Оборудование для производства газосиликатных блоков: Мини завод по производству газосиликатных блоков

Содержание

Линии для производства газобетона — АлтайСтройМаш

Компания “АлтайСтройМаш” предлагает широкую линейку заводов по производству неавтоклавного газобетона: более 200 комплектаций. 

В нашем каталоге вы найдете оборудование для производства газоблоков с разной степенью автоматизации:  конвейерного и стационарного типа.

В чем разница между типами заводов по производству газоблоков? 

Конвейерные линии по производству газобетона и их преимущества

Конвейерные линии: формы катятся по рельсам, а смеситель стоит неподвижно.

Преимущества:


  • легко автоматизировать;


  • экономится площадь помещения, т.к. формы располагаются близко друг к другу;


  • высокая производительность т.к. после заливки все блоки оказываются в одном месте, и не нужно тратить время и силы на их сбор.  

Особенности стационарных линий по производству газобетона

Стационарные линии: формы не двигаются, и заливка происходит с перемещением смесителя по рельсам. 

Преимущества:


  • очень простой монтаж ;


  • легко добавить рельсы для передвижения форм, камеры прогрева и элементы автоматизации, чтобы получить конвейерный завод.

Все линии, и стационарные, и линии конвейерного типа, бывают в мини-формате. Количество форм и объем смесителя в таких мини-линиях меньше.

 

Каждая линия имеет свою производительность (от 2 до 200 м3/сут). 

По желанию клиента любая модель может быть оснащена дополнительными элементами, которые улучшают технологию изготовления газоблоков: они облегчают работу и повышают производительность. 

Как увеличить производительность оборудования для газобетона?


  • добавить формы (увеличивается производительность),


  • установить автоматическую резку (безупречная форма газоблока),


  • наладить автоматическую подачу песка и цемента (скорость выше, работников нужно меньше).

Сравните производительность разных моделей: 





 Тип линии 

Автоматизированная конвейерная линия


Неавтоматизированная конвейерная линия


Стационарная линия


Площадь помещения

200 м2

Число рабочих на производстве

2-4 чел. 2-6 чел. 2-4 чел.

Объем м3/сутки

До 40 м3/сут. До 40 м3/сут. 20м3/сут.

Какую модель вы выберете для производства газобетонных блоков? Мини-линию или полностью автоматизированный завод с большой производительностью? В любом случае мы бесплатно окажем вам помощь на всех этапах:


  • помогаем с монтажом и выезжаем на пусконаладку, если необходимо;


  • оказываем техподдержку на протяжении всей работы оборудования;


  • предоставляем рецептуру и маркетинговые материалы для продвижения ваших блоков.

Газобетонные блоки, изготовленные на оборудовании от “АлтайСтройМаш”, сделают ваш бизнес узнаваемым и эффективным! 

Оборудование для производства газобетона

Мы на You Tube

Услуги предприятия

Самое популярное

Новости

  • 0
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16


 

 

Описанный техпроцесс с наибольшей производительностью (до 50 м3/сутки) выполняется автоматизированной линией для производства газобетона , выпускаемая предприятием «МЕТЕМ».

Техническое оснащение линии по производству газобетона

Действие завода по производству газобетона основано на перемешивании цемента с песком, добавлении воды, присадок, дозировании пластификаторов, порообразователя, формирования и транспортировки блоков. Поскольку от точности и своевременности потока сырья зависит качество гомогенизации, бетоносмеситель автоматически обслуживают:

– первый транспортер ленточный ТРЛ-5000 (длиной магистрали 5 м): от бункера песка до вибросита;

– второй транспортер ленточный ТРЛ-7500 (длиной магистрали 7,5 м): от вибросита в бункер-дозатор;

– шнековый транспортер ПШ-6000 (длиной магистрали 5,8 м): от силоса с растаривателем цемента из биг-бегов к бункеру-дозатору;

– высокоточный дозатор воды с подогревом;

– смеситель для суспензии объемом 50 л, где активируется порообразователь.

 

 

Изготовление газобетонных блоков

После слива раствора в форму и выдержки его до отвердения, специальная рельсовая система плавно перемещает поддоны форм к установке, осуществляющей резку массива на блоки. В этот период массив еще достаточно пластичен, и сам процесс не занимает много времени. Приобретя товарный вид, изделия подвергаются закалке посредством парогенератора.

Вся линия по производству газобетона программируется единым пультом управления, является модульной, а потому подходящей для самых разнообразных условий изготовления стройматериалов. Характеристики процесса относительно не чувствительны к изменениям свойств смешиваемых компонентов, в то время как конвейерный цикл позволяет достигать трехкратного оборота форм.

       

 

Технические характеристики оборудования



















Наименование Краткие технические характеристики Кол-во
1

Смеситель ГБС-1000 c дозатором компонентов ДЗ-К-03

 

  

— Объем смесителя — 1000 л.

— Частота вращения вала — 800 об/мин.

— Фракция заполнения — не более 5 мм.

— Напряжение питающей сети — 380 В.

— Мощность двигателя — 7.5 кВт.

— Диаметр приводного ремня — 1060 мм.

— Диаметр выгружного патрубка — 90 мм.

— Ширина/длина/высота — 900*1350*1600 мм.

— Вес — 670 кг.

 

 Дозатор инертных и вяжущих материалов.ДЗ-К-03

 

 Ширина/длина/высота- 1300*1600*4500 мм.
— Высота ножек – 1650 мм.
— Напряжение питающей сети — 380 В.
— Потребляемая мощность — 0,5 кВт.
— Объем одного бункера – 500 л.
— Размер горловины D = 207 мм
— Размер горловины выхода – 250*250 мм.
— Вес – 250 кг.

1
2 

 

1
3 Смеситель для суспензии

— Производительность — 1 м3/час.

— Объем смесителя — 50 л.

— Частота вращения вала — 700 об/мин.

— Напряжение питающей сети — 380 В.

— Мощность двигателя — 0,5 кВт.

— Ширина/длина/высота — 600*600*900 мм.

— Вес — 70 кг.

1
4

Автоматический дозатор воды ДЗ-В-02


— Максимальная доза воды за один цикл – 99999,99л.

— Минимальная доза воды за один цикл – 0,2 л.

— Наименьший расход при дозировании – 0,06 м3/час.

— Номинальный расход при дозировании – 1,5 м3/час.

— Максимальный расход при дозировании – 3,0 м3/час.

— Относительная погрешность +,- 2,5%.

— Напряжение питания 220 В.

— Потребляемая мощность 0,8 кВт.

— Диаметр выхода – 25 мм.

— Давление воды в магистрали — 1(10) МПа кг/см.

— Температура воды 5-80 град.

— Ширина/длина/высота- 220*550*550 мм.

— Вес – 35 кг.

1
5

Резательная установка механизированная УРБ-3

 


— Ширина/длина/высота- 2100х2300х1850, 2100х2300х1870

— Напряжение 380 В.

— Потребляемая мощность -4 кВт.

— Режущий элемент – пилы(струны по заявке).

— Количество режущих элементов — 11 шт.

— Вес – 820 кг.

1
6 Шнековый транспортер ПШ-6000

— Производительность в пределах 6000 кг/ч.

— Наружный диаметр трубопровода 159 мм.

— Внутренний диаметр трубопровода 147 мм.

— Размер загрузочного окна 159 мм.

— Размер выгружного окна 159 мм.

— Рабочая длина магистрали 5800 мм.

— Установленная мощность двигателя 4 кВт.

— Напряжение питающей сети 380В.

— Частота вращения шнека 200 об/мин.

— Ширина/длина/высота- 400*6200*400 мм.

— Вес 180 кг.

1
7

Транспортер ленточный ТРЛ-7500


— Производительность в пределах 40 м3/ч.

— Длина транспортирования – 7,5 м.

— Угол наклона трансп-ра – 20-40 град.

— Ширина ленты 500 мм.

— Толщина ленты 8 мм.

— Высота шеврона 14мм.

— Диаметр приводного барабана- 273 мм.

— Диаметр натяжного барабана – 219 мм.

— Диаметр верхнего натяжного ролика – 89 мм.

— Длина верхнего опорного ролика 600 мм.

— Диаметр нижнего опорного ролика 89 мм.

— Длина нижнего опорного ролика 600 мм.

— Вид натяжного устройства – винтовой

— Рабочий ход натяжного устройства – 400 мм.

— Вид роликоопоры – желобчатый.

— Ширина/длина/высота- 1100*7800*1130 мм.

— Вес 410 кг.

1
8 Транспортер ленточный ТРЛ-5000

— Производительность в пределах 40 м3/ч.

— Длина транспортирования – 5 м.

— Угол наклона трансп-ра – 20-40 град.

— Ширина ленты 500 мм.

— Толщина ленты 8 мм.

— Диаметр приводного барабана- 273 мм.

— Диаметр натяжного барабана – 219 мм.

— Диаметр верхнего натяжного ролика – 89 мм.

— Длина верхнего опорного ролика 315 мм.

— Диаметр нижнего опорного ролика 89 мм.

— Длина нижнего опорного ролика 600 мм.

— Вид натяжного устройства – винтовой

— Рабочий ход натяжного устройства – 400 мм.

— Вид роликоопоры – желобочный.

— Ширина/длина/высота- 1100*530*1130 мм.

— Вес 410 кг.

1
9 Растариватель цемента из биг-бэгов

— Ширина/длина/высота — 1420*1420*1650 мм.

— Размер горловины D = 170 мм

— Вес – 310 кг.

1
10 Бункер песка (объем 3м3)

— Ширина/длина/высота- 1710*1710*2250 мм.

— Объем – 3 м3.

— Вес – 460 кг.

1
11 Вибросито ВС-3

— Ширина/длина/высота- 1500*1500*1100 мм.

— Вибратор ВИ-98

— Установленная мощность 0,55 кВт.

— Вес – 160 кг.

1
12 Парогенератор ПР-02

— Производительность пара — 15 м3/час.

— Установленная мощность — 15 кВт.

— Давление в системе — 1-2 атм.

— Ширина/длина/высота — 600*1400*1100 мм.

— Вес — 55 кг.

2
13 Поддоны форм (1250*1250*600мм) передвижные 0,86 м3

— Ширина/длина/высота — 1250*1250*600 мм.

— Вес — 185 кг.

50
14 Борта форм (1250*600 мм) 0,86 м3 комплект 

— Ширина/длина/высота — 1250*1250*600 мм.

— Вес – 120 кг.

25
15 Система передвижения (рельсы)

— Ширина/длина/высота- 200*1000*45 мм.

— Вес – 40 кг.

80
16 Передаточная тележка с направляющими

— Ширина/длина/высота — 650*1250*450 мм.

— Вес — 185 кг.

2
17 Пульт управления

— Установленная мощность 0,06 кВт.

— Ширина/длина/высота- 600*600*1100 мм.

— Вес — 50 кг.

1

Оборудование для производства газобетона — Оборудование для производства пенобетона

Уже на протяжении длительного времени строительные компании используют надежный, прочный, теплоизоляционный и приемлемый по цене строительный материал – газоблоки. Газобетон в строительстве зарекомендовал себя с положительной стороны и завоевал определенную популярность. Большинство организаций возводят постройки именно с помощью этого материала. Для того чтобы получить качественные, прочные блоки любых размеров и характеристик, необходимо приобрести оборудование для производства газобетона и газоблоков.

Виды оборудования для производства газобетонных блоков:

Оборудование для производства газобетона условно можно разделить на два вида: для производства автоклавного газобетона и для производства неавтоклавного газобетона.

Оборудование для производства автоклавного газобетона обычно устанавливают на крупных производствах. Стоимость такого оборудования высока из-за необходимости применения дорогостоящих автоклавов и высоких затрат на электроэнергию.

