Главная -> Словарь

Экстремального состояния

1. При Сммв = Р—Ж наступает hmin/rmax — первое экстремальное состояние; рост размера ядра происходит самопроизвольно под влиянием СММВ/ — 1 до такого значения, при котором наблюдается прорыв адсорбционно-сольватного слоя и начинается процесс дезагрегирования ССЕ. При первом экстремальном состоянии система наполнена в наименьшей степени зародышами.

2. С увеличением относительного значения Сммв наступает второе экстремальное состояние Нтах/гт. Для одного и того же остатка по мере его утяжеления можно увеличить пороговую концентрацию асфальтенов— с 10,2 до 14,5%. При повышении в мангышлакском остатке содержания парафиновых углеводородов пороговая концентрация асфальтенов снижается весьма резко — до 4,0%. Таким образом, нагрев сырья в змеевиках трубчатого типа до температуры выше 450 °С для указанных выше остатков лимитируется выделением асфальтенов во вторую фазу. Из рис. 79 видно, что значение пороговой концентрации асфальтенов, после достижения которого начинается интенсивное карбо-

Нефтяная система при определенных условиях переходит в экстремальное состояние, характеризуемое наибольшим значением поверхности раздела фаз. В этом случае размер надмолекулярной структуры минимальный #МИн , и толщина сольватного слоя имеет максимальное значение ЯмаКс. Существенное искривление поверхности надмолекулярной структуры в соответствии с уравнением Томсона — Кельвина обуславливает значительное отклонение температур фазовых переходов от равновесных величин. Так, введением депрессаторов удается понизить температуру застывания нефтяных систем на 50—70 °С . -

Следует отметить, что выше предельных температур, характерных для первого экстремального состояния, не удается определить азот по Кьельдалю. Даже многодневное кипячение нефтяного кокса с серной кислотой не приводит к сжиганию

Практически важным является определение экстремального состояния нефтяной дисперсной системы в лабораторных условиях и нахождения ее активных состояний. График экстремальной зависимости усредненных размеров ССЕ , физико-химических, технологических свойств от интенсивности внешних воздействий предложено в работе называть экстреграммой. В соответствии с этим различают следующие виды экстреграмм.

На рис. 31 показана зависимость усредненного размера и физико-химических свойств ССЕ в мазуте западно-сибирской нефти от количества активирующей добавки— экстракте III фракции . Размеры ССЕ измеряли адсорбционно-ситовым методом фракционирования 25%-и пробы мазута в бензоле последовательно на восьми образцах силикагелей в порядке возрастания размера их пор от 2,2 до 60 им на колонках высотою 1 м и внутренним диаметром 0,015 м. Аналогичные экстреграммы вида «концентрация — размер», по данным того же автора на том же сырье, но с использованием других методов измерения ССЕ приведены на рис. 32. Из экстреграмм рис. 32 видно, что во всех случаях наблюдается экстремальная зависимость усредненного размера ССЕ от количества добавки. Оптимальной концентрацией добавки экстракта для достижения критических размеров ядра ССЕ и адсорбционно-сольват-ного слоя является 2,0%. Этот метод установления экстремального состояния НДС по зависимости вида «концентрация — размер» информативен, однако очень сложен и трудоемок и не всегда доступен для заводских лабораторий.

II — экстреграммы вида «внешнее воздействие — свойство». Установление экстремального состояния НДС по экстреграмме вида «внешнее воздействие — физико-химическое свойство» производится измерением изменения структурно-механических тепловых свойств, электрической проводимости, устойчивости против расслоения и других.

В настоящее время технологические процессы добычи, транспорта, переработки нефти, применения топлив и масел реализуются не в оптимальных условиях. Для оптимизации этих процессов необходимо составлять соответствующие экстреграммы. С учетом термодинамических условий для фиксирования экстремального состояния ССЕ необходимо одновременное воздействие на НДС двух факторов, например, химического потенциала и механического фактора. В этом случае

Механическая прочность НДС в зависимости от интенсивности внешних воздействий в маловязких дисперсионных средах имеет экстремальный характер, обусловленный аналогичным изменением радиуса ядра ССЕ. По прочности связей между ССЕ в зависимости от вида экстремального состояния НДС могут быть разделены на два типа: НДС с коагуляционными и фазовыми контактами. I тип — обратимые НДС, в которых ССЕ находится в первом экстремальном состоянии и по классификации П. А. Ребиндера образуют между собой коа-гуляционные контакты. По мере перехода ССЕ из I во II экстремальное состояние происходит агрегирование ядер ССЕ, уменьшение поверхностного натяжения на поверхности ядра и соответственно толщин адсорбционно-сольватного слоя,

Экстремальные изменения ?, lg 6 и о позволяют рекомендовать измерение электрофизических свойств и характера изменения их от внешних воздействий как косвенный метод определения экстремального состояния НДС, что имеет важное практическое значение.

Аналогичные изменения происходят в газовой дисперсионной среде при введении модификаторов. Для нахождения экстремального состояния необязательно применение трудоемких методов измерения размеров дисперсных частиц. Для этого достаточно проследить за динамикой физико-химических свойств под влиянием внешних воздействий. На рис. 73 приведена такая динамика для смеси ассельской нефти и газоконденсата Карачаганакского месторождения. Как видно, наиболее приемлемые соотношения для транспорта вышеуказанной смеси составляет 20—40% нефти и 60—80% газоконденсата.

На рис. 81 показан баланс сил действующих на парные взаимодействия ССН до и после введения депрессаторов . Введение депрессатора приводит к дроблению ядер CCF. и достижению экстремального состояния . Большая толщина адсорбционно-сольватного слоя п)епятствует взаимодействию ядер, в итоге снижается склонность к структурированию, что и обусловливает снижение температуры застывания. Депрессаторы могут действовать только в том случае, если в НДС дисперсные частицы находятся в свободно-дисперсном состоянии. Чем выше молекулярная масса и выше концентрация парафинов, тем меньше влияние депрессаторов па температуру перехода НДС из свободно-дисперсного в связно-дисперсное состояние. В ряде случаев применение депрессаторов, особенно естественного происхождения , может оказаться более предпочтительным, чем сложные процессы удаления или трансформации нормальных углеводородов при получении топлив, масел и специальных нефтепродуктов.

Профилактические смазки «Ниогрин» и «Северин» получают путем активирования дисперсионной среды депрессатором до экстремального состояния. В первом случае основой служит ке-росино-газойлевая фракция с к. к. 400°С, а во втором — фракция, выкипающая в пределах 180—350°С. Для доведения свойств керосино-газойлевой фракции до экстремального состояния в нее добавляют смесь крекинг-остатка дистиллятного и остаточного происхождения . В результате температура застывания «Ниогрина» достигает —35 °С, а «Северина»------50 °С.

Переход из I экстремального состояния во II характеризуется максимальным увеличением радиуса надмолекулярной структуры и снижением толщины сольватной оболочки. Размер надмолекулярной структуры максимален ^макс и сольйатной оболочки минимален Ямин . Увеличение размера надмоле-