Главная -> Словарь

Гидрофильные эмульгаторы

Ароматические углеводороды не могут быть частично восстановлены каталитическим путем с образованием циклогексадиенов и циклогексенов, так как последние гидрируются значительно легче, чем ароматические соединения. Поэтому для получения циклогексадиенов было использо* вано химическое восстановление. Вустер и Годфрей восстановили толуол до дигидротолуола посредством водорода в момент выделения, полученного при реакции натрия в жидком аммиаке с такими веществами, как вода и спирт. Вустер описал в патенте успешное применение этого метода для восстановления бензола, ксилола и тетралина. Единственным охарактеризованным продуктом был 1,4-дигидробензол или 1,4-циклогексадиен, полученный из бензола с выходом 83%. Утверждалось , что в качестве «гидролитического»

Сернистые соединения гидрируются значительно быстрее олефинов. При доведении степени насыщения исходного сырья до бромного 5—10, сернистые соединения и олефины в основном

Известно, что непредельные углеводороды гидрируются значительно легче, чем ароматические, и что при помощи молекулярного водорода в присутствии катализаторов удается провести их селективно»; гидрирование. В зависимости от избранного катализатора реакция протекает при комнатной или повышенной температуре, при атмосферном или высоком давлении.

Соединения, содержащие азот в циклических структурах, гидрируются значительно труднее, чем содержащие азот в аминогруппах. При этом хинолиновая структура устойчивее изохинолиновой. Большая скорость гидрирования бензиламина относительно анилина соответствует тому, что связь CeHs—NH2 значительно прочнее связи С6Н5СН2—NH2. Результаты гидрирования азоторгани-ческих соединений в растворах углеводородов , содержащих 5,0—5,5% N, на алюмоко-бальтмолябденовом катализаторе при 8 МПа, объемной скорости 1 ч-1, циркуляции водородсодержащего газа 3000 мл/л сырья и различной температуре приведены ниже :

Получение бутиловых спиртов гидрированием масляных альдегидов. Сырые масляные альдегиды, полученные оксосинтезом, имеют сложный состав. Основными компонентами этой смеси являются масляный и изомасляный альдегиды, спирты, которые присутствуют в продукте реакции за счет гидрирования альдегидов в процессе карбонилирования пропилена, и растворитель . В меньших количествах присутствуют-кислоты, сложные эфиры , простые эфиры и продукты конденсации. Эти примеси гидрируются значительно хуже основных продуктов и многие из них оказывают отравляющее действие на катализатор. Некоторые примеси образуются во время декобальтизации продуктов синтеза. Поэтому принятый способ деко-бальтизации в значительной мере предопределяет выбор катализатора и условий гидрирования.

Труднее всего гидрируются производные тиофена. Тетрагидро-тиофен, сульфиды и меркаптаны гидрируются значительно легче. Обычно процесс ведется на алюмокобальтмолибденовом катализаторе при 340—420°С и под давлением 2,5—6 МПа. Механизм реакций гидрогенизации различных типов сернистых соединений можно представить следующим образом.

Селективное гидрирование сернистых соединений в присутствии аренов осуществляется сравнительно легко, так как арены гидрируются значительно труднее сернистых соединений и в промышленных условиях гидрированием практически не затрагиваются. Однако алкены в заметной степени подвергаются гидрированию вследствие близости значений энергии активации сернистых соединений и алкенов.

Бензольные кольца гидрируются значительно труднее, чем непредельные алифатические соединения. Присоединение водорода к любой двойной связи экзотермично, гидрирование же бензола в 1,2-дигидробензол эндотермично. 1!,алее дигидробензол с сопряженными двойными связями гидрируется легко и экзотермически:

Гидрирование азотистых соединений. Азоторганические соединения гидрируются значительно труднее сераоргапических. При одинаковом строении устойчивость относительно гидрирования возрастает в ряду: сераорганические

Эмульгаторами обычно являются полярные вещества нефти, такие, как смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды, соли нафтеновых кислот, а также различные органические примеси. Установлено, что в образовании стойких эмульсий принимают участие также различные твердые углеводороды,как парафины и церезины нефтей. Тип образующейся эмульсии в значительной степени зависит от свойств эмульгатора: эмульгаторы, обладающие гидрофобными свойствами, образуют эмульсию типа В/Н, то есть гидрофобную, а эмульгаторы гидрофильные — гидрофильную эмульсию типа Н/В. Следовательно, эмульгаторы способствуют образованию эмульсии того же типа, что и тип эмульгатора. В промысловой практике чаще всего образуется гидрофобная эмульсия, так как эмульгаторами в этом случае являются растворимые в нефти смолисто — асфальтеновые вещества, соли органических кислот, а также тонкоизмельченные частицы глины, окислов металлов и др. Эти вещества, адсорбируясь на поверхности раздела нефть—вода, попадают в поверхностный слой со стороны нефти и создают прочную оболочку вокруг частиц воды. Наоборот, хорошо растворимые в воде и хуже в углеводородах гидрофильные эмульгаторы типа щелочных металлов нефтяных кислот адсорбируются в поверхностном слое со стороны водной фазы, обволакивают капельки нефти и таким образом способствуют образованию гидрофильной нефтяной эмульсии. При наличии эмульгаторов обоих типов возможно обращение эмульсий, то есть переход из одного типа в другой. Этим явлением пользуются иногда при разрушении эмульсий.

