Масло для просочення деревини

2 29335 1 3 неприємним і стійким запахом кам'яновугільним маслом для шпалопросочення. Найістотнішим недоліком цього продукту є його висока токсичність (2-й клас небезпеки) при виробництві, застосуванні на шпалопросочувальних заводах, віднесених до категорії «шкідливих» виробництв і негативна екологічна дія на навколишнє середовище верхніх споруд залізничних колій. Тому, протягом багатьох років продовжує залишатися актуальною завдання розробки таких матеріалів для грунтівки деревини, які були б менш токсичними на всіх етапах виробничого ланцюжка: в процесі просочення і експлуатації шпал, а також при утилізації відпрацьованих свій термін шпал. Відомі антисептики на основі неорганічних речовин, типу групи «ССА», назва якої походить від перших літер їх хімічних компонентів: С - мідь (Сu); С - хром (Сr); А - миш'як (As), більше 50 років - вживаних в Європі для просочення деревини. їх виробництво організоване в Англії, Німеччині, Фінляндії, Франції, Швеції. Проте, у вартісному виразі вони істотно вище, ніж багатотоннажні органічні продукти коксохімічного виробництва. У США на ряду залізниць також продовжують застосовувати шпали з деревини твердих і хвойних порід дерева, які просочені антисептиком на значну глибину. Це обумовлено цілим рядом істотних переваг дерев'яних шпал при експлуатації рухомого складу, наприклад, в порівнянні з широко вживаними залізобетонними шпалами. За останні роки з'явилася безліч альтернативних засобів для антисептичної обробки деревини, рекомендованих в ШТЕРНЕТ під абревіатурами ЖТК, AT, АВТ, ХМФ, ХМФС та їй. Наприклад, нафтовий антисептик ЖТК віднесений до 4-го малонебезпечного класу і з квітня 2003p. випускається заводом ТОВ «Лукойл Пермьнефтеоргсинтез» по ТУ 0258-126001148636-2002. Одним істотним недоліком вказаного матеріалу є жорсткі обмеження при транспортуванні і застосуванні вказаного продукту: 1) змішувати ЖТК і кам’яновугільне масло (КС) не рекомендується; 2) злив ЖТК з цистерн слід здійснювати тільки в очищені від інших продуктів ємності; 3) вся технологічна схема повинна бути ретельно промита від присутності раніше утворених від кам'яновугільного масла твердих залишків. Відома реклама в ШТЕРНЕТ ТОВ «ПКФ «Уктус» на постачання деталей з деревини, просоченої захисним засобом «УЛТАН», ТУ 215736-107-2000, що є аналогом вищезгаданих західних антисептиків групи «ССА». Просочення продуктів «УЛТАН» проводиться у водному розчині способом вакуум-тиск-вакуум в спеціальних автоклавах. Шпали, просочені цим складом, проходять з 1995 р. тривалі випробування на станції Свердловськпассажирський. Антисептик по ступені дії на організм людини відноситься до 4-го класу шкідливих речовин. 29335 4 Відомі в рубриках МПК В27К 3/00+3/52 численні патенти на винаходи, запропоновані для вирішення проблеми пошуку ефективних менш токсичних складів антисептиків для захисної обробки деревини. Наприклад, відомі патенти РФ: № 2011512, В27К 3/36, Біовогнезахистний склад для деревини; № 2014995, В27К 3/34, Засіб для захисту деревини від біопошкоджень грибками; № 2022786, В27К 3/16, Спосіб отримання антисептика для просочення деревини, згідно якому змішують фторид натрію з борною кислотою при масовому відношенні 1 : (2,8+4,5) при кімнатній температурі, що забезпечує захист 70-95%; № 2026172, В27К 3/36, Засіб для захисту деревини і подібних матеріалів від біоруйнувань, в якому достатньо детально освітлений відомий на той момент часу рівень техніки; № 2031777, В27К 3/34, Захисний засіб деревини або подібних матеріалів від біоруйнувань, заснований на застосуванні відомого продукту - кубового залишку виробництва бутілових спиртів або масляних альдегідів, що відноситься до малотоксичних речовин III класу небезпеки; №№ 2045393, 2048288, В27К 3/52, Склад багатокомпонентний для захисту сирої деревини від біопоразки деревофарбувальними і цвілевими грибами; № 2050267, В27К 