Оборудование для производства неавтоклавного газобетона не требует высоких капиталовложений, что обеспечивает возможность применения его на небольших площадях с минимальным количеством обслуживающего персонала. Это оборудование идеально подходит для организации собственного производства газобетона.

Преимущества нашей компании.

ООО «УПТК Стройснабжение» производит качественное оборудование для производства газоблоков. Мы поможем Вам подобрать несколько вариантов оборудования, от самого простого для начала бизнеса, до завода газобетона.

  • Наша компания осуществляет поставку только полностью укомплектованного оборудования, готового к работе сразу после установки, монтаж и запуск линий;
  • На нашем оборудовании для газобетона Вы получите качественную и конкурентоспособную продукцию – газоблоки;
  • Простота перенастройки оборудования позволяет получать блоки с любыми размерами;
  • Выпускаемое нами оборудование предъявляет минимальные требования к обслуживанию, работа на нем не требует специальной подготовки и высокой квалификации обслуживающего персонала.

Цены на оборудование для производства газобетона у нашей компании самые демократичные. Сотрудники ООО «УПТК Стройснабжения» ответят на любые интересующие Вас вопросы и помогут с выбором оборудования.

Необходимое оборудование для производства газобетона

Мини-завод по производству неавтоклавного газобетона

Раньше изготовление газобетонных изделий было только на заводах. Теперь оборудование для производства газобетона может устанавливаться на небольших площадках или даже во дворе собственного дома.

В зависимости от количества необходимых блоков можно приобрести оборудование в виде мини-завода, поставить мобильную установку для получения блоков различной плотности.

Технология получения газобетона

Газобетон относится к разряду ячеистых бетонов. Состоит он из смеси нескольких компонентов:

  • песок — 20-40%;
  • известь — 1-5%;
  • цемент — 50-70%;
  • вода чистая — 0,25-0,8%;
  • пудра алюминиевая — 0,04-0,09%.

Песок используется просеянный, его фракции не превышают 2,1 мм. Глины в нем должно содержаться не больше 7%. Цемент нужен качественный — марки М400 или М500. Алюминиевая пудра применяется в качестве газообразователя. В состав могут включаться еще некоторые компоненты: пластификаторы, ускорители твердения. Для изменения свойств газоблоков в смесь добавляют шлак, гипс или опилки. Этими добавками можно изменить плотность блоков. Ведь материал для изготовления фундамента должен быть прочнее, чем для перегородок. Теплоизоляционные блоки желательно делать более легкими и пористыми. Для этого можно полностью исключить из его состава песок.

Производство газобетонных изделий бывает автоклавное и неавтоклавное. Второй вариант производится гораздо проще, но имеет низкую прочность, недостаточную точность геометрических размеров. Автоклавные изделия бывают обычно более однородной структуры и низкой теплоемкости. Такие блоки используются в условиях России для возведения стен толщиной до 400 мм.

Изготовление блоков

Для производства газоблоков не требуются особо сложные установки. Нужно лишь точное выполнение технологических циклов. Изготовление может выполняться в следующем порядке:

  • подготовка компонентов;
  • введение газообразователя;
  • укладка раствора в формы;
  • разрезание блоков;
  • созревание изделий;
  • автоклавирование.

Все необходимые компоненты взвешиваются и всыпаются для перемешивания в смеситель. Минут через 10-15 к ним добавляют алюминиевую пудру, которая сразу же вступает в химическую реакцию с находящейся в смеси известью. В результате реакции смесь наполняется газом в виде пузырьков по всему объему. Это является сигналом к выкладке раствора в формы для газобетона или на специальный лоток толстым слоем. На лотке производят разрезку массы на блоки особыми пилами. Созревают полуготовые блоки в течение 10-18 часов. После этого блоки помещаются в автоклав. Это особая печь, состоящая из герметичной камеры с температурой 190°C. В ней материал обрабатывается горячим паром под высоким давлением. Далее готовый материал вынимается из автоклава и раскладывается для просушки.

Неавтоклавный строительный материал просушивается в течение 3-7 суток естественным образом. Далее блоки складируются в помещение для набора полной прочности. Происходит это обычно 30 суток. Только по истечении этого срока можно перевозить газобетон к потребителю, упаковав его в специальную термоусадочную пленку.

Оборудование для изготовления блоков

Для газобетонных блоков обычно комплектуется технологическая линия, состоящая из:

  • смесителя;
  • активатора;
  • дозатора;
  • режущего приспособления;
  • автоклава;
  • форм.

Все это оборудование бывает разной мощности. Она обычно варьируется в пределах 10-150 м³ в сутки. Самое дорогое в этом наборе — автоклав. От него и зависит стоимость готового продукта. В домашних условиях это производство чаще всего становится нерентабельным.

Оборудование можно разделить на такие виды:

  • стационарная линия;
  • конвейерная линия;
  • мини-линия;
  • мини-завод;
  • мобильная линия.

Стационарная линия оборудования для газобетона может производить от 60 м³ продукции в сутки. Для ее складирования требуется примерно 500 м² площади. С управлением линией вполне справятся 2 человека.

Конвейерная линия может выпускать за сутки 75-150 м³ готовой продукции. Размещения оборудования для производства газобетонного блока требует площади более 600 м². Обслуживают его 8 человек.

Мини-линия рассчитана на суточный выпуск около 15 м³ изделий. В состав линии входит смеситель и формы. Для организации производства и установки оборудования требуется 2 человека и 140-160 м² площади.

Установка мини-завода гарантирует выпуск готовых блоков от 25 м³ в сутки. Это немного больше, чем с помощью мини-линии. Отличает мини-завод лишь наличием в его составе поддонов, бака с водой, оборудования для разрезания газобетона.

Мобильные линии часто используются при строительстве личных домов. Они позволяют снизить расходы на треть. Для получения качественного газобетона оборудование подключается к розетке 220 В. В составе линии может быть:

  • неподвижный смеситель;
  • передвижные формы для заливки раствора;
  • установка для разрезания блоков.

Производительность линии достигает 100 м³ в сутки.

Заключение по теме

На протяжении многих тысячелетий человек строит для себя жилье. За эти годы значительно изменились технологии и материалы для строительства. В наше время актуальным стало строительство с использованием газобетона в виде блоков. Раньше блоки выпускались только на заводах, сегодня их производство можно наладить дома. Для этого нужно иметь желание, приобрести оборудование и установить все это на подготовленной площадке. Для выпуска газобетона нужно иметь чистую теплую воду, кварцевый песок, алюминиевую пудру марки ПАП-1, известь, портландцемент М400 или М500 и еще несколько добавок для улучшения качества продукции. Получив все это, можно начинать собственный бизнес по выпуску стройматериалов, имеющих большой спрос. При строительстве собственного дома материал сократит расходы примерно на треть.

Для собственного производства лучше всего приобрести небольшую стационарную линию, с помощью которой можно делать неавтоклавный газобетон. Обслуживать установку могут 2 человека. При таких силах можно ежесуточно выпускать около 60 м³ отличных блоков. Каждый такой искусственный камень весит примерно 30 кг и заменяет собой около 30 стандартных кирпичей. Газоблок весит в несколько раз легче кирпича, поэтому не требует строительства капитального фундамента и использования грузоподъемной техники. Материал отлично обрабатывается ручными инструментами: пилой, стамеской, сверлом. В наше время газобетон занимает ведущее место среди других строительных материалов.

Производство газосиликатных блоков: оборудование, цены

Все большую популярность в качестве строительного материала в наши дни набирают газосиликатные блоки. Выбор в их пользу делают как частные лица, так и строительные компании. Основными причинами такого необыкновенного спроса являются надежность этого материала и экономическая выгода, обусловленная крайне низкой ценой на газосиликатные блоки и, весьма небольшими затратами при его использовании для строительства зданий. Кроме этого, они позволяют быстро и качественно организовать строительство дома из газосиликатных блоков своими руками.

Стоит отметить, что для разных случаев применения используются различные виды силикатных блоков:

  • В качестве утеплителя используются блоки, плотность которых составляет 350 кг/м.
  • Для строительства домов с тремя и менее этажами применяются блоки плотностью 400 кг/м.
  • Выше трех этажей – 500 кг/м.
  • Высокоэтажные сооружения строятся из блоков, плотность которых составляет 700 кг/м.

Фото: дом из газосиликатных блоков

Процесс изготовления блоков в заводских условиях

Газосиликатные блоки изготавливают в заводских условиях. Самые крупные и известные компании, выпускающие эти изделия, применяют самое совершенное оборудование для производства газосиликатных блоков, произведенное в Германии. Данные линии способны контролировать каждую стадию процесса изготовления блоков, начиная с самых первых этапов и заканчивая проверкой теплоизоляционных свойств готового изделия.

Что касается технологии, то здесь используются известь, вода, цемент и кварцевый песок, смешанные в строго определенных пропорциях. Кроме этого, для создания пористой структуры в смесь добавляется алюминиевая пудра, которая является образователем газа. Во время перемешивания происходит химическая реакция, приводящая к вспениванию смеси. Технологичная аппаратура способна даже регулировать диаметр этих пузырьков для получения пор нужного размера.

Производство газосиликатных блоков полностью автоматизировано, позволяет получать изделия максимально высокого качества с минимальным количеством брака.

Весь процесс изготовления газосиликатных блоков состоит из ряда последовательных этапов, для каждого из которых используется свое оборудование.

Система измельчения и дробления сыпучих материалов

В данной системе используется больше всего различного оборудования:

  • Бункер для песка.
  • Элеватор.
  • Бункер для хранения извести.
  • Хранилище для извести.
  • Шаровая мельница.
  • Электронные приборы для взвешивания порошка.
  • Ленточный конвейер.
  • Автоматический смеситель.
  • Дробилка.

На данном этапе происходит перемешивание песка и воды до состояния жидкой смеси. Полученное вещество направляется в смесительное отделение. Там в него добавляются и остальные компоненты смеси в строго определенной пропорции и последовательности. После тщательного перемешивания добавляется алюминиевая суспензия и снова происходит перемешивание, которое контролируется электронными системами.

Заливка и дозирование

В этой системе используется следующее оборудование:

  • Заливочная платформа.
  • Система газораспределения.
  • Заливочный смеситель.

Здесь происходит заливка смеси в формы и транспортировка в зону созревания. В течение нескольких часов происходит бурная реакция с выделением водорода и появляется необходимая пористая структура.

Резка и группировка

Используются:

  • Захват для переворачивания.
  • Машина для резки.

Полученный массив газосиликата разрезается с получением системы гребень-паз. Применяемое оборудование позволяет производить нарезку практически с ювелирной точностью. Самое интересное, что полученные после нарезки отходы можно отправлять на переработку и использовать в получении новой смеси. Это делает производство газосиликатов безотходным.

Набор прочности в автоклаве

Оборудование:

  • Паровой котел.
  • Рельсы.
  • Автоклав.

В автоклаве нарезанные блоки набирают прочность путем постепенного выпаривания при высоком давлении. После этого давление уменьшается и блоки выезжают с платформы.

Упаковка

Используется следующее оборудование:

  • Кран.
  • Колодки.
  • Приборы, замеряющие точность нарезки.
  • Упаковочная линия.

С помощью крана происходит захват ряда блоков и выкладывание для дальнейшего остывания. Затем на автоматической линии происходит упаковка блоков. Одновременно с упаковкой происходит выписка документов, содержащих всю необходимую информацию об изделии.

В качестве примера можно сказать, что цена линии для изготовления газосиликатных блоков, производительностью 300 тыс. м3/год составляет примерно 900 тысяч долларов.

Конечно, можно изготавливать блоки и на более простом оборудовании, которое стоит дешевле, но и себестоимость такого производства будет значительно выше, что в некоторых случая попросту нецелесообразно.

