shammazov_ONGD

В Европе каучук известен с 1738 г., когда французский исследователь Ш. Кондамин представил в парижской Академии Наук образцы натурального каучука и изделия из него. В 1811 г. в Вене открылась первая резиновая фабрика. В 1823 г. шотландский химик Ч. Макинтош придумал способ изготовления непромокаемой ткани. Правда, пальто-макинтош того времени имели существенный недостаток: зимой твердели, а летом издавали такой дурной запах, что их приходилось прятать в прохладные погреба. Но все равно они пользовались спросом, как и каучуковые галоши.

Однако в 1835 г. разразился кризис. Лето этого года оказалось особенно знойным и вся каучуковая продукция от высокой температуры превратилась в дурнопахнущий кисель… Каучук спас американский изобретатель Чарлз Гудьир. В 1838 г. он изобрел вулканизацию—обработку каучука теплом с добавлением небольшого количества серы. После такой обработки каучук становился совершенно не липким и прочным. Позднее в каучук стали добавлять сажу, краску, окись цинка, различные «мягчители» и «антистарители». Такой «обработанный» каучук называется резиной.

Вконце XIX века использование резины в промышленности было сравнительно невелико. Однако в дальнейшем оно резко возросло. В первую очередь это было связано с развитием автомобильного транспорта,

азатем и авиации. Наступил момент, когда объемы производства натурального каучука уже не могли удовлетворить спрос на него.

В1914 г. в Европе началась Первая мировая война. В отрезанной от импорта каучука Германии химики немедленно взялись за разработку его промышленного синтеза. Им удалось получить синтетический каучук термической полимеризацией диметилбутадиена. Полученный продукт получил название «метил-каучук». Однако он стоил в 20 раз дороже натурального, а шины из него выходили из строя при минус 5 °С, а также после пробега 2000 км (шины из натурального каучука успешно «пробегали» десятки тысяч километров).

Синтез каучука в крупных промышленных масштабах впервые в мире был осуществлен в 1932 г. в СССР по способу, разработанному С. В. Лебе­ девым и основанному на полимеризации бутадиена. С 1937 г. производство синтетического каучука начало развиваться в Германии, а с 1940 г.—в США. Это было обусловлено, с одной стороны, стремительным развитием автомобильной промышленности в указанных странах, а с другой—меньшей стоимостью синтетического каучука по сравнению с натуральным.

Вкачестве исходных материалов для производства синтетического каучука в настоящее время используются, в основном, бутадиен, стирол, изопрен и другие мономеры, получаемые из углеводородных газов природного и промышленного происхождения.

Производятся различные виды синтетического каучука, подразделяемые на две группы: каучуки общего назначения (около 80 % общемирового производства) и специальные. Первые применяют там, где необходима только характерная для каучуков эластичность при обычных температурах. Специальные каучуки используются в производстве изделий, которые должны обладать стойкостью к действию растворителей, масел, тепло- и морозостойкостью.

Пластмассы Пластическими массами называют конструкционные материалы, полученные на основе полимера и обладающие способностью формироваться и в обычных условиях сохранять при-

данную им форму в виде готовых изделий. Кроме полимеров в состав пластмасс входят наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители и другие добавки.

Наполнители вводят для улучшения физико-механических свойств пластмасс, уменьшения усадки и снижения их стоимости. В качестве наполнителей используют древесную муку, бумагу, хлопчатобумажную ткань, слюду, тальк, каолин, стекловолокно.

Пластификаторы придают пластмассам гибкость и эластичность, уменьшают жесткость и хрупкость. В качестве пластификаторов используют дибутилфталат, стеарин, камфору, глицерин и др.

Стабилизаторы (противостарители, антиокислители, термостабилизаторы и др.) способствуют длительному сохранению пластмассами своих свойств в условиях эксплуатации.

Красители вводят в пластмассу с целью придания ей нужного цвета. В зависимости от поведения при нагревании пластмассы делятся на термопластичные и термореактивные. Термопластичные пластмас-

сы (термопласты) при нагревании размягчаются и становятся пластичными, а при охлаждении снова затвердевают. Размягчение и отверждение можно производить многократно. К термопластам относятся полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, фторопласты и др. Термореактивные пластмассы (реактопласты) в начале термообработки размягчаются, становятся пластичными и принимают заданную форму. Однако при дальнейшем нагревании они теряют пластичность и переходят в неплавкое и нерастворимое состояние. К реактопластам относятся фенопласты, аминопласты и др.