3/34, Масляний антисептик для обробки деревини застосування кубового залишку ректифікації продуктів алкілірування бензолу поліалкілбензольної смоли, що випускається до теперішнього часу по ряду ТУ. Зокрема, ТУ 38.10296 - 88; ТУ 38.602 - 09-42-92; № 2050268, В27К 3/50, Масляний антисептик для просочення деревини, який вирішує завдання поліпшення технологічності просочення деревини і поліпшення якості просочення, що містить продукт високотемпературної переробки органічної сировини у складі 0,4+50 мас. % продукту піролізу нафтових вуглеводнів із зниженою кінематичною в'язкістю при 50°С величиною 15-25 мм2/с, а інше поліалкілбензольна смола. Як прототип, співпадаючий з корисною моделлю, що заявляється, за призначенням і сумішевої композиції на основі продуктів переробки кам'яновугільної смоли, вибрано масло кам'яновугільне для просочення деревини згідно ГОСТ 2110-1 А, цитоване вище в описі рівня техніки і більш детально проаналізоване у вказаному посиланні [1] Т.Я. Гогольова, В.М. Шустіков. Хімія і технологія переробки кам'яновугільної смоли, Москва, Металургія, 1992, стор. 100-104. Масло, що традиційно виробляється коксохімічними підприємствами, для просочення деревини є сумішевою композицією на основі переробки антраценової фракції, вбирного масла і відкристалізованих нафталінових оттеків (нафталінового фільтрату). Як продукти, замінюючі нафталіновий фільтрат, можуть використовуватися легкосереднє і нафталінові масла. Якість просочення деревини характеризується загальним поглинанням захисного засобу і глибини просочення. Норми поглинання захисного засобу і глибини просочення 5 29335 деталей і виробів з деревини регламентувалися ГОСТ 20022.5-76, а в даний час ГОСТ 20022.5-93. Кожен компонент, що входить в рецептуру кам'яновугільного просочувального масла, не є індивідуальною речовиною, а є багатокомпонентною сумішшю, склад якої залежить від технології його отримання і якості вихідної смоли і не є постійним для різних коксохімічних підприємств. У зв'язку з цим не можна однозначно охарактеризувати композиції просочувального масла для різних підприємств. Тому хімічний склад масла для просочення деревини не регламентуються стандартами СРСР, США, Великобританії, Японії. По фізико-хімічним властивостям масла для просочення деревини по ГОСТ 2770-74, ТУ 14-6182-80 і ТУ 14-6-64-89 повинні задовольняти вимогам і нормам, приведеним в таблиці 37, стор. 102 посилання [1]. Таблиця 37 Масло для просочення деревини ТУ 14- ТУ 14-6-64-89 Показник ГОСТ 6-1821-й 2-й 2770-74 80 сорт сорт 1 2 3 4 5 Щільність при Не 10901090- 109020°С, кг/м3 менш 1130 1130 1130 1063 Об'ємна частка води %, не 1,5 1,5 1,5 1,5 більш Об'ємна частка відгону %, при t °С, до 210, не більш Не 3 4 5 норм. 235 Не Не 5-20 норм. норм. 275 10-35 25-43 10-35 10-40 315 Не 30-50 30-50 30-55 норм. 360, не менш 70 75-90 65 65 Масова частка речовин, 0,3 0,4 0,3 0,4 нерозчинних в толуолі % не більш Осад в маслі (відсутність при 35 35 35 38 t °С) В'язкість при При 80°С, умовні 90°С, 1,3 1,3 1,3 градуси, не не більш більш 1,2 Температура спалаху °С, не 105 98 105 105 менш Об'ємна частка Не Не Не фенолів %, не 4,0 норм. норм. норм. менш 6 Масло по ТУ 14-6-182-80 для експорту одержують змішенням масел для просочення деревини по ГОСТ 2770-7'4, вбирного, легкосереднього знефеноленого і карболки в масовому відношенні 50:20:25:5 відповідно. Карболка є сумішшю висококиплячих фенолів і кам'яновугільних масел. Недоліками масла кам'яновугільного для просочення деревини є: 1) висока в’язкість, випадання твердого важкорозчинного осаду при температурах нижче плюс 35°С, що ускладнює технологію просочення деревини і перешкоджає глибокому проникненню антисептика в деревину; 2) висока токсичність по відношенню до людини, оскільки воно відноситься до 2-го класу небезпеки - особливо небезпечним хімічним речовинам, що визначає особливо шкідливі і особливо небезпечні умови праці. У