Видео

Инженерно-промышленная группа ПЛИНФА — решение комплексных задач в производстве керамических строительных материалов.

Философия

Высокая квалификация на каждом этапе работы

Особое внимание к деталям и потребностям Заказчика

Нестандартные решения текущих задач

Лучшие возможные варианты выпуска проектов

Ответственность

Цель

Превзойти ожидания клиентов

Инструментов для достижения нашей цели:

Наши навыки основаны на:

— многолетние традиции инженерии и дизайна,

— большой опыт,

— высокий профессионализм,

— новейшие технологии,

— широкие кооперационные связи.

PLINFA обеспечивает комплексную реализацию проектов по проектированию, монтажу и запуску кирпичных заводов. Все работы от проектирования и согласования до выпуска выполняются на высшем уровне, с большой ответственностью по всем обязательствам, включая качество работы и соблюдение всех согласованных сроков. Таким образом, PLINFA создает конкурентоспособный продукт, истинную ценность которого высоко оценили наши многочисленные партнеры в разных странах.

Фон

ЗАО «Агропромбуд» (Черниговская область, Украина) — проект монтажа оборудования подготовительного и формовочного цехов кирпичного завода мощностью 18 млн кирпичей в год, камерной сушилки и эксплуатации туннельных печей с шириной канала 2,5 м. . Результатом этой работы стало начало производства облицовочного керамического кирпича.

ТОО «Илийский кирпичный завод» (Алматы, Казахстан) — кирпичный завод «под ключ» производительностью 15 млн. Кирпичей в год (сухая прессовая обработка) с туннельной печью со съемной крышей.Результатом нашей работы стал лучший керамический (облицовочный) кирпич в Алматинской области.

ООО «Белкерамик» (Белгородская область, Российская Федерация). — реконструкция участка подготовки шихты завода по производству керамических изделий и переход на производство облицовочного кирпича. Результат — производство качественного облицовочного кирпича.

Подробнее

Инженерно-промышленная группа ПЛИНФА — решение комплексных задач по производству керамических строительных материалов.

Справочник по добыче нефти и газа: установки и процессы

Объекты и системы нефтегазовой отрасли определяются в широком смысле в зависимости от их использования в производственном потоке нефтегазовой отрасли:

Разведка — Включает в себя поисковые, сейсмические и буровые работы, которые проводятся до окончательного решения о разработке месторождения.

Upstream — Обычно относится ко всем объектам добычи и стабилизации нефти и газа.Коллектор и бурильщики часто используют восходящий поток только для устья, скважины, заканчивания и резервуара, а ниже по потоку — для добычи или обработки. Разведка и разведка / добыча вместе именуются E&P.

Midstream — Широко определяется как установки для подготовки газа, производства и регазификации СПГ, а также системы нефте- и газопроводов.

Нефтепереработка — Когда нефть и конденсат перерабатываются в товарные продукты с определенными характеристиками, такие как бензин, дизельное топливо или сырье для нефтехимической промышленности.Внешние объекты нефтепереработки, такие как резервуары для хранения и распределительные терминалы, включены в этот сегмент или могут быть частью отдельной операции по распределению.

Нефтехимия — Эти продукты представляют собой химические продукты, основным сырьем для которых являются углеводороды. Примерами являются пластмассы, удобрения и широкий спектр промышленных химикатов.

В прошлом особенности поверхности, такие как просачивание смолы или газовые оспы, давали первые подсказки о местонахождении неглубоких залежей углеводородов.Сегодня серия съемок, начиная с обширного геологического картирования с использованием все более совершенных методов, таких как пассивная сейсмика, отражающая сейсмическая, магнитная и гравиметрическая съемка, предоставляет данные для сложных аналитических инструментов, которые идентифицируют потенциально углеводородсодержащие породы как «перспективные». Карта: Норвежское нефтяное управление (Баренцево море)

Морская скважина обычно стоит 30 миллионов долларов, большая часть из которых находится в диапазоне от 10 до 100 миллионов долларов. Аренда буровой установки обычно составляет от 200 000 до 700 000 долларов в день.Средняя береговая скважина в США стоит около 4 миллионов долларов, так как многие из них имеют гораздо более низкую производственную мощность. Небольшие компании, исследующие маргинальные месторождения на суше, могут пробурить неглубокую скважину всего за 100 000 долларов.

Это означает, что нефтяные компании тратят много времени на модели анализа хороших данных разведки и будут бурить только тогда, когда модели дают хорошее представление о материнской породе и вероятности обнаружения нефти или газа. Первые скважины в регионе называются «лесными кошками», потому что мало что может быть известно о потенциальных опасностях, таких как забойные давления, которые могут возникнуть, и, следовательно, требуют особого внимания и внимания к оборудованию безопасности.В случае обнаружения (вскрытие, проникновение) требуется дополнительная характеристика коллектора, такая как эксплуатационные испытания, оценочные скважины и т. Д., Чтобы определить размер и производственную мощность коллектора, чтобы обосновать решение о разработке.

На этой иллюстрации представлен обзор типичных объектов добычи нефти и газа:

Рисунок 1. Объекты добычи нефти и газа

Несмотря на то, что существует широкий диапазон размеров и компоновок, большинство производственных предприятий имеют многие из тех же систем обработки, показанных в этом упрощенном обзоре:

Рисунок 2.Обзор добычи нефти и газа

Сегодня нефть и газ добываются почти во всех частях мира, от небольших частных скважин со 100 баррелями в день до скважин с большим стволом 4 000 баррелей в день; в неглубоких водоемах глубиной 20 метров до скважин глубиной 3000 метров на глубине более 2000 метров; в береговых скважинах стоимостью 100 000 долларов и морских разработках на 10 миллиардов долларов. Несмотря на этот диапазон, многие части процесса в принципе очень похожи.

Слева находим устья.Они подаются в производственные и испытательные коллекторы. В распределенном производстве это называется системой сбора. Остальная часть диаграммы — это реальный процесс, часто называемый установкой разделения газойля (GOSP). Хотя существуют установки, работающие только на нефти или газе, чаще всего поток скважины будет состоять из полного диапазона углеводородов от газа (метан, бутан, пропан и т. Д.), Конденсатов (углеводороды средней плотности) до сырой нефти. С этим потоком из скважины мы также получаем множество нежелательных компонентов, таких как вода, диоксид углерода, соли, сера и песок.Цель GOSP — переработка скважинного потока на чистые, товарные продукты: нефть, природный газ или конденсаты. Также сюда входит ряд инженерных систем, которые не являются частью фактического процесса, но обеспечивают установку энергией, водой, воздухом или другими коммунальными услугами.

Береговая добыча экономически выгодна при добыче от нескольких десятков баррелей нефти в день и выше. Нефть и газ добываются из нескольких миллионов скважин по всему миру. В частности, сеть сбора газа может стать очень большой, с добычей из тысяч скважин, расположенных на расстоянии нескольких сотен километров / миль друг от друга, которые через сеть сбора газа поступают на перерабатывающий завод.На этом рисунке показана скважина, оснащенная штанговым насосом (насос-осел), который часто используется для добычи нефти на суше. Однако, как мы увидим позже, существует множество других способов добычи нефти из скважины с непроизводительным потоком. Для самых маленьких резервуаров масло просто собирается в сборный резервуар и через регулярные промежутки времени забирается автоцистерной или железнодорожным вагоном для переработки на нефтеперерабатывающий завод.

Береговые скважины в богатых нефтью районах также представляют собой скважины с высокой производительностью, производящие тысячи баррелей в день, подключенные к GOSP в 1 000 000 баррелей или более в день.Товар отправляется с завода по трубопроводу или танкерами. Продукция может поступать от разных владельцев лицензий, поэтому учет отдельных потоков скважин в сети сбора является важной задачей.

Нетрадиционные месторождения нацелены на очень тяжелую нефть и битуминозные пески, которые стали экономически выгодными благодаря более высоким ценам и новым технологиям. Тяжелая нефть может потребовать нагревания и экстрагирования разбавителей. Битуминозные пески утратили свои летучие соединения и их можно добывать методом открытой добычи или извлекать с помощью пара.Его необходимо дополнительно обработать, чтобы отделить битум от песка. Примерно с 2007 года технологии бурения и гидроразрыва пласта позволили добывать сланцевый газ и жидкости в увеличивающихся объемах. Это позволяет, в частности, снизить зависимость США от импорта углеводородов. Канада, Китай, Аргентина, Россия, Мексика и Австралия также входят в число ведущих нетрадиционных игр. Эти нетрадиционные запасы могут содержать в 2-3 раза больше углеводородов, чем в обычных коллекторах. На этих фотографиях изображен завод Syncrude Mildred в Атабаске, Канада. Фото: GDFL Jamitzky / Wikimedia и месторождение Marcellus Shale в Пенсильвании.Фотография: GDFL Ruhrfisch / Wikimedia

На море используется целый ряд различных конструкций, в зависимости от размера и глубины воды. В последние несколько лет мы видели установки на чистом морском дне с многофазным трубопроводом к берегу и без каких-либо морских верхних строений. При замене удаленных устьевых опор скважинное бурение используется для достижения различных частей пласта из нескольких мест расположения кустов устья скважины. Вот некоторые из распространенных оффшорных структур:

Мелководный комплекс, , который характеризуется несколькими независимыми платформами с различными частями технологического и инженерного оборудования, связанными с мостовыми переходами.Отдельные платформы включают в себя устьевой стояк, технологические, жилые помещения и платформы для выработки электроэнергии. (На этом снимке показан комплекс BP Valhall.) Обычно встречается на глубине воды до 100 метров.

Гравитационная база состоит из огромных бетонных неподвижных конструкций, размещенных на дне, обычно с ячейками для хранения нефти в «юбке», которая опирается на морское дно. В большую колоду входят все части процесса и утилиты в больших модулях. Большие поля на глубине от 100 до 500 метров были типичными для 1980-х и 1990-х годов.Бетон был залит на берегу, чтобы в камерах хранения было достаточно воздуха, чтобы конструкция могла плавать до буксировки и опускания на дно. На снимке показана крупнейшая в мире платформа GBS Troll A во время строительства. Фото Statoil

Совместимые башни очень похожи на фиксированные платформы. Они состоят из узкой башни, прикрепленной к фундаменту на морском дне и доходящей до платформы. Эта башня гибкая, в отличие от относительно жестких ножек фиксированной платформы.Гибкость позволяет ему работать на гораздо более глубокой воде, поскольку он может поглощать большую часть давления, оказываемого ветром и морем. Соответствующие вышки используются на глубине от 500 до 1000 метров. Плавучая добыча, где все системы верхнего строения размещены на плавучей конструкции с сухими или подводными скважинами. Некоторые поплавки:

FPSO : Плавучая добыча, хранение и разгрузка. Их главное преимущество в том, что они представляют собой автономную структуру, не нуждающуюся во внешней инфраструктуре, такой как конвейеры или хранилище.Нефть выгружается в танкер-челнок через регулярные промежутки времени, от дней до недель, в зависимости от объемов добычи и хранения. В настоящее время предприятия FPSO производят от 10 000 до 200 000 баррелей в день.

FPSO обычно представляет собой корпус танкерного типа или баржу, часто переоборудованную из существующего танкера для сырой нефти (VLCC или ULCC). Из-за увеличения глубины моря для новых месторождений они доминируют при разработке новых морских месторождений на глубине более 100 метров.

Устьевые или подводные стояки от морского дна расположены на центральной или носовой башне, так что судно может свободно вращаться, указывая на ветер, волны или течение.Револьвер имеет трос и цепь для соединения с несколькими якорями (позиционирование швартовки — POSMOOR), или ее можно динамически позиционировать с помощью подруливающих устройств (динамическое позиционирование — DYNPOS). В большинстве установок используются подводные скважины. Основной технологический процесс размещается на палубе, а корпус используется для хранения и выгрузки на танкер-челнок. Также может использоваться для транспортировки трубопроводов.