Пластические массы известны человечеству с древних времен. Изготовляли их на основе природных смол—канифоли, битумов и др. Старейшим пластическим материалом, приготовленным из искусственного полимера—нитрата целлюлозы, является целлулоид, производство ко-

торого было начато в США в 1872 г. В 1906…1910 гг. в России и Германии были изготовлены первые реактопласты на основе феноло-формальде- гидной смолы. В 30-х гг. в СССР, Германии и других промышленно развитых странах было организовано производство термопластов—поли- винилхлорида, полистирола и др. Однако бурное развитие промышленности пластмасс началось только после 2-й мировой войны. В 50-х гг. во многих странах был начат выпуск «пластика номер один»—полиэтилена.

Сегодня представить нашу жизнь без пластмасс невозможно. В строительстве их используют при отделочных работах, в виде стеновых панелей, оконных переплетов, дверей и т. п. В машиностроении из пластмасс изготовляют зубчатые и червячные колеса, шкивы, подшипники, ролики, трубы и т. д. В авиастроении с использованием реактопластов изготовляют реактивные двигатели, крылья, фюзеляжи самолетов, несущие винты вертолетов, топливные баки и др. В автомобилестроении из пластмасс изготовляют детали двигателя, трансмиссии, шасси, кузова, элементы отделки салона. В медицине используют пластмассовый инструмент, сердечные клапаны, протезы конечностей, хрусталики глаза и др. Этот перечень можно было бы продолжить.

Синтетическиеволокна Все волокна, используемые для бытовых и технических целей, делятся на три группы:

•натуральные (хлопок, лен, шерсть, пенька и др.);

•искусственные, получаемые путем химической переработки природных полимеров (хлопка или целлюлозы);

•синтетические, получаемые полимеризацией синтетических мономеров.

Возможность получения химических волокон из различных веществ (клей, смолы) предсказывалась еще в XVII—XVIII вв. Однако их производство в промышленных масштабах впервые было организовано во Франции в 1891 г.

Производство синтетических волокон началось с выпуска в 1932 г. поливинилхлоридного волокна (Германия). В 1942 г. в промышленном масштабе было выпущено наиболее известное полиамидное волокно— капрон (США).

В настоящее время кроме полиамидного волокна производят также полиэфирное (лавсан), полиакрилонитрильное (нитрон) поливинилхлоридное и полипропиленовое волокна. Их выпускают в виде текстильных и кордных нитей, а также в виде штапельного волокна.

Синтетические волокна обладают высокой разрывной прочностью, хорошей формоустойчивостью, несминаемостью, стойкостью к воздей-

ствию света, влаги, плесени, температуры. Разнообразие свойств исход­ ных синтетических полимеров, а также возможность модификации как исходного сырья (мономера), так и самого волокна позволяет получать продукцию с заданными свойствами и высокого качества. В связи с этим синтетические волокна во многих случаях вытесняют натуральные и искусственные.

Ткани из синтетических волокон применяются не только в быту. Они используются как электрооблицовочные и изоляционные материалы в автомобилях, железнодорожных вагонах, морских и речных судах. Синтетическим волокнам отдают предпочтение при изготовлении канатов, рыболовных сетей, парашютов и других изделий, где требуются материалы, отличающиеся высокой прочностью на разрыв.

11.Способы транспортировки нефти, нефтепродуктов и газа

11.1.Краткая история развития способов транспорта энергоносителей

17 октября 1895 г. в газете «Санкт-Петербургские ведомо­ сти» была опубликована краткая заметка следующего содержания. «В Сальском округе, близ станицы Великокняжеской в области войска Донского, при проведении железной дороги… найдены в земли 16 кувшинов древней формы, с острым дном и небольшим горлышком… Кувшины оказались наполненными каким-то черным смолистым веществом… По определению управляющего областною аптекою жидкость оказалась асфальтовым лаком, с примесью небольшого количества дегтя каменного угля. Какое назначение имели эти кувшины пока не определено».

Впоследствии было установлено, что найденные амфоры относятся к IX—X векам и изготовлены в Причерноморье. А детальный анализ их содержимого современными методами показал, что в амфорах находится сильно окисленная и выветренная нефть, близкая по своим первоначальным свойствам к нефтям Керченского полуострова.

Как же заполненные нефтью амфоры попали с берегов Черного моря в далекие Сальские степи? Предполагается, что купцы провезли их водным путем по Азовскому морю и Дону, направляясь в столицу Хазарского царства—город Итиль, расположенный в месте впадения Волги в Каспийское море. При неизвестных нам обстоятельствах они погибли, а амфоры занесло землей и они пролежали там тысячу лет. За эти годы бензиновые фракции испарились и в сосудах осталась только вязкая битумоподобная масса, что когда-то и сбило с толку управляющего областной аптекой.

