лекарств.

Биодоступность офтальмологических препаратов можно улучшить с помощью офтальмологической доставки лекарств на основе мягких контактных линз. Для этого уже было исследовано несколько полимерных гидрогелей для обычных контактных линз с поглощением и высвобождением офтальмологических лекарств [10].

В наше время все большее количество людей требует замены поврежденных тканей или органов. Самая важная проблема пересадки – отторжение трансплантированного органа или ткани – ещё далека от своего полного решения. Организм каждого человека на поверхности всех клеток имеет специальный набор определённых белков – антигенов совместимости. Все полимерные материалы воспринимаются клетками организма как посторонний предмет. Первичная реакция на имплантированный полимер неспецифическая и является обыкновенной реакцией раздражения на посторонний предмет. Обычно эта реакция представляет собой асептическое воспаление, степень которого определяется как химическими, так и физическими свойствами полимерного материала [11].

Сегодня полимерные гидрогели – наиболее универсальные и перспективные материалы для использования в ряде различных областей медицинской науки и новый пласт в инновационной и фундаментальной медицине. Данная инновация в будущем позволит вылечить пациентов, страдающих заболеваниями, с которыми современная медицина не в состоянии справиться [12].

52

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

Список литературы

1.Штильман М.И. Полимеры медико-биологического назначения/ М.И. Шпильмана. М: Академкнига, 2015.

2.Энциклопедия Полимеров. Ред. коллегия: В. А. Каргин (глав. ред. и др.) Т.1 А–К. М., Сов. Энц., 1972. 1224 с.

3.Кайралапова Г.Ж. Синтез и исследование новых органо – минеральных носителей лекарственных веществ на основе бентонитовой глины и поликарбоновых кислот. Алма-Аты, 2009.

4.Вихорева Г.А., Зоткин М.А., Агеев Е.П., Матушкина Н.Н., Кечекьян А.С. Свойства хитозановых пленок, модифицированных термообработкой// Новые достижения в исследовании хитина и хитозана: Мат. шестой межд. конф. Москва-Шелково: ВНИРО, 2001. С. 14-18.

5.Хмельницкий С.И., Лесовой Д.Е. Перспективы использования суперпористых гидрогелей и их композиций на основе поливинилового спирта в новых медицинских технологиях//Новости медицины и фармации», 2014.

6.Валуев Л.И., Валуева Т.А., Валуев И.Л., Платэ Н.А. Полимерные системы для контролируемого выделения биологически активных соединений // Усп. биол. химии. Москва, 2003. Т.43. С. 307-328.

7.Иминова Р.С. Полимер глинистые композицинные носители биологически активных соединений на основе некоторых неионогенных полимеров. Алма-Аты, 2009.

8.Dong L.C., Yan Q., Hoffman A.S. Controlled release of amylase from a thermal and pH-sensitive, macroporous hydrogel//J. Cont.Rel. London, 1992. V.

19.P. 171-177.

9.Dusek K., Prins W. Structure and elasticity of non-crystalline polymer networks // Adv. Polymer Sci. New York, 1969. V.6. №1. Р. 3-102.

10.Tanaka T. Collapse of Gels and the Critical Endpoint// Phis. rev.lett. New York, 1978. V.40. №12. P.820-823.

53

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

11.Кабанов В.А. Полиэлектролитные комплексы в растворе и в конденсированной фазе// Успехи химии. Москва, 2005. Т.74. №1. С. 5-23.

12.Полимерные гидрогели в фармацевтике: физико-химические аспекты/ И.Э.Сулейменов, Т.В.Будтова и др.; Под ред. Панарина ФЕ. Алматы- Санкт-Петербург, 2004. 210 с.

References

1.Shtilmai M.I. Polymers for medical and biological purposes / M.I. Shtilman. M: Academic Book, 2015.

2.Encyclopedia of Polymers. Ed. Collegium: V. A. Kargin (editor-in-chief, etc.) T.1 AK. M., Sov. Enz., 1972. 1224 p.

3.Kayralapova G.Zh. Synthesis and research of new organo - mineral carriers of medicinal substances on the basis of bentonite clay and polycarboxylic acids. Alma-Ata, 2009.

4.Vikhoreva G.A., Zotkin M.A., Ageev E.P., Matushkina N.N., Kecekian A.S. Properties of chitosan films modified by heat treatment // New achievements in the study of chitin and chitosan: Mat. sixth Int. Conf. Moscow, Shelkovo: VNIRO, 2001. P. 14-18.

5.Khmelnitsky S.I., Lesovoy D.E. Perspectives of using superporous hydrogels and their compositions based on polyvinyl alcohol in new medical technologies // News of Medicine and Pharmacy, 2014.

6.Valuyev L.I., Valueva T.A., Valuev I.L., Plate N.A. Polymeric systems for controlled release of biologically active compounds // Usp. Biol. chemistry. Moscow, 2003. T.43. C. 307-328.