основу корисної моделі поставлене завдання розробки такої композиції масляного антисептика для просочення шпал з деревини із використанням компонентів переробки кам'яновугільної смоли, яка дозволила б розширити сировинну базу, понизити токсичну небезпеку як при його виготовленні і в процесі просочення шпал, так і в процесі експлуатації і утилізації відпрацьованих шпал. Поставлене завдання розв'язується тим, що масло для просочення деревини, переважно деревини залізничних шпал, яке включає сумішеву композицію на основі продуктів переробки кам'яновугільної смоли фракційного складу з об'ємною часткою відгону % мас. у діапазоні температур до 210 °С - не більше 3; до 360 °С - не менше 70, згідно корисної моделі відрізняється тим, що воно є усередненою в процесі перемішування сумішшю компонентів, узятих при відповідних їх співвідношеннях, у складі смоли інден-кумаронової (МПІ -модифіковані полііндени) по ТУ У 24.1-00190443-091-2004 з компонентами, які отримані за вдосконаленою технологією чіткої ректифікації нафталінвмістної сировини при централізованій схемі її переробки або у вигляді стабільного продукту - метілнафталінової фракції важкої (МНФВ), або у вигляді вторинного донного залишку з показниками %: вміст нафталіну не більше 3 ¸ 5; вміст метілнафталінів, не менше 60 ¸ 70 вміст нелеткого залишку полімерів, не більше 20 ¸ 30. Конкретна відмінність масла для просочення деревини з використанням метілнафталінової фракції важкої (МНФВ) полягає в наступному % Для отримання усередненої суміші використовують три компоненти: смолу інденкумаронову марки МПІ, а також смолу вуглеводневу по ТУ 14-6-19-91 в комбінації з вказаною МНФВ такого складу %: вміст нафталіну не більше 10; вміст метілнафталінів, не менше 70; вміст нелеткого залишку 20 полімерів, не більше 7 узятих при наступному співвідношенні компонентів %: смола інден-кумаронова (МПІ) 10±1; смола вуглеводнева 30±5; метілнафталінова фракція 60±5 важка (МНФВ) при вмісті нелетких сполук, не більше - 20. Іншою конкретною відмінністю є те, що як масло для просочення деревини використовують два компоненти: смолу інден-кумаронову марки МШ і вторинний донник залишок з показниками %: зміст нафталіну не більше 3¸5 зміст метілнафталінів, не менше 60 ¸ 70 ; зміст нелеткого залишку полімерів, не більше - 20 узятих при наступному співвідношенні компонентів %: смола інден-кумаронова (МГП) 10 ¸ 15; вторинний донний залишок 85 ¸ 90. Причинно-наслідковий зв'язок між відмінними ознаками компонентами, які заявляються, і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Відомий унікальний Фенольний завод, розташований в сел. Новгородське Донецькій області, який в колишньому СРСР в централізованому порядку переробляв кам'яновугільну смолу всіх коксохімічних заводів в об'ємі ~ 150 000 т/год з отриманням цілого ряду продуктів коксування вугілля: феноли, пірідинові основи, нафталін і інші ароматичні і циклічні сполуки. Кам'яновугільна смола піддавалася тонкій ректифікації на колонах безперервної дії з відбором фенольної фракції, нафталінової фракції, вбирного масла, антраценової фракції і пеку. На установці періодичної дії одержували легкосередню фракцію. З розпадом СРСР об'єми сировини, що переробляється, скоротилися більш ніж на порядок, не виробляється цілий ряд продуктів. В даний час Фенольний завод є одним з найбільших хімічних виробництв по отриманню такого важливого продукту як нафталін технічний і нафталін очищений. З метою максимального використання ресурсів фенолів і нафталіну в сировині, що переробляється, на Фенольному заводі в попередні роки за пропозицією авторів була введена в експлуатацію технологія попереднього знефенолювання нафталінвмістної сировини і централізованої переробки нафталінових фракцій (ЦПНФ). Проте існуюча схема переробки коксохімічної сировини мала наступні недоліки: - великий залишковий вміст нафталіну (3040%) в первинному донному