Разработка сорбента для очистки авиатоплива от воды

Содержание

Введение

Глава 1. Аналитическая часть

1.1. Влияние примесей воды на работу топливной системы и безопасность полетов

1.2. Причины накопления воды в авиационом топиве

1.3. Методы определения воды в авиационом топливе

Глава 2. Специальная часть

2.1. Методы предотвращения кристализации (жидкость И-М)

2.2. Фильтры водоотделители

2.3. сорбционные свойства селикогеля ,методы получения

Глава 3. Технологические решения по производству и применению модифицированного сорбента

3.1. Проектирование технологической схемы производства неорганического сорбента с расчетом материальных потоков

3.2. Оптимизация параметров регенерации сорбционного слоя для повышения ресурсности материала

3.3. Обеспечение требований промышленной и экологической безопасности проектируемого объекта

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Разработка сорбента для очистки авиатоплива от воды

Специальность: 18.02.03 Химическая технология неорганических веществ

ВВЕДЕНИЕ

Авиационная промышленность России является одним из стратегических направлений развития национальной экономики, а обеспечение безопасности полетов непосредственно зависит от качества применяемого авиационного топлива. В современных условиях импортозамещения и развития отечественного авиапрома особую актуальность приобретает проблема совершенствования систем очистки авиатоплива от различных примесей, в первую очередь от воды, присутствие которой даже в незначительных количествах может привести к серьезным нарушениям работы топливной системы воздушных судов и создать угрозу безопасности полетов.

Присутствие воды в авиационном топливе обусловлено множеством факторов технологического и эксплуатационного характера. В процессе транспортировки, хранения и заправки авиационное топливо контактирует с атмосферной влагой, конденсат образуется при перепадах температуры в топливных баках, вода может попадать в топливную систему при нарушении герметичности резервуаров. Согласно требованиям технических регламентов Таможенного союза ТР ТС 013/2011 «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, реактивному топливу и мазуту» содержание воды в авиационных топливах строго регламентировано, однако традиционные методы контроля не всегда позволяют гарантировать полное отсутствие влаги в топливе на всех этапах его жизненного цикла [1, c. 12]. Наиболее опасным последствием накопления воды является образование кристаллов льда при полете на больших высотах, где температура окружающей среды опускается до минус 50-60 градусов Цельсия, что приводит к закупорке топливных фильтров и магистралей, нарушению подачи топлива к двигателям и возможной остановке силовых установок.

В настоящее время на российских предприятиях авиационно-технического обеспечения применяются различные методы предотвращения негативного влияния воды на качество авиатоплива. К ним относятся отстаивание топлива в резервуарах, применение специальных присадок-деэмульгаторов, использование фильтров-влагоотделителей и добавление противокристаллизационных жидкостей типа И-М (изопропиловый спирт-метанол) [5, c. 34]. Однако каждый из этих методов имеет существенные ограничения: отстаивание требует длительного времени и не гарантирует полного удаления растворенной воды, присадки изменяют химический состав топлива и требуют дополнительного контроля, а противокристаллизационные жидкости лишь предотвращают замерзание воды, но не удаляют ее из топлива. В связи с этим разработка эффективных сорбционных материалов, способных селективно поглощать воду из авиационного топлива без ухудшения его эксплуатационных характеристик, представляет собой актуальную научно-техническую задачу.

Степень разработанности проблемы в отечественной научной литературе характеризуется наличием значительного количества исследований, посвященных синтезу и модификации неорганических сорбентов, в первую очередь силикагелей. Работы ученых РХТУ им. Д.И. Менделеева, КНИТУ (Казань), РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина демонстрируют возможность целенаправленного изменения пористой структуры и поверхностных свойств силикагелей для достижения высокой селективности по отношению к воде при сохранении химической инертности к углеводородным компонентам топлива [8, c. 45]. Вместе с тем, большинство существующих разработок ориентированы на применение в стационарных системах очистки и не учитывают специфические требования авиационной отрасли, такие как минимальное гидравлическое сопротивление сорбционного слоя, высокая механическая прочность гранул при вибрационных нагрузках и возможность эффективной регенерации сорбента в условиях аэропортовых служб технического обеспечения полетов.

Цель выпускной квалификационной работы — разработка технологических основ получения модифицированного неорганического сорбента на основе силикагеля для эффективной очистки авиационного топлива от воды и обоснование параметров его промышленного производства и применения.

Задачи исследования:

• проанализировать влияние примесей воды на работу топливной системы воздушных судов и безопасность полетов, изучить механизмы накопления влаги в авиационном топливе на различных этапах его жизненного цикла;
• систематизировать существующие методы определения содержания воды в авиационном топливе и методы предотвращения кристаллизации воды, включая применение противокристаллизационных жидкостей и фильтров-влагоотделителей;
• исследовать сорбционные свойства силикагеля и методы его получения, проанализировать возможности модификации его структуры для повышения селективности по отношению к воде;
• разработать технологическую схему производства модифицированного неорганического сорбента с расчетом материальных потоков и определением оптимальных параметров синтеза;
• обосновать параметры регенерации сорбционного слоя для повышения ресурса материала и обеспечения экономической эффективности его применения;
• определить требования промышленной и экологической безопасности проектируемого производства сорбента в соответствии с нормами Ростехнадзора и Минприроды России.

Объектом исследования является технологический процесс производства модифицированного силикагеля и процесс очистки авиационного топлива от воды с использованием разработанного сорбента.

Предметом исследования выступают физико-химические свойства модифицированного силикагеля, его сорбционная емкость по отношению к воде, селективность, механическая прочность и способность к регенерации.

Методологическую базу работы составляют современные представления химической технологии неорганических веществ о синтезе силикагелей и управлении их пористой структурой, теория адсорбции и массообмена, методы материального и теплового баланса химико-технологических процессов. Аналитические методы включают определение удельной поверхности по методу Б

…