7.Iminova R.S. Polymer clay composite carriers of biologically active compounds based on some non-ionic polymers. Alma-Ata, 2009.

8.Dong L.C., Yan Q., Hoffman A.S. Controlled release of amylase from a thermal and pH-sensitive, macroporous hydrogel//J. Cont.Rel. London, 1992. V.

19.P. 171-177.

54

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

9.Dusek K., Prins W. Structure and elasticity of non-crystalline polymer networks // Adv. Polymer Sci. New York, 1969. V.6. №1. Р. 3-102.

10.Tanaka T. Collapse of Gels and the Critical Endpoint// Phis. rev.lett. New York, 1978. V.40. №12. P. 820-823.

11.Kabanov V.A. Polyelectrolyte complexes in solution and in the condensed phase. // Uspekhi Khimii. Moscow, 2005. T.74. №1. C. 5-23.

12.Polymeric hydrogels in pharmaceutics: physico-chemical aspects / IE Suleimenov, T.V. Budtova and others; E.D. Panarina FE. Almaty-Saint-Petersburg: 2004. 210 p.

Зозулина Владислава Алексеевна – студент группы ФМ-171 факультета машиностроения и аэрокосмической техники Воронежского государственного технического университета Корнеева Алла Николаевна – канд. техн. наук, профессор кафедры химии и химической

технологии материалов Воронежского государственного технического университета

55

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

ПОЖАРНАЯ И ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

УДК 614.8.027.1

ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ РОССИИ (ОБЗОР)

А.М. Черепахин1, О.Б. Рудаков2

1Воронежский филиал ФГУП «РОСДОРНИИ» 394006, Воронеж, ул. 9 Января, д. 41А

2Воронежский государственный технический университет, 394006, г. Воронеж, ул.

20-летия Октября, 84

1Адрес для переписки: Черепахин Александр Михайлович, E-mail: russian_86@bk.ru

В обзоре рассмотрены статистические данные о современном состоянии нефтегазовой отрасли. Показано, что наблюдается постепенное увеличение промышленного производства за последнее десятилетие за счет роста инвестиций в основной капитал. Вместе с тем имеет место стабилизация производственных показателей нефтеперерабатывающей отрасли, которая сопровождается ростом глубины переработки нефти. Фиксируется сокращение экологического ущерба от деятельности предприятий нефтегазовой отрасли. Рассмотрен статистический анализ пожаровзрывоопасности объектов нефтегазового комплекса. Показано, что развитие нефтегазового комплекса сопровождается некоторым ростом количества и масштабов пожаров и взрывов топливо-воздушных смесей. Обсуждены принципы и методы повышения пожарной безопасности объектов нефтегазового комплекса. Рассмотрены перспективные направления оценки уровня пожарной опасности объектов нефтегазовой отрасли.

Ключевые слова: нефтегазовая отрасль, пожарная безопасность, методы оценки пожарного риска

SECURITY FOR FIRE SAFETY IN OIL AND GAS INDUSTRY

OF RUSSIA (REVIEW)

A.M. Cherepakhin1, O.B. Rudakov2

© Черепахин А.М., Рудаков О.Б., 2018

56

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

1Voronezh branch of «ROSDORNII» Voronezh, ul. 9 Yanvarya, d. 41A

2Voronezh state technical University, Russia, 394006, Voronezh, ul. 20-letiya Oktyabrya, 84,

1Address for correspondence: Cherepakhin A.M. E-mail: chemystry@vgasu.vrn.ru

The review considers statistical data on the current state of the oil and gas industry. It is shown that there is a gradual increase in industrial production over the last decade due to the growth of investments in fixed assets. At the same time, there is a stabilization of the production indicators of the oil refining industry, which is accompanied by an increase in the depth of oil refining. The reduction of environmental damage from the activities of oil and gas enterprises is recorded. The statistical analysis of fire and explosion hazard of oil and gas complex facilities is considered. It is shown that the development of the oil and gas complex is accompanied by a certain increase in the number and scale of fires and explosions of fuel-air mixtures. The principles and methods for increasing the fire safety of oil and gas facilities are discussed. Prospective directions of an estimation of level of fire danger of objects of oil and gas branch are considered.

Keywords: oil and gas industry, fire safety, methods of fire risk assessment

Введение. В настоящее время проблема техногенного и, в частности, пожарного риска в развитых странах привлекает постоянно растущее внимание, что определяется возрастающей долей потерь от техногенных катастроф в общей структуре ущерба. В последние десятилетия в промышленно развитых странах жесткая регламентация методов управления пожарными рисками законодательно устанавливается только для объектов, представляющих повышенную опасность (в частности – ядерных хранилищ и терминалов сжиженного газа, производств и утилизации взрывчатых веществ и т. п.). Для большинства объектов, в том числе в нефтегазовой отрасли, происходит переход от жесткого нормирования требований ПБ к гибкому нормированию, основанному на определении не методов достижения пожарной безопасности, а целевых характеристик системы пожарной безопасности объекта при свободе выбора способов достижения указанной цели. Более высокая эффективность гибкого подхода по

57

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

сравнению с жестким нормированием определяется минимизацией ограничений и стимулированием использования инновационных технических решений [1-4].