Планируются предприятия FPSO с дополнительной обработкой и системами, такими как бурение и добыча, а также производство СПГ из неупорядоченного газа.

Вариантом FPSO является дизайн Sevan Marine. Здесь используется круглый корпус, который показывает один и тот же профиль для ветра, волн и течения, независимо от направления. Он обладает многими характеристиками FPSO в форме корабля, такими как большая вместимость и нагрузка на палубу, но не вращается и, следовательно, не требует вращающейся башни. Фотография: Sevan Marine

Платформа для натяжных опор (TLP — левая сторона на рисунке) состоит из конструкции, удерживаемой вертикальными связями, соединенными с морским дном с помощью шаблонов, закрепленных сваями.Конструкция удерживается в фиксированном положении с помощью натянутых тросов, которые позволяют использовать TLP в широком диапазоне глубин воды до примерно 2000 м. Арматура сконструирована в виде полых стальных труб с высокой прочностью на разрыв, которые несут запас плавучести конструкции и обеспечивают ограниченное вертикальное движение.

Полупогружные платформы (передняя часть изображения) имеют аналогичную конструкцию, но без тугой швартовки. Это обеспечивает большее горизонтальное и вертикальное движение и обычно используется с гибкими стояками и подводными скважинами.Точно так же платформы Seastar представляют собой миниатюрные плавающие платформы с натяжными опорами, похожие на полупогружные, с натянутыми сухожилиями.

SPAR состоит из одного высокого плавающего цилиндрического корпуса, поддерживающего неподвижную палубу. Однако цилиндр не доходит до морского дна. Скорее, он привязан к основанию серией кабелей и линий. Большой цилиндр служит для стабилизации платформы в воде и позволяет ей поглощать силу потенциальных ураганов.SPAR могут быть довольно большими и использоваться на глубинах от 300 до 3000 метров. SPAR не является аббревиатурой и назван из-за сходства с лонжероном корабля. SPAR могут поддерживать скважины с сухим заканчиванием, но чаще используются с подводными скважинами.

Подводные системы добычи — это скважины, расположенные на морском дне, а не на поверхности. Как и в плавучей системе добычи, нефть добывается на морском дне, а затем «привязана» к уже существующей производственной платформе или даже к береговому объекту, ограниченному горизонтальным расстоянием или «смещением».«Скважина пробурена передвижной буровой установкой, а добытые нефть и природный газ транспортируются по подводному трубопроводу и стояку на перерабатывающий завод. Это позволяет одной стратегически размещенной добывающей платформе обслуживать множество скважин более

.

достаточно большая площадь. Подводные системы обычно используются на глубинах 500 метров и более и не имеют возможности бурения, только для извлечения и транспортировки. Бурение и заканчивание производятся с буровой установки. В настоящее время возможны горизонтальные смещения до 250 км / 150 миль.Целью отрасли является создание полностью автономных подводных производственных объектов с несколькими кустовыми площадками, обработкой и прямой привязкой к берегу. Фотография: Statoil

.

2.3 Участки процесса разведки и добычи

Мы подробно рассмотрим каждый раздел в следующих главах. Нижеприведенное резюме представляет собой вводный синопсис каждого раздела. Работы вплоть до устья добывающей скважины (бурение, обсадная колонна, заканчивание, устье скважины) часто называют «предварительным заканчиванием», а производственные объекты — «пост-заканчиванием».«Для обычных месторождений они, как правило, примерно одинаковы по начальным капитальным затратам.

Устье скважины находится на вершине фактической нефтяной или газовой скважины, ведущей к пласту. Устье скважины также может быть нагнетательной скважиной, используемой для закачки воды или газа обратно в пласт для поддержания давления и уровней для максимизации добычи.

После того, как бурение скважины на природный газ или нефть будет пробурено и будет подтверждено, что коммерчески жизнеспособные количества природного газа присутствуют для добычи, скважина должна быть «завершена», чтобы позволить нефти или природному газу вытекать из пласта на поверхность. .Этот процесс включает укрепление ствола скважины обсадной колонной, оценку давления и температуры пласта и установку надлежащего оборудования для обеспечения эффективного потока природного газа из скважины. Расход скважины контролируется штуцером.

Мы проводим различие между сухим заканчиванием (на суше или на палубе морской конструкции) и подводным заканчиванием под поверхностью. Конструкция устья скважины, которую часто называют рождественской елкой, должна предусматривать ряд операций, связанных с добычей и ремонтом скважин.Под капитальным ремонтом скважин понимаются различные технологии обслуживания скважины и повышения ее производительности.

2.3.2 Коллекторы и сборочные

Береговая линия , отдельные потоки скважин подводятся к основным производственным объектам через сеть сборных трубопроводов и коллекторных систем. Назначение этих трубопроводов состоит в том, чтобы обеспечить возможность настройки эксплуатационных «комплектов скважин» таким образом, чтобы для данного уровня добычи наилучший состав потока скважины для использования пласта (газ, нефть, вода) и т. Д., можно выбрать из имеющихся лунок.

Для систем сбора газа принято измерять отдельные линии сбора газа в коллекторе, как показано на этом рисунке. Для многофазных потоков (комбинация газа, нефти и воды) высокая стоимость многофазных расходомеров часто приводит к использованию программных средств оценки расхода, которые используют данные испытаний скважин для расчета фактического расхода.

Offshore , скважины с сухим заканчиванием в главном центре месторождения подаются непосредственно в производственные манифольды, в то время как удаленные устьевые башни и подводные установки питаются через многофазные трубопроводы обратно к эксплуатационным стоякам.Стояки — это система, которая позволяет трубопроводу «подниматься» к верхнему строению. Для плавучих конструкций это включает в себя способ воспринимать вес и движение. Для тяжелой нефти и в арктических районах могут потребоваться разбавители и нагревание для снижения вязкости и обеспечения текучести.

На некоторых скважинах добывается чистый газ, который можно использовать непосредственно для обработки и / или сжатия газа. Чаще всего из скважины образуется комбинация газа, нефти и воды с различными загрязнителями, которые необходимо отделить и обработать.Производственные сепараторы бывают разных форм и конструкций, классическим вариантом является гравитационный сепаратор. Фото: JL Bryan Oilfield Equipment

При гравитационной сепарации скважинный поток подается в горизонтальную емкость. Период удерживания обычно составляет пять минут, позволяя газу выходить пузырями, воде оседать на дне и маслу выводиться в середине. Давление часто снижают в несколько ступеней (сепаратор высокого давления, сепаратор низкого давления и т. Д.), Чтобы обеспечить контролируемое разделение летучих компонентов.Внезапное снижение давления может привести к мгновенному испарению, что приведет к нестабильности и угрозе безопасности.

2.3.4 Учет, хранение и экспорт

Большинство заводов не допускают местного хранения газа, но нефть часто хранится перед погрузкой на судно, например, танкер-челнок, доставляющий нефть на более крупный танкерный терминал или прямо на танкер для перевозки сырой нефти. Морские производственные объекты без прямого подключения к трубопроводу обычно зависят от хранилища сырой нефти в основании или корпусе, что позволяет танкеру-челноку разгружаться примерно раз в неделю.Более крупный производственный комплекс, как правило, имеет связанный терминал резервуарного парка, позволяющий хранить различные сорта сырой нефти с учетом изменений спроса, задержек в транспортировке и т. Д.

Измерительные станции позволяют операторам контролировать и управлять природным газом и нефтью, экспортируемыми с производственной установки. В них используются специальные счетчики для измерения расхода природного газа или нефти по трубопроводу, не препятствуя его движению.

Этот измеренный объем представляет собой передачу права собственности от производителя к покупателю (или другому подразделению в компании) и называется коммерческим счетчиком.Он формирует основу для выставления счетов за проданный продукт, а также для уплаты налогов на производство и распределения доходов между партнерами. Требования к точности часто устанавливаются государственными органами.

Обычно измерительная установка состоит из ряда участков счетчика, так что одному счетчику не придется обрабатывать весь диапазон производительности, и связанных контуров проверки, чтобы точность счетчика можно было проверять и калибровать через равные промежутки времени.

Коммунальные системы — это системы, которые не обрабатывают технологический поток углеводородов, но предоставляют определенные услуги для безопасности основного процесса или жителей.В зависимости от места установки многие такие функции могут быть доступны из близлежащей инфраструктуры, например, электричества. Многие удаленные установки полностью автономны и должны вырабатывать собственную электроэнергию, воду и т. Д.

Промежуточная часть производственно-сбытовой цепочки часто определяется как газовые заводы, производство и регазификация СПГ, а также системы транспортировки нефти и газа по трубопроводам.

Рис. 3. Промежуточные предприятия

Обработка газа заключается в отделении различных углеводородов и флюидов от чистого природного газа с получением так называемого сухого природного газа «трубопроводного качества».Крупные транспортные трубопроводы обычно накладывают ограничения на подпитку природного газа, который разрешается вводить в трубопровод. Прежде чем можно будет транспортировать природный газ, его необходимо очистить.

Каким бы ни был источник природного газа, после отделения от сырой нефти (если он присутствует) он обычно существует в смесях с другими углеводородами, в основном с этаном, пропаном, бутаном и пентанами. Кроме того, неочищенный природный газ содержит водяной пар, сероводород (h3S), диоксид углерода, гелий, азот и другие соединения.

Попутные углеводороды, известные как «сжиженный природный газ» (ШФЛУ), используются в качестве сырья для нефтеперерабатывающих или нефтехимических заводов и в качестве источников энергии.

Газ из устья скважины с чистым природным газом может иметь достаточное давление для подачи непосредственно в трубопроводную транспортную систему. Газ из сепараторов, как правило, потерял настолько большое давление, что его необходимо повторно сжимать для транспортировки. Компрессоры с турбинным приводом получают энергию за счет использования небольшой доли природного газа, который они сжимают.Сама турбина служит для работы центробежного компрессора, который содержит тип вентилятора, который сжимает и перекачивает природный газ по трубопроводу. Некоторые компрессорные станции управляются с помощью электродвигателя, вращающего центробежный компрессор. Этот тип сжатия не требует использования природного газа из трубы; однако для этого требуется наличие поблизости надежного источника электроэнергии. Компрессия включает в себя большую часть сопутствующего оборудования, такого как скрубберы (для удаления капель жидкости) и теплообменники, очистку смазочного масла и т. Д.

Трубопроводы могут иметь диаметр от 6 до 48 дюймов (15–120 см). Чтобы обеспечить их эффективную и безопасную работу, операторы регулярно проверяют свои трубопроводы на предмет коррозии и дефектов. Для этого используется сложное оборудование, известное как «свиньи». Свиньи — это интеллектуальные роботизированные устройства, которые перемещаются по трубопроводу для оценки внутренней части трубы. Свиньи могут проверять толщину трубы, округлость, проверять наличие признаков коррозии, обнаруживать мельчайшие утечки и любые другие дефекты внутри трубопровода, которые могут либо ограничивать поток газа, либо представлять потенциальную угрозу безопасности при эксплуатации трубопровода.Отправка скребка по трубопроводу уместно известна как «скребок». На экспортном объекте должно быть оборудование для безопасной установки и извлечения скребков из трубопровода, а также для разгерметизации, называемого пусковыми установками и приемниками скребков.

Погрузка на танкеры включает в себя системы погрузки, начиная от причалов для танкеров и заканчивая сложными одноточечными системами швартовки и погрузки, которые позволяют танкеру стыковаться и загружать продукт даже в плохую погоду.

