Главная -> Словарь

Эксудативный потенциал

Благодаря применению современных методов для исследования размеров ССЕ установлены многочисленные экспериментальные зависимости дисперсности НДС от разнообразных внешних факторов в виде так называемых экстреграмм. Проведение операций с нефтяными системами, находящимися в экстремальном состоянии, позволяет существенно улучшать технико-экономические показатели технологических процессов.

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.

Под активностью нефтяной дисперсной системы понимают изменение ее физико-химических свойств под влиянием единицы внешнего воздействия. Для определения активности обычно используют экстреграммы вида «внешнее воздействие» — «физико-химические свойства». Для оценки активности НДС применяют отношение разности показателя физико-химического свойства после и до активировзния на величину внешнего воздействия в экстремальном состоянии :

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,

где УК — степень расслоения; К* и Кэ — соответственно показатели системы текущая и в первом экстремальном состоянии.

Под агрегативной устойчивостью НДС понимают способность ССЕ противостоять изменению своих размеров под действием внешних сил. Другими словами, под агрегативной устойчивостью понимают способность системы противостоять процессам, ведущим к изменению свободной энергии поверхности ядра ССЕ под действием внешних факторов. В агрегативно неустойчивых системах происходит слипание ССЕ друг с другом с формированием более крупных ядер ССЕ. Степень агрегации Уа или степень изменения г ССЕ определяется отношением значений радиусов ядер в первом экстремальном состоянии г„ и в момент исследования : Уа = гт/гэ.

Более подробно рассмотрим физическую адсорбцию и хемо-сорбцию. Свойства НДС определяются соотношением объемной и поверхностной энергий. В молекулярных растворах и твердых телах без пор A\--/As, т. е. свойства системы обусловливаются в основном свойствами молекул в объеме. Иначе обстоит дело в НДС. В этом случае А\.-'А5 имеет конечное значение, и свойства дисперсных систем существенно зависят от поверхностной энергии, обусловленной действием пескомпенсиро-ванных сил межмолекулярного взаимодействия и наличием на поверхности различного рода дефектов — свободных радикалов, функциональных групп, которые способствуют протеканию адсорбционных процессов. Для каждой температуры наблюдается равновесное значение адсорбированного вещества на поверхности НДС с соответствующей толщиной межфазного слоя Н. С технологической точки зрения интересными являются экстремальные точки на кривых адсорбции, в которых достигаются Ятах и Я,шп. Результаты прямых измерений толщины ад-сорбционно-сольватпого слоя на поверхности парафинов, церезинов в литературе отсутствуют. Однако качественно об этом можно судить по изменению скорости разделения суспензии твердых углеводородов в зависимости от содержания различных видов смол . В экстремальном состоянии достигается максимальная скорость разделения, что свидетельствует косвенно о достижении минимальных значений Я на поверхности элементов структуры дисперсной фазы. Аналогичные результаты можно достичь при добавлении в систему и других ПАВ .

Сведения об изменении степени дисперсности ССЕ и глобул воды при изменении рН-среды приведены в работе Б. И. Кессе-ля . Для экспериментов были взяты три типа нефтей и из них составлены 10%-е водонефтяные эмульсии с различными значениями рН-среды. Фотографии в проходящем свете при комнатной температуре глобул с применением микроскопа Д-16 показывают, что в экстремальном состоянии степень их дисперсности зависит от группового состава нефтей, от склонности их к структурированию . Динамика изменения степени полидисперсности и размера глобул воды в прикамских нефтях в зависимости от рН-среды приведена на рис. 72.

Уравнение Томсона — Кельвина показывает, что давление насыщенного пара над пузырьком тем больше, чем больше а и чем меньше г. Из расчетов по этому уравнению следует, что при уменьшении размера капель воды на 1 порядок отношение p^lp изменяется на 2 порядка. Из теоретических соображений следует, что лучшие результаты по перегонке нефтяного сырья следует ожидать при нахождении ССЕ в первом экстремальном состоянии -

Профилактическая смазка «Универсин» предназначена для снижения запыленности воздуха на автодорогах угольных разрезов и других пылящих поверхностей. Видимо, эти условия могут быть достигнуты не в экстремальном состоянии НДС, а в области добавок депрессатора 10—30% . Выпускают «Универсин» для летнего и зимнего применения. Температуры застывания «Универсина-1» и «Универсина-3» должны быть соответственно не выше —5 и —20 °С. Естественно, для достижения таких температур застывания необходимо иметь разные основы при получении профилактических смазок летнего и зимнего применения. Эксперименты в лабораторных условиях и опытно-промышленные испытания у потребителя показывают, что наилучшие результаты для «Универсина-1» достигаются в том случае, если компаундируют экстракты селективной очистки масел с пределами выкипания 300—430°С или газойля каталитического крекинга с гудроном в количестве 10—30% .

Во II экстремальном состоянии, когда радиус надмолекулярной структуры достигает RMaKC, целесообразно проведение ряда технологических процессов, связанных с обеспечением условий для разделения нефтяной дисперсной системы на фазы.