залишку (1500 ¸ 2000 т/місяць). Первинний донний залишок переробляється з отриманням трьох продуктів: з 700 ¸ 800 т/місяць залишку -нафталінова фракція із вмістом нафталіну до 70% з виходом ~ 45%; з 550-700 т/місяць залишку - фракція нестабільного складу із вмістом метілнафталінів (МНФ) до 65% з виходом -35%; з 300-400 т/місяць залишку 29335 8 вторинний донний залишок із вмістом полімерів до 30% з виходом 20-30%. Перша фракція повертається на повторну переробку, що значно збільшує енерговитрати на отримання товарного продукту, погіршує екологічну ситуацію на підприємстві. МНФ звичайно прямує на приготування паливних композицій і лише невелика кількість (=60 т/місяць) використовується для приготування флотореагентів для збагачення вугілля. Основною причиною, стримуючою збільшення об'ємів виробництва, є нестабільний склад МНФ, що негативно позначається на споживчих якостях реагенту. Вторинний донний залишок звичайно виводився на спалювання. Проте одержані фракції «важких масел», що йдуть на спалювання на агрегатах теплового цеху, украй негативно позначаються на екологічних і економічних показниках підприємства, оскільки збільшуються шкідливі викиди, витрати на ремонт агрегатів, скорочується їх термін служби, знижуються ефективність енергетичного устаткування в цілому. Для подальшого раціональнішого використання одержуваних фракцій авторами запропоновано удосконалення технології переробки нафталінвмістної сировини з використанням первинного донного залишку і вторинного донного залишку для отримання компонентів стабільного складу з наперед заданими показниками. Так, вторинний донний залишок повинен мати показники: - вміст нафталіну, не більше 3 ¸ 5%. - вміст метілнафталінів, не більше 60 ¸ 70%; - вміст нелеткого залишку (полімерів), не більше 20 ¸ 30%; Це дозволить замість спалювання направити його на отримання вдосконалених двох типів метілнафталінових фракцій - легкої і важкої, придатних для використання їх як компонентів для випуску відповідних продуктів. Метілнафталінова фракція легка (МНФЛ) з показниками: - вміст легких продуктів з температурою кипіння нижче за нафталін, не більше 1%; - вміст нафталіну, не більше 40%; - вміст метілнафталінів не більше 60%; вміст продуктів більш висококиплячих метілнафталінів, не більш 3%. Метілнафталіновая фракція важка (МНФВ) з показниками: - вміст нафталіну, не менше 10%; - вміст метілнафталінів, не менше 70%; вміст продуктів більш висококиплячих метілнафталінів 20%. до Введення в рецептуру композиції шпалопросочувального масла, що заявляється, як 9 29335 основа метілнафталінової фракції важкої (МНФВ), такої, що має питому вагу на 20% більше, ніж у звичайної метілнафталінової фракції і температуру спалаху ~ 80-90°С, в комбінації із смолою вуглеводневою і третім компонентом багатофункціональним пластифікатором модифікований поліінден (МШ) дозволяє в процесі усереднювання суміші одержати характеристики масла близькі до аналогічних показників для просочувального масла кам'яновугільного. Масло, що заявляється, є рідиною від темно-коричневого до чорного кольору. Партії масла готуються в дослідному реакторі відділення перегонки масел фенольного виробництва заводу. Технологічний процес отримання масла для просочення деревини, що заявляється, переважно деревини залізничних шпал полягає в перемішуванні завантажених в реактор компонентів відповідно до регламенту до повного усереднювання. Перед приготуванням здається проба смоли вуглеводневої зі сховища на вміст летючих сполук, яких може бути до 30%. З урахуванням цього показника в автоцистерну для вивозу хімічних відходів вантажиться 2,7 м3 метілнафталінової фракції і додається до 1,1 м3 смоли вуглеводневої. Суміш перевозиться у відділення перегонки масел і вивантажується в реактор. Люк дослідного реактора герметично закривається після завантаження компонентів масла для шпалопросочування. Включається мішалка і при