Нефть издавна транспортировали от мест добычи к местам потребления. Археологи установили, что за 6000 лет до н. э. на берегу Евфрата в Иди существовал древний нефтяной промысел. Добытая нефть, в частности, пе-

Рис. 11.1. Древнее нефтеналивное судно

реправлялась вниз по Евфрату к городу Ур и применялась в строительном деле. Для перевозки нефти по реке строились специальные наливные сосуды (рис. 11.1). Грузоподъемность этих древних «танкеров» достигала 5 т.

Издавна нефть хранили и перевозили в специальных сосудах. Так, нефть с территории бывшего Тмутараканского княжества Киевской Руси (Таманский полуостров) вывозилась византийскими кораблями в амфорах. Именно таманская нефть использовалась византийцами для изготовления их грозного боевого оружия—«греческого огня».

После разорения Константинополя крестоносцами и последующего крушения Византийской империи спрос на нефть упал и тмутараканские промыслы были надолго забыты. Позднее основным поставщиком нефти стал район Баку. Перевозили ее на верблюдах или арбах в кожаных мешках (бурдюках) в различные районы—в Шемаху, Гилян и даже в Западную Европу.

Во времена царствования Бориса Годунова (1598…1605 гг.) нефть при­ возили в Москву из Печорских лесов с реки Ухты в бочках. Бочки раз-

личного размера длительное время служили емкостями для перевозимой нефти на трактах и на водных путях как в нашей стране, так и за рубежом.

Первая в России инструкция о правилах перевозки нефти на судах по Каспию и Волге была утверждена Петром I в 1725 г. Использовались для этих целей сухогрузы—гребные, парусные и паровые суда, на которые нефть грузилась в амфорах или бочках. Первые нефтеналивные суда, отличающиеся тем, что в их трюме размещались специальные емкости для налива нефти, появились в конце XIX века, когда на нее резко возрос спрос. В 1873 г. братья Артемьевы приспособили под налив нефти деревянную парусную шхуну «Александр». А первым в мире металлическим нефтеналивным судном стал пароход «Зороастр», построенный в 1878 г. по русскому проекту на шведской верфи. Для обеспечения пожарной безопасности его грузовые трюмы (танки) были отделены от машинного отделения двойной перегородкой, внутрь которой заливалась вода. Пароход «Зороастр» грузоподъемностью 250 т, ходивший по Каспийскому морю, стал первым в мире танкером. В 1882 г. российскими инженерами был создан танкер «Спаситель», машинное отделение которого впервые в мировой практике было вынесено на корму—так, как это делается теперь у современных танкеров.

Большую роль в развитии отечественного нефтеналивного флота сыг­ рал выдающийся русский инженер В. Г. Шухов. Под его руководством в Саратове были построены первые речные нефтеналивные баржи русского проекта. Впервые в мире они собирались из отдельных секций, что позволило сократить сроки спуска барж со стапелей.

Железнодорожную цистерну придумали американцы. К началу неф­ тяной лихорадки территория США уже была покрыта сетью железных дорог. Поэтому вполне естественно, что эта сеть стала использоваться для транспортирования нефти.

Русские владельцы железных дорог долго сопротивлялись применению железнодорожных цистерн, с одной стороны, справедливо опасаясь пожароопасности нефти, а с другой—учитывая, что КПД цистерн составляет 50 %, т. к. груз перевозится только в одном направлении, а в обратную сторону цистерны движутся порожняком. Однако их достоинства— значительная грузоподъемность, возможность быстрой разгрузки и заполнения цистерн—в конце концов сделали свое дело. В 1872 г. мастерскими Московско-Нижегородской железной дороги были изготовлены первые в России железнодорожные нефтеналивные цистерны.

В 1863 г. Д. И. Менделеев, посетив нефтеперегонный завод В. А. Ко­ кореваблизБаку,предложилиспользоватьтрубопроводдляперекачкинефти от нефтяных колодцев до завода и от завода до причала на Каспийском море. Тогда его предложение не было осуществлено. А в 1865 г. в США фирмой «Стандарт ойл» был построен первый в мире нефтепровод диа-

метром 50 мм и длиной 6 км. «Американцы как бы подслушали мои мыс- ли»,—с некоторой горечью писал впоследствии Дмитрий Иванович.

Строительство первого в мире нефтепровода было осуществлено с целью сбить высокие цены на перевозку нефти гужевым транспортом. Сама же идея транспортирования жидкостей по трубам не являлась новой.

Еще в пятом тысячелетии до н. э. китайцы транспортировали воду по бамбуковым трубам на рисовые поля.

5000 лет назад в древнеиндийском городе Мохенджо-Даро стоки из некоторых домов отводились по глиняным трубам.

ВДревнем Египте добываемая из глубоких колодцев вода отводилась по деревянным, медным и свинцовым трубам.