2.4.4 Установки для сжижения и регазификации СПГ

Природный газ, в основном метан, нельзя сжать до жидкого состояния при нормальной температуре окружающей среды.За исключением специальных применений, таких как сжатый природный газ (КПГ), единственное практическое решение для транспортировки газа на большие расстояния, когда трубопровод недоступен или экономически нецелесообразен, — это производство СПГ при -162 ° C. Для этого требуется одна или несколько стадий охлаждения. На охлаждение уходит 6-10% транспортируемой энергии. Для транспортировки требуются специальные изотермические танкеры для перевозки СПГ, а на принимающей стороне терминал регазификации нагревает СПГ до испарения для распределения по трубопроводу. Фото: Терминал LNG Regas

в Cove Point

Переработка нацелена на предоставление определенного ассортимента продукции в соответствии с согласованными спецификациями.Простые нефтеперерабатывающие заводы используют дистилляционную колонну для разделения сырой нефти на фракции, и относительные количества напрямую зависят от используемой нефти. Следовательно, необходимо получить ряд сырой нефти, которую можно смешивать с подходящим сырьем для получения конечных продуктов необходимого количества и качества. Фото: Statoil Mongstad Refinery

Экономический успех современного нефтеперерабатывающего завода зависит от его способности принимать практически любую доступную нефть. Благодаря разнообразию процессов, таких как крекинг, риформинг, добавление и смешивание, он может предоставлять продукт в количестве и качестве, отвечающем рыночному спросу по премиальным ценам.

Операции нефтеперерабатывающего завода часто включают терминалы распределения продукта для раздачи продукта оптовым потребителям, таким как аэропорты, автозаправочные станции, порты и промышленные предприятия.

Химические вещества, полученные из нефти или природного газа — нефтехимия — являются важной частью современной химической промышленности. Нефтехимические предприятия производят тысячи химических соединений. Основное сырье — природный газ, конденсат (ШФЛУ) и другие побочные продукты нефтепереработки, такие как нафта, газойль и бензол.Нефтехимические предприятия делятся на три основные группы первичной продукции в зависимости от их сырья и первичного нефтехимического продукта:

Олефины включают этилен, пропилен и бутадиен. Это основные источники пластмасс (полиэтилен, полиэстер, ПВХ), промышленных химикатов и синтетического каучука.

Ароматические углеводороды включают бензол, толуол и ксилолы, которые также являются источником пластмасс (полиуретан, полистирол, акрилаты, нейлон), а также синтетических моющих средств и красителей.

Синтез-газ (синтез-газ) образуется в результате парового риформинга метана и пара с образованием смеси моноксида углерода и водорода. Он используется для производства аммиака, например, мочевины для удобрений, и метанола в качестве растворителя и химического посредника. Синтез-газ также является сырьем для других процессов, таких как процесс Фишера-Тропша, который производит синтетическое дизельное топливо.

Фото: DOW, Terneusen, Нидерланды

границ | Спекание и вспенивание порошковых компактов из бариево-силикатного стекла

Введение

Стеклянные порошки широко используются при изготовлении спеченного стекла, спеченной стеклокерамики, композитов на основе стеклянной матрицы и стеклокерамики или паст, когда требуются более низкие температуры изготовления или обработки, газонепроницаемые уплотнения или сложные формы (Rabinovich, 1985; Schiller и другие., 2008; Мюллер и Райнш, 2012). Одной из проблем, часто рассматриваемых в этом контексте, является одновременная кристаллизация и спекание (Müller, 1994; German, 1996; Prado and Zanotto, 2002; Pascual and Duran, 2003; Prado et al., 2003a, b, 2008). Этот эффект наиболее выражен в спеченной стеклокерамике, где желательна большая фракция кристаллов и быстрая кристаллизация начинается с поверхности порошка (Müller and Reinsch, 2012).

Однако многие практические применения спеченной стеклокерамики зависят от медленно кристаллизующихся стекол.Такие стекла, например, используются для низкотемпературной керамики совместного обжига (Imanaka, 2005), пастообразных стекол (Hwang et al., 2002) или герметиков SOFC (Fergus, 2005; Gross et al., 2005). Однако в случае медленной кристаллизации может возникнуть другая проблема. Из-за низкой вязкости стекла, необходимой для соединения и газонепроницаемого уплотнения или получения желаемой кристалличности, часто происходит образование газовых пузырьков и связанное с этим набухание («вспенивание») образца, даже когда органические добавки не используются при переработке порошка.

Таким образом, Lucchini et al.(1983) наблюдали усиление образования пузырьков с увеличением объемной доли стекла для гексаферритов бария со связями из силиката натрия и свинца, связанного стекловолокном, и приписали этот эффект испарению стекла. Образование пор наблюдалось также в плитке из керамогранита (Leonelli et al., 2001) и фриттах из свинцово-боросиликатного стекла (Hwang et al., 2002). В последнем случае предполагалось, что истечение кислорода или воды, физически или химически адсорбированных на поверхности стеклянного порошка во время производства и хранения, является потенциальными источниками пенообразования.Однако ни сухая закалка расплавленного стекла, ни использование вакуумной сушки B 2 O 3 для плавления стекла не могут снизить вспенивание. Лара и др. (2004) наблюдали пенообразование во время спекания и кристаллизации порошков алюмосиликатного стекла Ca, Mg и Zn для герметизации ТОТЭ, которое наиболее выражено в порошках алюмосиликатного стекла Ca (увеличение площади силуэта до 30% в экспериментах с нагревательной микроскопией). Авторы обсуждали образование кристаллов более низкой плотности и / или выделение газа во время кристаллизации, вызывающее наблюдаемое пенообразование.Совсем недавно вспенивание в основном приписывалось коалесценции пор во время чрезмерного обжига (Lim et al., 2006), очевидно, предполагая, что герметичная атмосфера спекания является основным источником пенообразования. Из-за пониженного давления спекания более крупных пор меньшее количество газа вынуждено растворяться в расплаве стекла, а низкая вязкость способствует легкому росту пузырьков. Аналогичное объяснение дали Ким и др. (2007) для вспенивания бессвинцовых порошков припоя Bi2O3 – B2O3 – SiO2, а также Müller et al. (2009) для стеклянных порошков модели LTCC.Нежелательная пористость наблюдалась также при спекании золы для производства керамогранита, что объяснялось «некоторым эффектом кипения и захваченного газа» (Fernandes and Ferreira, 2007).

Целью данной работы было исследование влияния измельчения стеклянного порошка на вспенивание прессовок стеклянных порошков дисиликата бария. Исследуемые стеклянные порошки подвергались сухому измельчению в течение разного времени в различных атмосферах, включая аргон, азот, воздух и диоксид углерода, или влажному измельчению в воде и 10 мас.% HCl, одноосному прессованию и спеканию на воздухе.Уплотнение и пенообразование изучали с помощью нагревательной микроскопии, подкрепленной XRD, дифференциальным термическим анализом (DTA), вакуумной горячей экстракцией (VHE) и микроскопией.

Экспериментальный

Материалы

Настоящее исследование проводилось на промышленном стекле из дисиликата бария с небольшими добавками B 2 O 3 , Al 2 O 3 и ZnO, используемого для герметизации ТОТЭ (Kerafol, 2010). Максимальный размер частиц товарной стеклянной фритты в полученном виде был ограничен <2 мм путем ручного измельчения в металлической ступке и просеивания.

Чтобы достичь подходящего размера смещения частиц для экспериментов по измельчению, предварительное измельчение было выполнено на воздухе с использованием планетарной шаровой мельницы (Fritsch Pulverisette 5, Fritsch, Idar-Oberstein, Германия), загруженной двумя корундовыми банками на 500 мл. (∅ дюйм ≈ 102 мм, h = 78 мм). Каждый сосуд был заполнен шестью корундовыми шариками (∅ ≈ 20 мм) и около 250 г стеклянной фритты. Измельчение было сделано в течение 15 мин при 320 оборотах в минуту (максимальная скорость поддержки диска) (Fritsch GmbH, 1987).Вспомогательные средства для измельчения не использовались. Затем использовали механическое сито (Analysette 3 PRO, Fritsch, Idar-Oberstein, Германия) для уменьшения гранулометрического состава до 40–250 мкм («p0» в таблице 1).

Таблица 1. Размер частиц стеклянных порошков после разного помола (p0: предварительно измельченный) .

Измельчение производилось в планетарной шаровой мельнице, оснащенной двумя размольными стаканами из корунда на 25 мл (∅ в ≈ 33 мм, h = 45 мм; планетарная микромельница Pulverisette 7, Fritsch, Идар-Оберштайн, Германия) (FRITSCH GmbH, 1995).Банки были заполнены четырьмя корундовыми шариками (∅ ≈ 12 мм) и ≈8 г стеклянного порошка. Для обеспечения контролируемой атмосферы измельчения внутри этих размольных стаканов использовались специальные кольцевые уплотнения. Эти кольца были изготовлены из стали, снабжены верхним и нижним силиконовыми уплотнениями и капилляром для впуска газа, который можно было закрыть с помощью челночного клапана, установленного наверху вращающегося держателя сосуда.

Процесс помола исследовали на воздухе из стеклянного порошка p0 (таблица 1). Стеклянные порошки измельчали ​​в течение 5-60 мин при 766 оборотах в минуту (максимальная скорость поддержки диска) (Fritsch GmbH, 1995).Измельчение было временно остановлено на 30 минут после 15 минут измельчения для предотвращения перегрева. Начиная со значительного уменьшения D 50 во время первой стадии измельчения, уменьшение размера частиц постепенно замедлялось до уровня ≈4 мкм. При 60-минутном сухом помоле немного увеличенные значения D 90 и D 97 указывают на прогрессирующую агломерацию частиц (p1 – p6).

Измельчение в контролируемой атмосфере (p7 – p10) выполнялось в течение 15 минут также при 766 об / мин (FRITSCH GmbH, 1995).В этом случае герметичные размольные стаканы были откачаны до <20 мбар и повторно заполнены CO 2 , N 2 и Ar (чистота 99,99%, Air Liquide ™, Германия) до 10 5 Па (1 бар). Откачка и повторное заполнение повторяли пять раз, чтобы минимизировать количество остаточного воздуха. Для повышения чистоты N 2 использовали ловушку с жидким азотом. Для изучения влияния хранения порошка на воздухе после измельчения стеклянную фритту измельчали ​​до <1000 мкм (щековая дробилка, Retsch BB51), просеивали до 200–1000 мкм и измельчали ​​на воздухе (p11) и CO 2 (стр. 12), как описано.

Мокрый помол начался с измельчения стеклянной фритты с использованием той же щековой дробилки: около 400 г исходной стеклянной фритты было повторно измельчено с использованием ширины зазора, уменьшающейся от 1000 до 200 мкм с шагом 200 мкм. Последний этап дробления (ширина зазора 200 мкм) повторяли трижды (p13). Размольные сосуды заполняли 8 г этого порошка (р13) и размалывали в течение 30 мин, как при помоле в контролируемой атмосфере. Для порошка р14 в качестве эталона проводили сухой помол на воздухе. Порошки р15 и р16 подвергали мокрому помолу в 8 г чистой воды и 10 мас.% HCl (разбавленный 37 мас.% Дымящей HCl, Merck, Германия) соответственно.Чистая вода подавалась с помощью устройства MilliQ ® (Merck, Германия). Перед спеканием порошки влажного помола сушили в течение 2 суток при 120 ° C на воздухе.

Для исследования спекания и эволюции микроструктуры цилиндрические порошковые прессовки одноосно прессовали на воздухе при 60 МПа (размеры сырца: ∅ ≈ 5 мм, h, ≈ 2 мм и м, ≈ 0,1 г) без органических добавок. . После измельчения порошок хранился в закрытом контейнере из полиэтилена высокой плотности от 2 до 4 дней перед одноосным прессованием.В течение этого времени не наблюдалось значительного влияния на спекание и вспенивание.