Российская Федерация в области ПБ на законодательном уровне в настоящее время переходит к концепции гибкого нормирования. Практическое применение методов, дающих возможность реализации альтернативных проектных решений, ставит задачу разработки и использования алгоритмов оценки пожароопасности объектов и пожарного риска, Актуальной задачей является установление взаимосвязей между пожарной, химической опасностью и составом смешанных растворителей, используемых в нефтегазовой отрасли. Целесообразно разработать алгоритмы оптимизации технико-эксплуатационных свойств сольвентов с учетом рентабельности, пожароопасных и токсических характеристик.

Одной из целей в этом плане является повышение эффективности противопожарной защиты объектов нефтегазового комплекса путем разработки алгоритмов принятия технических и планировочных решений на основе инвариантных математических моделей оценки пожарного риска. Чтобы оценить пути решения этой цели и выявить проблемы отрасли, необходимо опираться на статистические данные о современном состоянии обеспеченности пожарной безопасности в нефтегазовой отрасли.

Характеристика актуального состояния нефтегазовой отрасли в России. В настоящее время основным источником энергии на планете является нефть. Статистика добычи нефти составляет ориентировочно 4,4 млрд. тонн, что составляет 32,9 % всех потребляемых энергоресурсов. По существующим прогнозам Минэнерго РФ при нынешних темпах потребления запасов из разведанных месторождений нефти хватит лишь до 2025 года [5]. На рис. 1 приведена диаграмма распределения производства жидких углеводородов на территории Российской Федерации.

58

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

Рис.1. Производство жидких углеводородов в РФ

В том случае, если уменьшится объем добычи нефти или будут открыты новые нефтяные месторождения, этот срок может растянуться на несколько столетий. Однако для масштабов человеческой цивилизации этого очень мало. Человечество за короткое время растрачивает запасы полезных ископаемых, которые природа накапли вала сотни миллионов лет. За 2016 год объем добычи нефти в России достиг 54 7,6 млн. тонн. Показатель на 2,5 % превышает прошлогодний, а доля экспорта составила 46,5 % от этого объема – 254,8 млн. тонн.

В конце 2016 г. экспортная цена за одну тонну составляла 339 $. Начиная с конца 90-х годов прошлого века, статистика добычи нефти в России демонстрировала постоянный рост ее объемов по годам. Хотя цены за 10 ле т менялись неравномерно. Падение котировок на черное золото в 2014 г. показа ло недопустимость чрезмерной зависимости экономики страны от мировых цен на углеводороды.

Россия обладает большими запасами нефти, газа и других природных ресурсов. Поэтому проблемы развития нефтегазовой промышленности России, особенно инвестирования, остаются актуальными уже долгие десятилетия, так как ресурсозависимая экономика страны во многом определяется состоянием

59

Химия, физика и механика материалов № 3 (18), 2018

этой ключевой для нашей страны отрасли. В соответствии с б азовым сценарием прогноза социально-экономического развития России, учитывающему среднегодовую стоимость нефти марки «Urals» по состоянию на 2018 г. в 43,8 долларов за баррель, ожидаетс я рост ВВП в 2018 г. на 2,1 %, увеличение промышленного производства на 2,5 %, рост инвестиций в основной капитал на 4,7 %.

По информации Ми нэнерго ситуация с топливообесп чением страны в целом стабильна, а предприятия нефтепродуктообеспечения, автозаправочные станции и аэропорты обеспечены топливом в полном объеме, запасы в большинстве регионов превыш ают нормативный показатель, хотя цены на автомобильное топливо имеют тенденцию расти [5].

По состоянию на начало 2018 г. добычу нефти и газового конденсата (нефтяного сырья) на территории Российской Федерации осу ществляют 288 организаций, имеющих лиц ензии на право пользования недрам и, среди которых 104 организации, входящи е в структуру 11 вертикально интегрированных компаний (далее – ВИНК), на долю которых суммарно приходится 85,7 % всей национальной нефтедобычи; 181 независимая добывающая ко мпания, не входящая в структуру ВИНК; 3 компании, работающие на услов иях соглашений о разделе продукции (далее – операторы СРП). По итогам 2017 г., объем национальной добычи нефти снизился на 0,8 млн т (0,1 %) по сравнению с 2016 г. и составил в абсолютном вы ражении 546,8 млн т. На диаграмме на рис. 2 приведена динамика добычи не фти за период 2008-2017 г.г.

Рис. 2. Динами ка добычи нефти и газового конденсата, м лн т

60