ВКносском дворце на о. Крит за 2000 лет до н. э. терракотовые трубы использовались для водоснабжения и отвода сточных вод.

ВДревнем Риме свинцовые трубопроводы использовались для подачи питьевой воды и снабжения водой общественных бань. Самый крупный из них имел длину 91 км.

ВXI веке был сооружен водопровод из деревянных труб для подачи воды в Новгород из р. Волхов. Внутренний диаметр труб составлял 140 мм, а наружный—300 мм. Подобные деревянные водопроводы существовали и в других городах России, в частности в Бугуруслане и Тюмени.

Первый напорный водопровод на Руси был построен в Московском Кремле в 1631—1633 гг.: по свинцовым трубам при помощи водоподъемной машины вода подавалась в различные службы.

11.2.Современные способы транспортирования нефти, нефтепродуктов и газа

Внастоящее время для транспортирования энергоносителей используют железнодорожный, водный, автомобильный и трубопроводный транспорт.

Железнодорожный Транспортированиеэнергоносителейпожелезной транспорт дороге производится в специальных цистернах или крытых вагонах в таре.

Конструктивно цистерна состоит из следующих основных частей (рис. 11.2): рамы 7, ходовой части 6, ударно-тяговых устройств 5, тормозного оборудования 8, котла 4, внутренней 3 и наружной 10 лестниц,

Рис. 11.2. Цистерна для перевозки бензина и светлых нефтепродуктов

(модель 15-1443):

1—устройство загрузки; 2—предохранительная арматура; 3—внутренняя лестница; 4—котел; 5—ударно-тяговые устройства; 6—ходовая часть; 7—рама; 8—тормозное оборудование; 9—устройство выгрузки;

10—наружная лестница; 11—крепление котла на раме

Рис. 11.3. Восьмиосная цистерна для бензина (модель 15-1500)

устройств крепления котла к раме 11, горловины 1 и сливного прибора 9, предохранительной арматуры 2.

Рама служит для восприятия тяговых усилий, ударов в автосцепку, а также инерционных сил котла, возникающих при изменении скорости движения цистерны. По типу ходовой части различают 4-х и 8-осные цистерны (рис. 11.3). На большинстве цистерн устанавливается бессекционный котел, который состоит из цилиндрической части и двух днищ. Котел крепится к раме с помощью специальных болтов, а по краям—че- тырьмя хомутами с муфтами и натяжными болтами. В верхней части котла цистерн для нефти и нефтепродуктов смонтирован колпак с люком,

предназначенный для их загрузки, а в нижней—сливной прибор для их выгрузки. Загрузка и выгрузка сжиженных газов производится через специальные патрубки с вентилями. Предохранительная арматура служит, в основном, для предотвращения разрушения котла цистерн при повышении давления.

Различают следующие виды цистерн. Цистерны специального назначения в основном предназначены для перевозки высоковязких и высокопарафинистых нефтей и нефтепродуктов. Цистерны с паровой рубашкой отличаются от обычных тем, что нижняя часть у них снабжена системой парового подогрева с площадью поверхности нагрева около 40 м2. Цистерны-термосы предназначены для перевозки подогретых высоковязких нефтепродуктов; они покрыты тепловой изоляцией, а внутри котла у них установлен стационарный трубчатый подогреватель с поверхностью нагрева 34 м2. Цистерны для сжиженных газов рассчитаны на повышенное давление (для пропана—2 МПа, для бутана—8 МПа).

Объем котла современных цистерн составляет от 54 до 162 м3, диа- метр—до 3,2 м.

В качестве тары при перевозке нефтегрузов в крытых вагонах используются бочки (обычно 200 литровые) и бидоны. В бочках транспортируются светлые нефтепродукты и масла, а в бидонах—смазки.

Достоинствами железнодорожного транспорта являются:

•возможность круглогодичного осуществления перевозок;

•в одном составе (маршруте) могут одновременно перевозиться различные грузы;

•нефть и нефтепродукты могут быть доставлены в любой пункт страны, имеющий железнодорожное сообщение;

•скорость доставки грузов по железной дороге примерно в 2 раза выше, чем речным транспортом.

К недостаткам железнодорожного транспорта относятся:

•высокая стоимость прокладки железных дорог;

•увеличение загрузки существующих железных дорог и как следствие—возможные перебои в перевозке других массовых грузов;

•холостой пробег цистерн от потребителей нефтегрузов к их производителям.

Водный транспорт Широкое применение водного транспорта в нашей стране предопределено тем, что по протяженности водных путей Россия занимает первое место в мире. Длина бере-

говой морской линии России, включая острова, составляет около 100 тыс. км. В нашей стране свыше 600 крупных и средних озер, а суммарная