Для исследования газовыделения с поверхности порошка и пористости вспененного порошка прессовки порошка цилиндрической формы одноосно прессовали при 105 МПа (∅ ≈ 5 мм, h, ≈ 1 мм, м, ≈ 0,050 г) без связующие или другие вспомогательные средства, а затем разрежьте скальпелем на части по ≈9–10 мг. Эти детали хранились в контейнере из полиэтилена высокой плотности до того, как были изучены VHE.

Методы

Вязкость стекла , η G , была измерена с помощью вискозиметрии с вращающимся концентрическим цилиндром (VT550, Haake, Эрланген, Германия) для η <10 5 Па · с.Температура стеклования T g = 649 ± 3 ° C и коэффициент теплового расширения CTE 25–400 ° C = 7,6 × 10 −6 K −1 определялись с горизонтальным дилатометр (402 E, Netzsch, Selb, Германия; объемные стеклянные стержни, 25 мм × 5 мм × 5 мм). Данные по вязкости, полученные в паскаль-секундах и градусах Цельсия, можно аппроксимировать с помощью logη = -2,77 + 2644 / ( T -480) с точностью Δ logη ≈ ± 0,02.

Плотность стекла , ρ G = 3.61 г / см 3 , измерено на стеклянных прутках по принципу Архимеда. Mastersizer 2000 (Malvern Instruments, Вустершир, Великобритания) использовали для измерения размера частиц . Агломерацию частиц минимизировали путем диспергирования ≈10 мг стеклянного порошка в 0,003 М растворе Na 4 P 2 O 7 и последующей ультразвуковой обработки (1–5 мин). Насыпная плотность сырых и спеченных образцов была получена исходя из геометрии их образцов (с помощью нагревательного микроскопа) и веса.

Микроструктура порошковых прессовок, нагретых до выбранных температур и закаленных на воздухе, изучалась по полированным поперечным сечениям с помощью сканирующей электронной микроскопии окружающей среды (ESEM-FEG, Philips-XL 30, Эйндховен, Нидерланды) или оптического микроскопа ( JENAPOL, Carl Zeiss Jena, Йена, Германия). Компакты зеленого порошка залили синтетической смолой для получения поперечных сечений. Пористость измеряли анализом изображения оптических микрофотографий с использованием программного обеспечения Image C (Aquinto AG, Берлин, Германия).

Кристаллизация была исследована методом дифракции рентгеновских лучей (Philips PW 1710, Эйндховен, Нидерланды) на меди K α с λ = 1,5418 Å в симметрии Брэгга – Брентано. Данные были собраны для 2θ = 5–80 ° с шагом 0,02 ° / с. Дифракционные картины анализировали с помощью программного обеспечения EVA 15.1 (Bruker-AXS, Карлсруэ, Германия) и сравнивали с базой данных JCPDS (JCPDS, 2009, Международный центр дифракционных данных). Циклы ДТА-МС проводили на воздухе при 5 К / мин (15 К / мин при температуре ниже 500 ° C) с использованием кусков порошка массой ≈25 мг и платиновых тиглей (TAG 24, Setaram, Caluire, France).Устройство DTA было соединено с масс-спектрометром (Balzers Quadstar 421, Balzers, Liechtenstein) с помощью нагретого (180 ° C) капилляра из кварцевого стекла. Таким образом, выделяющиеся газы одновременно регистрировались в режиме множественного обнаружения ионов (MID).

Выделение газа из прессованных сырых и спеченных порошков было изучено с помощью VHE с обнаружением выделяющихся газов масс-спектрометром (QMA4005, Balzers Instruments, Balzers, Лихтенштейн). VHE-анализ проводился в вакууме (10 −4 −10 −5 мбар) при нагревании со скоростью 20 К / мин с использованием режима MID (Müller et al., 2005).

Усадка порошковых прессовок цилиндрической формы при нагревании со скоростью 5 К / мин (<500 ° С, 15 К / мин) исследовали с помощью нагревательного микроскопа (Leitz, Wetzlar, Германия) с оптическим сбором данных (Hesse Prüftechnik, Osterode). , Германия). Усадка и вспенивание представлены в единицах изменения площади силуэта: s A = Δ A / A 0 , где A 0 — начальная площадь образца зеленого компакта.

Результаты

Усадка и вспенивание

На рис. 1 показано изменение площади силуэта, с A , для порошков, измельченных на воздухе при разном времени измельчения (p1 – p6). Спекание предварительно размолотого порошка (p0) начинается при ≈710 ° C, а окончательное уплотнение достигается при ≈800 ° C. С увеличением времени измельчения, т.е. с уменьшением размера частиц, начальная стадия и стадия насыщения спекания смещаются к более низкой температуре на? 20 и? 30 К соответственно, в то время как достигаемое максимальное уплотнение имеет тенденцию к увеличению.Помимо максимального уплотнения, очевидно прогрессирующее пенообразование, чему в значительной степени способствует продолжительное измельчение.

Рис. 1. Изменение площади силуэта, с A , в зависимости от температуры для стеклянных порошков, измельченных на воздухе при нагревании со скоростью 5 К / мин (p1 – p6) . Метки кривых: время измельчения в минутах, 0 мин указывает на предварительно измельченный порошок (p0). По материалам Agea Blanco et al. (2015).

Рисунок 2 иллюстрирует усадку и вспенивание стеклянных порошков, размолотых в течение 15 минут в контролируемой атмосфере (p7 – p10).Спекание начинается при ≈700 ° C для всех порошков и претерпевает начальное замедление при ≈760 ° C. Слабая усадка между 760 и 800 ° C, лучше всего видимая для измельченного порошка N 2 , может быть вызвана вязким осаждением образца на подложке под действием силы тяжести. За исключением измельчения в CO 2 , максимум усадки возникает при 800 ° C, после чего происходит постепенное увеличение с A из-за вспенивания. Это вспенивание наиболее ярко проявляется при помоле в CO 2 , где оно начинается уже при ≈770 ° C.Это открытие дает четкое свидетельство того, что на пенообразование может влиять атмосфера измельчения и что CO 2 является наиболее эффективным в этом контексте.

Рис. 2. Изменение площади силуэта, с A , в зависимости от температуры для стеклянных порошков, размолотых в течение 15 минут в различных атмосферах (p7 – p10) при нагревании со скоростью 5 К / мин . Для каждого условия показаны два эксперимента, чтобы продемонстрировать воспроизводимость. По материалам Agea Blanco et al. (2015).

На рис. 3 показаны усадка и вспенивание стеклянных порошков, размолотых в течение 15 мин на воздухе (p11) и хранящихся в течение разного времени на воздухе перед одноосным прессованием и спеканием.Хорошо видно, что даже непродолжительное хранение (1 день) существенно способствует вспениванию. Этот результат указывает на то, что поглощение газа во время хранения в окружающей атмосфере может способствовать вспениванию.

Рис. 3. Изменение площади силуэта, с A , в зависимости от температуры для стеклянных порошков, размолотых в течение 15 минут на воздухе (p11) и впоследствии сохраненных на воздухе в течение разного времени (метки кривых) перед спеканием при 5 K / мин . Стрелка: T г = 649 ° C. По материалам Agea Blanco et al.(2015).

На рисунке 4 показано изменение пористости во время спекания порошка, размолотого в течение 15 минут в N 2 . Минимальная пористость наблюдается при 795 ° C, что соответствует максимальной стадии уплотнения на Рисунке 2. При 875 ° C ясно обнаруживается пенообразование. Максимум вспенивания на Рисунке 2 произошел при ≈940 ° C. Соответственно, наибольшая пористость на рисунке 4 видна для поперечного сечения образца, нагретого до 950 и 1000 ° C. Кристаллы не наблюдались даже для образца, нагретого до 1000 ° C.Соответственно, дифрактограммы порошка, размолотого в течение 15 минут в N 2 (p9), нагретого до 940 ° C и закаленного на воздухе, не выявили присутствия кристаллических фаз (не показаны).

Рис. 4. Оптические микрофотографии порошковых прессовок (15 мин размола в N 2 , p9), нагретых со скоростью 5 К / мин до указанных температур и закаленных на воздухе . Поперечные сечения с алмазной полировкой. Полосы = 100 мкм (700–875 ° C) и 500 мкм (950, 1000 ° C). Пористость: 48% (700 ° C), 12% (745 ° C), 4% (795 ° C), 20% (875 ° C), 52% (950 ° C) и 53% (1000 ° C) .

На рис. 5 показано поведение при дегазации методом VHE-MS прессовок зеленого порошка , размолотых в течение 15 минут в различных атмосферах. Ниже начала лопания газового пузыря (<800 ° C) вода ( м, / e = 18) является наиболее заметным дегазирующим компонентом. Дегазация воды, адсорбированной на поверхности, происходит при температуре от 50 до 350 ° C, как ранее наблюдалось для других порошков силикатного стекла (Müller et al., 2005). Этот эффект вызывает широкий слабоструктурированный пик дегазации, который одинаков для всех порошков.Плоская кривая дегазации в диапазоне от 400 до 600 ° C в основном отражает холостое значение VHE воды. Дегазация воды снова ускоряется, когда температура приближается к T г (649 ° C, стрелки), а затем уменьшается из-за спекания> 700 ° C, что указывает на то, что механизм дегазации воды не исчерпан, а задерживается спеканием. Вторая по интенсивности дегазация после начала лопания пузырьков — это дегазация CO 2 ( м / e = 44), за которой следует CO ( м / e = 28).Связанное массовое число, вероятно, не связано с N 2 из-за совершенно разных характеристик дегазации N ( m / e = 14).

Рис. 5. Дегазация прессовок сырого порошка при нагревании со скоростью 20 К / мин для предварительного измельчения (p0), измельчения на воздухе (p7), в CO 2 (p8), в N 2 (p9), и в Ar (p10) . Активность дегазации представлена ​​в виде соответствующих ионных токов I в зависимости от температуры T .Масса образца: ≈9 мг. Стрелки: T г = 649 ° C. По материалам Agea Blanco et al. (2015).

Во время лопания пузырьков (всплески> 800 ° C) преобладающим веществом является CO 2 , за которым следует C ( m / e = 12), который, как ожидается, будет присутствовать в виде фрагмента CO 2 . Это открытие указывает на то, что дегазация CO 2 менее истощена при спекании, чем дегазация других летучих веществ. В отличие от CO 2 , Ar ( m / e = 40) и N 2 ( m / e = 14) не внесли значительного вклада в разрыв пузырьков даже для порошков, размолотых в этих атмосферы.Измельченный порошок CO 2 демонстрирует наиболее интенсивную дегазацию CO 2 во время разрыва пузырьков, подтверждая наблюдаемое упорядочение вспенивающей активности на Рисунке 2. Подтверждая, интеграция ионных токов CO 2 ( м / e = 44) для каждого образца массой 9 мг в диапазоне температур вспенивания (800–1000 ° C) дает 6,0, 3,8, 3,1, 2,9 и 0,2 мкА мин. Г –1 для размола в CO 2 , Воздух , Ar, N 2 и предварительно измельченный порошок соответственно.Кроме того, лопание пузырьков начинается при ≈800 ° C (logη / Па = 5,4) при измельчении в CO 2 , в то время как при измельчении в Ar, N 2 и воздухе разрыв пузырьков начинается при ≈840 ° C (logη / Па = 4,6). Этот эффект напоминает аналогичную тенденцию в начальных температурах пенообразования на Рисунке 2. Начальная температура разрыва пузырьков контролируется вязкостью и давлением пузырьков. Практически идентичное спекание, наблюдаемое среди всех образцов на рисунке 2, указывает на то, что атмосфера измельчения оказывает незначительное влияние на вязкость стекла.Таким образом, раннее начало вспенивания при помоле в CO 2 должно в основном отражать повышенное давление пузырьков.