Эксудативный потенциал покровного битума выше, чем у пропиточного. Как указывалось выше, когда эксудативный потенциал у покровного битума выше, то выделившаяся масляная фаза образует на поверхности кровельного листа небольшие, довольно уродливые черные пятна. Обычно они слишком тонки, чтобы обнаруживать достаточные адгезионные свойства и способствовать

Если содержащий влагу кровельный материал приготовлен из покровного битума, имеющего более высокий эксудативный потенциал, чем пропиточный битум, то в такой кровле несколько размягчается внутренний слой, контактирующийся с пропитанным материалом, и отверждаются верхние "слои покровного битума В результате возникают нсвые разрушительные явления. Заключенная внутри кровли влага, испаряясь при нагреве, не образует небольших раковин, аналогичных вышеописанным . Пары воды будут стремиться расшириться вдоль размягченного эрудированным маслом пограничного слоя контакта между покровным битумгм и пропитанным листовым материалом. Постепенно пары влаги разовьют давление, достаточное для того, чтобы целиком отделить отвердевший слой покровного битума от пропитанного

листового материала внутри кровельного покрытия, образуя на поверхности кровли плоские, неправильной формы раковины, значительно более крупных размеров, чем в отсутствие эксудации. На рис. 2.2, б показаны раковины на кровельном покрытии, у которого эксудативный потенциал покровного битума выше, чем у пропиточного. Когда эти плоские раковины вскрываются, под ними обнаруживается тусклая поверхность пропитанного листового материала, в противоположность блестящей поверхности покрытых битумом раковин в случае использования неэксудируюшего кровельного материала. Поскольку оголенная поверхность пропитанного листа становится доступной действию атмосферных условий, материал начинает постепенно разрушаться.

Таким образом, покрытый раковинами кровельный материал, у которого эксудативный потенциал покровного битума выше, чем у пропиточного, разрушится значительно быстрее, чем кровля из судативпо равновесных битумов.

Эксудативный потенциал пропиточного битума выше, чем у покровного. Инсудация в покровном слое битумного покрытия проявляется в постепенном его размягчении , направленном в сторону поверхностного слоя, и потемнении минеральной пыли, наносимой на битум при изготовлении кровельного материала с целью предотвращения его слипания в рулонах. Такая тенденция к одновременному размягчению покровного слоя и поглощению масла минеральным порошком может привести к слипанию листов в рулонах или образованию склеенных блоков при хранении материала в листах. При попытке разделения таких блоков отдельные листы деформируются и рвутся. Разрушение кровельных листов в результате их слипания показано на рис. 2.3. Даже когда инсудирующий покровный битум не размягчается настолько, чтобы вызвать значительное слипание во время храпения, при использовании такого кровельного покрытия на сильно наклон-

Битумные гидроизоляционные покрытия. Одним из типов покрытий, который в первую очередь следует рассмотреть с точки зрения судативных реакций, являются битумные водонепроницаемые покрытия подземных камер и туннелей. Для этих покрытий используют пропитанные битумом листы из войлока, оснабургского хлопка или мешковины. Несколько листов соединяют между собой также битумом, который может иметь эксудативный потенциал, отличный от потенциала пропиточного битума. Связующий битум может либо приобретать хрупкость, ведущую к разрушению, либо размягчаться до сползания пропитанных слоев, точно так же, как и в случае кровельных покрытий. Разрушительное действие таких покрытий является весьма нежелательным вследствие трудного доступа к сооружениям для их ремонта.

Покрытия стальных трубопроводов. При пркрьшш стальных труб на поверхность металла вначале наносят тонкий слой маловязкого битума. После его высыхания сверху наносят второй слой расплавленного битума, значительно более твердого, чем первый. Битум второго слоя может иметь более высокий эксудативный потенциал, при этом на поверхности контакта между обоими битумами образуется тонкий слой эксудата. Тем самым создается опасность сползания или вращательного сдвига верхнего слоя битума по периметру трубы, и тонкий слой эксудата играет роль смазки. Такие явления вызывают ускоренное разрушение битумного покрытия трубопровода.

Битумы, которые перерабатывали в мягких условиях при низких температурах в присутствии перегретого пара либо под вакуумом, проявляют наибольшую внутрифазовую стабильность и поэтому имеют наименьший эксудативный потенциал, как сами по себе, так и при контакте с другими битумами.

Чем выше температура переработки битума тем выше его эксудативный потенциал при контакте с другим битумом, который перерабатывали при более низкой температуре.

При продувке воздухом эксудативный потенциал битума значительно возрастает.

Таким образом, для избежания судативных реакций битум А, имеющий сильный эксудативный потенциал по отношению к битуму Б, нужно смешать с битумом В в таком соотношении, чтобы смесь битумов А и В была судативно нейтральной по отношению к битуму Б. Этот метод приводит к хорошим результатам, при условии, что битумы А и В достаточно хорошо смешиваются друг с другом.