перемішуванні дозується 0,4 м3 смоли інден-кумаронової марки МШ. Температура 35-45°С, підігрів не застосовувався. Загальний час перемішування до повного усереднювання 1 ¸ 2 години. Відбирається проба для проведення аналізу за вмістом нелетких сполук, температурам застигання і спалаху. При задовільному аналізі готове масло для шпалопросочування розливається в металеві бочки місткістю 200 л за допомогою напірного рукава. При приготуванні великих партій об'ємом до 250 м3 проводиться відповідне корегування кількості завантажених компонентів. В процесі приготування масла для шпалопросочування хімічні відходи не утворюються. Промислових стічних вод немає. Склад масла для шпалопросочування може варіюватися без погіршення споживчих властивостей, в наступному діапазоні % мас: Смола інден-кумаронова марки МПІ 10±1; Метілнафталінова фракція 60±5; Смола вуглеводнева (СВ) 30±5; Якісні показники масла для шпалопросочування: Вміст нелетких сполук, не 30%; більше Температура застигання, не мінус 15°С; менше Температура спалаху у відкритому тиглі, не менше. - 95°С. Фізико-хімічні показники масла для просочення деревини , що заявляється, повинні відповідати нормам вказаним в таблиці 1. Таблиця 1 10 Найменування показника 1 Щільність при 20°С кг/м3, в межах 2 Об'ємна частка води %, не більше 3 Осідань в маслі, охолодженому до 0 °С 4 Температура застигання, °С, не менше 5 В'язкість при 80°С, умовних градусах, не більше 6 Температура спалаху, °С, не менше Метод аналізу По ГОСТ 18995.1 і 6.1 По ГОСТ 2770 Норма 1045-1150 1,3 Відсутність По ГОСТ 2770 Мінус 15 По ГОСТ 20287 1,3 По ГОСТ 6258 95 По ГОСТ 4333 За фізико-хімічними показниками маслоантисептик для просочення деревини відповідає вимогам ГОСТ 20022-93. Фізико-хімічні показники відомого кам'яновугільного масла для просочення деревини, приведені раніше в таблиці 37 і вищенаведені в таблиці 1 показники маслаантисептика, що заявляється, - близькі. Токсиколого-гігієнічний паспорт маслаантисептика для шпалопросочування, що заявляється, підготовлений науково-дослідним інститутом медико-екологічних проблем Донбасу і вугільної промисловості (НДІМЕП. м. Донецьк). Небезпека масла «Просот» обумовлена небезпекою основних компонентів, що входять до складу продукту, гранично-допустимі концентрації (ГДК) і класи небезпеки яких представлені в таблиці 2. Таблиця 2 Наймен ування основни х компоне нтів, які входять до складу продукт у 1 Нафтал ін 1-метілнафталі н; 2-метілнафталі н Ацена НД, Перева регламен жний туючий Періоди Вели агрегат ГДК Клас чність чина ний компонен небез контрол стан в тів, що ГДК пеки ю, не умовах входять мг/м3 рідше виробн до ицтва складу продукту 2 3 4 20 IV Пара 5 6 ГОСТ одного 12.1.005 разу на (позиція квартал 757) 20 IV Пара теж ГОСТ 12.1.005( позиція 681) 10 III Пара + -« ГОСТ 11 фтен аерозол ь 29335 12.1.005 (позиція 90) Масло-антисептик є малотоксичною рідиною без осаду, з помірним специфічним запахом нафтового масла і по ступеню дії на організм людини відноситься до четвертого класу небезпеки (малонебезпечні). На базі «Дзержинського заводу по просоченню дерев'яних брусів і шпал» були проведені випробування по просоченню дослідної партії дерев'яних шпал хвойних порід тип 1 А, ГОСТ 7889. В результаті випробувань при використанні масла-антисептика по ГОСТ 20022.0-93, було встановлено, що просочення деревини відповідає встановленим вимогам за якістю просочення, згідно ГОСТ 20022.5-93, ТУ «Технологічні процеси просочення деревини на шпалопросочувальних заводах» «Транспорт» 1981 р., ЦП - 0088. Маслоантисептик можна застосовувати окремо, або в суміші з іншими антисептиками по режимах, передбаченими Технологічним процесом. Антисептик застосовується без розбавлювача. На підставі представлених даних масло для просочення деревини шпал, що заявляється, відповідає нормативним вимогам, які пред'являються до новизни і промислової застосовності корисної модеми. 12