Повышенная дегазация CO 2 , CO и C очевидна около 300 ° C, при ≈500–650 ° C и при ≈650–800 ° C ниже начала пенообразования. Поскольку он явно задерживается спеканием, последний пик при ≈650–800 ° C является наиболее вероятным источником вспенивания. Стоит отметить, что начало этого пика дегазации хорошо коррелирует с температурой стеклования (стрелки на рисунке 5).Аналогичные модели дегазации наблюдались для ограниченного диффузией высвобождения воды, растворенной во время плавления стекла при атмосферном давлении (Müller et al., 2005). Однако из гораздо менее интенсивного разрыва пузырьков предварительно измельченных порошков видно, что этот эффект должен иметь незначительное влияние на обширное разрушение пузырьков измельченных порошков. Напротив, из-за большого влияния размера частиц на пенообразование (рис. 1) это наблюдение может указывать на диффузионную дегазацию из приповерхностной области порошка.

На рис. 6 сравниваются дегазация CO 2 , изменение площади силуэта и кривые ДТА стеклянного порошка, измельченного в течение 1 часа в CO 2 (стр. 12). Увеличенное время измельчения потребовалось для того, чтобы преодолеть нижний предел обнаружения газа используемого здесь устройства DTA-MS. Кроме CO 2 , никаких других летучих веществ обнаружено не было. Рисунок 6 ясно показывает, что CO 2 является доминирующим источником пенообразования даже при нагревании на воздухе и при атмосферном давлении. Широкий пик бесструктурной дегазации ( T max при ≈300 ° C) дополнительно указывает на выраженное непрерывное высвобождение CO 2 во время нагревания и что спекание улавливает только довольно небольшую часть его исходного количества.Тем не менее, это небольшое количество, очевидно, вызывает значительное пенообразование, пока вспененный образец не начнет разрушаться при> 880 ° C из-за разрыва пузырьков газа (всплесков). В отличие от рисунка 5, не наблюдается явного увеличения активности дегазации чуть выше T г . Кривая ДТА показывает слабое эндотермическое плечо при T g , отчетливое эндотермическое плечо в температурном диапазоне усадки и широкий выраженный пик, хорошо коррелирующий со вспениванием.

Рисунок 6. Изменение площади силуэта ( с A ), ток дегазации МС для CO 2 (ICO2) и ДТА стеклянного порошка, измельченного в течение 1 часа в CO 2 (p12) во время нагрева в окружающий воздух со скоростью 5 К / мин .

На рис. 7 сравниваются процессы спекания и вспенивания при измельчении в течение 30 минут на воздухе (p13), воде (p14) и 10% HCl (p15). Во всех случаях спекание начинается при ≈700 ° C. Порошки, измельченные во влажном помоле, демонстрируют слегка увеличенную усадку площади, которая может, по крайней мере частично, отражать различную плотность сырого прессованного порошка из-за возможных изменений свойств поверхности стекла (ρ 0 = 62, 55 и 55% для p14, p15 и p16 соответственно ).Кроме того, усадка была немного замедлена для порошка, размолотого в HCl, хотя размер его частиц существенно не отличается от порошков р14 и р15 (таблица 1). Этот эффект сопровождается сдвигом начала пенообразования на 30 К до 820 ° С. Оба наблюдения намекают на возможное увеличение вязкости. Последний эффект может быть вызван повышенной вязкостью стекла (например, связанной с растворением водного Ba с поверхности стекла), наличием жестких включений (например, осадки BaCl 2 ) или обоими явлениями.

Рис. 7. Изменение площади силуэта, с A , в зависимости от температуры в течение 30 минут, измельченных в воздухе (p14), воде (p15) и 10 мас.% HCl (p16) при нагревании со скоростью 5 K / мин .

Однако наиболее примечательно то, что фигура 7 дает четкое свидетельство того, что пенообразование было значительно снижено за счет мокрого помола. Таким образом, вспенивание вызывало увеличение площади силуэта на Δ с A = 35% для 30-минутного порошка сухого помола (p14), тогда как Δ с A = 7% и даже 4% были очевидны для порошки, размолотые в воде (p15) и HCl (p16) соответственно.Таблица 1 показывает, что этот эффект не просто симулируется отклоняющимся распределением частиц по размерам, поскольку значения D 10 и D 50 очень похожи. Уменьшенные данные D 90 и D 97 для водяного помола могут отражать пониженную тенденцию к агломерации.

Эксперименты водяного помола по сравнению с сухим помолом, аналогичные представленным на Рисунке 7, также неоднократно проводились с использованием различных фрезерных материалов, включая Cr – Ni сталь, Si 3 N 4 и WC.Во всех случаях наблюдалось значительное уменьшение пенообразования. Использование стальных размольных стаканов при мокром помоле может снизить пенообразование с Δ с A = 48% (сухой помол) до Δ с A = 9%. Аналогичные отношения (Δ с A = 52–34% против Δ с A = 5–8%) имели место для Al 2 O 3 , Si 3 N 4 и ТУАЛЕТ. Кроме того, было обнаружено, что для измельчения в корундовых банках и 10 мас.% HCl длительное хранение до 12 дней не оказывало значительного влияния на Δ s A , который разбрасывался между 5 и 6% для всех примененных времен хранения.

Обсуждение

Как обсуждалось в предыдущей литературе, разные источники могут способствовать пенообразованию: газов, инкапсулированных в закрытом объеме пор порошкового компакта (Lim et al., 2006; Kim et al., 2007; Müller et al., 2009), газов адсорбировали на поверхности стеклянного порошка (Hwang et al., 2002), испаряли стекло (Lucchini et al., 1983) или выделяли кислорода из объема стекла (Hwang et al., 2002). Из-за сильного влияния размера частиц на пенообразование (рисунки 1 и 5) последние два механизма не должны доминировать в данном исследовании.

Газ, застрявший во вспенивающемся образце

Чтобы выявить, в какой степени инкапсулированные и адсорбированные газы могут способствовать пенообразованию в настоящем исследовании, сначала было оценено количество газа, захваченного в максимально вспененном образце, n Max . Для этой оценки использовали измельченный за 15 минут порошок N 2 в качестве оптимума между обнаруживаемым вспениванием и активностью по лопанию незначительных пузырьков ниже максимума вспенивания. Тем не менее, n Max может обеспечить только нижний предел этой суммы.

(i) В качестве начального подхода для оценки n Max пористость, P , вспененных образцов была измерена на микрофотографиях поперечного сечения порошковых прессовок, нагретых до различных температур и закаленных на воздухе, с помощью изображения анализ. Соответствующие значения показаны на рисунке 8 (правая ордината, серые кружки). Максимальная пористость составляет около 52% (0,52). n Макс можно оценить из этого значения с помощью уравнения. 1, где P — пористость, V — объем образца, P V — объем пор, R — идеальная газовая постоянная, T — температура и p — внутреннее давление:

p было принято равным ≈10 5 Па (1 бар) из-за низкой вязкости, ожидаемой при максимуме пенообразования, и потому, что большинство радиусов пор, r , были намного больше 50 мкм.Для таких условий и поверхностной энергии γ ≈ 0

Группа ГМС — Продукция

Насосы и насосные агрегаты

Насосы и насосные агрегаты Группы ГМС используются многими нефтедобывающими, транспортными и перерабатывающими компаниями.

Добыча нефти

Винтовые насосы ВНО, ЭВНОП, ЭВН, ЭВН5, 2ЭВН5 (ГМС Ливгидромаш)
Транспортировка нефти и нефтепродуктов

  • Насосы одинарные и двухкорпусные магистральные НМ, ЦНСн (Насосэнергомаш)
  • Вертикальные насосы 24НВ (Насосэнергомаш)
  • Подкачивающие насосы НГПН, НГПН-М, НПВ, НПВ-М, НЦН-Э (Насосэнергомаш)
  • Насосы для устранения протечек НОУ, Н1В, НВ, НВ-М, 12НА (Насосэнергомаш, ГМС Ливгидромаш, Димитровградхиммаш)
  • Насосы многофазные 2ВВ (ГМС Ливгидромаш)

Процессы нефтепереработки, нефтехимии и химической промышленности

Компрессоры и компрессорные системы

Казанькомпрессормаш, одно из ведущих компрессорных предприятий России, производит широкий спектр компрессорного оборудования практически для любых промышленных газов, в том числе токсичных, взрывоопасных и агрессивных:

Промысловое оборудование модульное и блочное

Компания «ГМС Нефтемаш» — крупный производитель блочно-модульного оборудования в виде агрегатов, блоков, ящиков, модулей и супермодулей, готовых к транспортировке любым способом к месту эксплуатации:

  • Системы поддержания пластового давления (блочно-кустовые насосные станции)
  • Маслообменные станции
  • Оборудование для обработки нефти, газа, попутного нефтяного газа и воды
  • Дозаторы химикатов
  • Системы очистки воды
  • Контрольно-измерительное оборудование для нефтяных скважин, включая трехфазные измерительные приборы
  • Противопожарное оборудование

Нефтепромысловое оборудование

  • Компания Сибнефтемаш производит и поставляет широкий спектр нефтепромыслового оборудования:

Цистерны, сосуды и резервуары

Компании Группы ГМС (Димитровградхиммаш, ГМС Нефтемаш и Сибнефтемаш производят и поставляют широкий спектр резервуаров, напорных резервуаров и резервуаров:

    • Горизонтальные и вертикальные резервуары
    • Дренажные баки
    • Отстойники
    • Воздухосборники
    • Сепараторы нефти и газа

      • Трехфазные сепараторы
      • Газоотделители
      • Сепараторы факельные
      • Электродегидраторы

Измерительное оборудование

Компания Сибнефтеавтоматика производит следующее измерительное оборудование:

  • Стационарные и мобильные измерительные блоки (с разделением и без него)
  • Установки для измерения качества нефти и нефтепродуктов
  • Узлы учета нефти и газа
  • Расходомеры воды, газа и газожидкостных смесей

Пиротекс — установка (мини-завод) по переработке (утилизации) пластиков, полиэтилена, резины, утильных шин.

Пиротекс — оборудование на основе метода низкотемпературного пиролиза, предназначенное для переработки и утилизации резиновых и полимерсодержащих отходов, нефтешламов и отработанных масел. В результате использования РТИ и изношенных шин в установке закрытого пиролиза получается больший объем жидкого топлива по сравнению с использованием установки открытого пиролиза.

Пиротекс — высокоэкологичное оборудование. Он почти не имеет выбросов. Оборудование максимально автоматизировано, что позволяет сократить человеческий труд до элементарных операций, таких как загрузка и выгрузка тигля из печи.

Переработка и утилизация изношенных шин в установке «Пиротекс» позволяет получать производные продукты более высокого качества. Малогабаритная пиролизная установка для утилизации утильных шин может использоваться для переработки пластмасс, нефтешламов и отработанных масел.

Схема пиролизной установки Пиротекс

Пиролизная установка «Пиротекс» может работать как самостоятельное оборудование или как часть полной линии по переработке отходов, если целью является организация:
  • Завод по переработке и утилизации изношенных шин и резины
  • бизнес по переработке и утилизации резинотехнических изделий, пластмасс, пластиковых бутылок, полиэтилентерефталата
  • бизнес по переработке отработанных масел и нефтешламов
Производные продукты могут быть далее использованы для:
ОПИСАНИЕ
Заявка

Жидкое топливо пиролизное

Применяется как жидкое топливо для котлов, для замещения топочного топлива.Фракционирование может применяться для получения различных нефтепродуктов (бензин, дизельное топливо, масло, камедь и др.).

Твердый углеродсодержащий остаток

Используется как твердое топливо; его можно использовать для производства модифицированного жидкого топлива, в качестве сорбента, замещения активированного угля, в качестве наполнителя для производства новых низкотемпературных резинотехнических изделий, в качестве красителя для красок и красок, цемента и других производств, в качестве наполнителя для резинобитумная мастика и как средство для утилизации ртутьсодержащих материалов (луковиц и т.).

Пиролизный газ

Используется полностью для работы агрегата.

Металлическая проводка

Содержит высококачественную сталь. Его используют для дальнейшего производства металла.

Информационный видеоролик об установке Пиротекс.

Дополнительную информацию о пиролизной установке «Пиротекс» можно найти здесь:

Нефтепереработка и переработка газа

Превращение сложных смесей в полезные продукты

Введение

Сырая нефть и природный газ представляют собой сложные химические смеси, которые обычно не подходят для прямого использования. Нефтепереработка и переработка газа превращают эти смеси в широкий спектр топлива и других продуктов, удаляя при этом малоценные и загрязняющие компоненты.

Нефтепереработка и переработка имеют как положительное, так и отрицательное воздействие на окружающую среду: хотя они удаляют вредные загрязнители и производят более чистое горючее, операции на нефтеперерабатывающих и перерабатывающих заводах могут выделять вредные загрязнители в окружающую среду, влияя на качество воздуха и воды.

Во время перегонки сырой нефти разные виды топлива конденсируются и извлекаются при разных температурах. Изображение предоставлено: пользователи Wikimedia Commons Псарианос и Тереза ​​Нотт. 1

Нефтепереработка

Сырая нефть представляет собой смесь множества различных углеводородных молекул разного размера. Молекулы меньшего размера испаряются при более низких температурах, поэтому сырой нефти можно подвергнуть дистилляции для отделения различных углеводородов. В процессе дистилляции сырая нефть испаряется, и горячий пар поднимается вверх по колонне, охлаждая при подъеме. Различные углеводороды испаряются при разных температурах, поэтому они конденсируются в жидкую форму в разных точках колонны, разделяя сырую нефть на разные компоненты, которые затем могут быть переработаны для оптимизации их конечного использования.

Бензин и дизельное топливо — самые прибыльные продукты, извлекаемые из сырой нефти, поэтому нефтеперерабатывающие заводы используют ряд технологий для максимального увеличения производства этих видов топлива. Это может включать крекинг (разрушение более крупных молекул на более мелкие 2 ), гидроочистку (замена примесей, таких как сера, водородом для улучшения качества топлива 3 ), риформинг (превращение более мелких молекул в бензин 2 ), алкилирование (с использованием кислоты для производства высокооктанового бензина из более мелких молекул 4 ) и смешивание (смешивание разных жидкостей вместе для получения однородных продуктов, которые соответствуют нормативным стандартам 5 ).На стадии смешивания этанол с промышленных заводов по производству этанола также смешивается с бензином для увеличения его октанового числа, снижения выбросов монооксида углерода и соответствия требованиям Стандарта на возобновляемые источники топлива. 6

Продукты нефтепереработки

Различные виды сырой нефти имеют разный состав, содержат разные смеси углеводородов и различные количества серы и других примесей. Пропорции различных продуктов нефтепереработки будут варьироваться в зависимости от типов перерабатываемой нефти, спроса на различные продукты и правил, влияющих на этот спрос.Примерно 80-85% всей сырой нефти превращается в бензин, дизельное топливо или авиационное топливо. Остальное используется для производства сжиженных углеводородных газов, нефтехимического сырья и ряда других продуктов. 7 В 2016 году 141 нефтеперерабатывающий завод в США производил в среднем 9,3 миллиона баррелей бензина, 3,7 миллиона баррелей дизельного топлива с низким содержанием серы и 1,6 миллиона баррелей авиакеросина. 8

Нефтеперерабатывающие заводы (незаштрихованные квадраты) и газоперерабатывающие заводы (синий цвет) в США по состоянию на февраль 2018 г.Не показано: два нефтеперерабатывающих завода на Гавайях и пять на Аляске. Изображение предоставлено Управлением энергетической информации США. 17

Обработка природного газа

В 2017 году Соединенные Штаты добыли 33 триллиона кубических футов природного газа. 9 Небольшая часть из этого была использована в полевых операциях, закачивалась повторно в подземные резервуары, вентилировалась или сжигалась на факеле; остальная часть была переработана на 550 газоперерабатывающих заводах для производства 27 триллионов кубических футов природного газа трубопроводного качества. 10,11 Газ трубопроводного качества должен соответствовать строгим стандартам энергоемкости и чистоты 12 для бытового, коммерческого и промышленного использования, включая электростанции, работающие на природном газе.

До обработки природный газ состоит в основном из метана с различными пропорциями других углеводородов, диоксида углерода (CO 2 ), диоксида серы, азота, водяного пара и гелия. 13 При переработке газа удаляются некоторые неметановые компоненты природного газа, чтобы:

  • Улучшение сгорания и уменьшение коррозии за счет удаления воды
  • Предотвратить образование вредных кислот путем удаления вредных или агрессивных газов, особенно серы и CO 2 , которые в противном случае могли бы реагировать с небольшими количествами воды с образованием кислот
  • Стандартизация энергосодержания газа для обеспечения равномерного сгорания в печах и другом оборудовании, в частности путем удаления негорючих газов, таких как CO 2 и азот
  • Извлечение ценных второстепенных газов для других целей (например,г., прочие углеводороды и гелий)

Неметановые углеводороды, извлекаемые при переработке газа, вместе называются «жидкими газами природного газа» (ШФЛУ), потому что они образуют жидкости легче, чем метан, при высоком давлении или низкой температуре. Из газоконденсатных жидкостей наиболее распространены этан, пропан и бутан. Этан и пропан дополнительно перерабатываются в больших количествах для производства сырья для пластмасс (см. «Нетопливные продукты нефти и газа» в этой серии), в то время как пропан и бутан сжимаются в жидкости, чтобы обеспечить энергоемкий источник газового топлива для автономное использование.

Основными методами удаления неметановых компонентов из природного газа являются абсорбенты и охлаждение. Могут использоваться различные абсорбенты, включая специальные масла (для газоконденсатных жидкостей), гликоль (для воды), амины (для серы и CO 2 14 ), а также цеолит или масло для абсорбции (для азота15). Охлаждение природного газа до различных температур позволяет удалять различные компоненты, когда они конденсируются в жидкости. Это наиболее распространенный метод удаления азота: природный газ охлаждается до тех пор, пока метан не сжижается, что позволяет выпустить газообразный азот. 16 ШФЛУ могут быть удалены в единой смеси, которую затем нагревают до различных температур, чтобы изолировать каждый ШФЛУ по очереди. 18 После обработки газ считается «сухим» и готов к транспортировке по трубопроводам конечным потребителям.

Нефтепереработка, переработка и окружающая среда

Нефтепереработка и переработка сокращают воздействие топлива, полученного из нефти и газа, на окружающую среду за счет удаления вредных загрязнителей и повышения их надежности при сжигании. Однако нефтеперерабатывающие и перерабатывающие заводы оказывают собственное воздействие на окружающую среду с соответствующими процедурами для минимизации этого воздействия.Более подробную информацию об этом можно найти в других частях этой серии: «Снижение и регулирование выбросов метана» и «Воздействие нефти и газа на качество воздуха».

Двуокись углерода (CO 2 ) присутствует в различных пропорциях в природном газе и удаляется на перерабатывающих предприятиях для улучшения качества газа. Большая часть этого CO 2 выбрасывается в атмосферу, что составляет примерно 0,4% от общих выбросов парниковых газов в США (для сравнения, утечки метана в цепочке производства и распределения природного газа оцениваются примерно в 3% U.С. выбросы). 19 Небольшое количество газоперерабатывающих заводов улавливает CO 2 , удаляемый из природного газа во время переработки; этот захваченный CO 2 закачивается в нефтяные месторождения для увеличения нефтеотдачи. 20

Список литературы

1 Файл: Дистилляция сырой нефти-en. Пользователи Wikimedia Commons Псарианос и Тереза ​​Нотт. Воспроизведено по лицензии CC BY-SA 3.0.
2 Центр сотрудничества в сфере промышленного образования, Йоркский университет (2014).Крекинг и связанные с ним процессы нефтепереработки. Основная химическая промышленность — онлайн.
3 Kokayeff, P. et al. (2014). Гидроочистка в нефтепереработке. В: Treese, S., Jones, D., Pujado, P. (eds). Справочник по переработке нефти. Спрингер, Чам.
4 Управление энергетической информации США (2013). Алкилирование является важным источником октанового числа в бензине. Сегодня в энергетике, 13 февраля 2013 г.
5 Агентство по охране окружающей среды США — Стандарты бензина: давление паров по Рейду для бензина.
6 Управление энергетической информации США — Биотопливо: этанол и биодизель. Объяснение — Использование этанола.
7 Управление энергетической информации США — Нефть: Объяснение сырой нефти и нефтепродуктов — Переработка сырой нефти.
8 Управление энергетической информации США — Нефть и другие жидкости: Поставленные продукты США, Всего сырой нефти и нефтепродуктов.
9 Управление энергетической информации США — Валовой отбор природного газа США.
10 Управление энергетической информации США — Ежегодная система запросов респондентов по природному газу, EIA-757: мощности по переработке природного газа по предприятиям, данные до 2014 года.
11 Управление энергетической информации США — Производство сухого природного газа в США.
12 Совет по энергетическим стандартам Северной Америки.
13 Государственный колледж наук о Земле и минералах Пенсильвании, Институт электронного образования — Переработка нефти: состав и характеристики природного газа.
14 Руффорд, Т.E. et al. (2012). Удаление CO 2 и N 2 из природного газа: обзор традиционных и новых технологических процессов. J. Pet. Sci. Eng., 94-95, 123-154.
15 Системы Sep-Pro — Установки отвода азота.
16 Управление энергетической информации США (2006). Переработка природного газа: решающая связь между добычей природного газа и его транспортировкой на рынок.
17 Управление энергетической информации США — Система энергетических карт США.
18 Министерство энергетики США (2017). Грунтовка по жидкостям природного газа с особым вниманием к Аппалачскому региону.
19 Агентство по охране окружающей среды США (2017). Реестр выбросов и стоков парниковых газов в США: 1990-2015 гг.
20 Global CCS Institute — База данных проектов: крупномасштабные объекты CCS.

Нефть и окружающая среда

Загрузите полный PDF-файл Petroleum and the Environment (бесплатно) или купите печатную версию (19 долларов.99).

Другие части в этой серии:
1. Нефть и окружающая среда: введение
2. Вода в нефтегазовой промышленности
3. Сейсмичность, вызванная нефтегазовыми операциями
4. Источники воды для гидроразрыва пласта
5. Использование добытой Вода
6. Защита грунтовых вод при добыче нефти и газа
7. Заброшенные скважины
8. Что определяет местоположение скважины?
9. Землепользование в нефтегазовой промышленности
10. Газовое месторождение Пайндейл, Вайоминг
11.Тяжелая нефть
12. Нефть и газ в Арктике США
13. Морская нефть и газ
14. Разливы на месторождениях нефти и природного газа
15. Транспортировка нефти, газа и нефтепродуктов
16. Нефтепереработка и переработка газа
17. Нетопливные продукты нефти и газа
18. Воздействие нефти и газа на качество воздуха
19. Выбросы метана в нефтегазовой промышленности
20. Снижение и регулирование выбросов метана
21. Регулирование нефтегазовых операций
22 . Здоровье и безопасность при добыче нефти и газа
23.Данные о недрах в нефтегазовой промышленности
24. Геофизики в области нефти и окружающей среды
Глоссарий терминов
Ссылки

Дата обновления: 2018-06-01
Нефть и окружающая среда, часть 16/24
Автор Э. Эллисон и Б. Мандлер для AGI, 2018 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

*

*