Значительную стойкость природным нефтяным эмульсиям придает обычно присутствующий в нефти эмульгатор, который адсорбируется на поверхности диспергированных частиц. Эмульгаторами для нефтяных эмульсий являются коллоидные растворы: смолы, асфальтены, мыла нафтеновых кислот, а также тонко диспергированные глины, мелкий песок, суспензии металлов и др. Они обладают способностью прилипать к поверхности раздела двух фаз; эмульсии, образуя защитную броню глобулы. Эмульгаторы, которые способствуют образованию эмульсии масла в виде глобул в дисперсионной среде — воде , представляют собой коллоидные растворы веществ, активных в воде, т. е. растворяющихся или разбухающих в ней . Вещества, растворимые в маслах , носят названия гидрофобных, или олеофильных эмульгаторов. В этой эмульсии вода содержится в виде глобул, взвешенных в дисперсионной среде — нефти.

Образованию стойкой эмульсии предшествуют понижение поверхностного натяжения на границе раздела фаз и создание вокруг частиц дисперсной фазы прочного адсорбционного слоя. Такие слои образуют в системе третьи вещества — эмульгаторы. Растворимые в воде эмульгаторы способствуют образованию эмульсий типа нефть в воде, а растворимые в нефтепродуктах — вода в нефти. Последний тип эмульсий чаще всего встречается в промысловой практике. К гидрофильным эмульгаторам относятся такие-поверхностно-активные вещества, как щелочные мыла, желатин, крахмал. Гидрофобными являются хорошо растворимые в нефтепродуктах щелочноземельные соли органических кислот, смолы, а также мелкодисперсные частицы сажи, глины, окислов металлов и т. п., легче смачиваемые нефтью, чем водой. Введение в эмульсию данного типа эмульгатора, способствующего образованию эмульсии противоположного типа, облегчает ее расслоение.

Эмульгаторы в свою очередь также делятся на два типа: гидрофобные и гидрофильные. К гидрофобным эмульгаторам относятся кальциевые соли нафтеновых кислот, смолистые и асфальтовые вещества. Гидрофобные эмульгаторы не растворимы в воде и хорошо растворимы в нефти; присутствие их в нефти способствует образованию эмульсии типа «вода в нефти». Гидрофильные эмульгаторы, наоборот, хорошо растворимы в воде и не растворимы в нефти; присутствие их в нефти способствует образованию эмульсий типа «нефть в воде». К гидрофильным эмульгаторам относятся натриевые соли нафтеновых кислот, сульфокислоты и др.

В качестве природных эмульгаторов выступают смолистые вещества, парафины, нафтеновые мыла, соли органических кислот, различные соединения железа, цинка, меди и других металлов и механические примеси, присутствующие в нефти или воде. По избирательной смачиваемости эмульгаторы различают гидрофобные и гидрофильные. Гидрофобные эмульгаторы лучше смачиваются нефтью, чем водой, а гидрофильные—наоборот. Первые эмульгаторы, адсорбируясь на поверхности раздела нефть—вода, образуют слой, который хорошо смачивается нефтью. Возникающие при этом силы адгезии препятствуют осаждению глобул воды, т. е. глобулы воды оказываются жесткосвязанными с нефтью. Гидрофильные . эмульгаторы также адсорбируются на границе раздела и образуют слой, который хорошо смачивается водой. Таким образом, на глобулах воды образуется пленка, состоящая из двух слоев, которая препятствует непосредственному соприкосновению отдельных глобул при их столкновении, а следовательно, и их слиянию.

слой со стороны нефти и создают прочную оболочку вокруг частиц воды. Наоборот, хорошо растворимые в воде и хуже в углеводородах гидрофильные эмульгаторы типа щелочных металлов нефтяных кислот адсорбируются в поверхностном слое со стороны водной фазы, обволакивают капельки нефти и таким образом способствуют образованию гидрофильной нефтяной эмульсии. При наличии эмульгаторов обоих типов возможно обращение эмульсий, то есть переход из одного типа в другой. Этим явлением пользуются иногда при разрушении эмульсий.

Установлено, что в образовании стойких эмульсий принимают участие также различные твердые углеводороды — парафины и церезины неф-тей. Тип образующейся эмульсии в значительной степени зависит от свойств эмульгатора: эмульгаторы, обладающие гидрофобными свойствами, образуют эмульсию типа В/Н, т. е. гидрофобную, а эмульгаторы гидрофильные — гидрофильную эмульсию типа Н/В. Следовательно, эмульгаторы способствуют образованию эмульсии того же типа, что и тип эмульгатора. В промысловой практике чаще всего образуется гидрофобная эмульсия, так как эмульгаторами в этом случае являются растворимые в нефти смолисто-асфальтеновые вещества, соли органических кислот, а также тонкоизмельченные частицы глины, окислов металлов и др. Эти вещества, адсорбируясь на поверхности раздела нефть-вода, попадают в поверхностный слой со стороны нефти и создают прочную оболочку вокруг частиц воды. Наоборот, хорошо растворимые в воде и хуже в углеводородах гидрофильные эмульгаторы типа щелочных металлов нефтяных кислот адсорбируются в поверхностном слое со стороны водной фазы, обволакивают капельки нефти и таким образом способствуют образованию гидрофильной нефтяной эмульсии. При наличии эмульгаторов обоих типов возможно обращение эмульсий, т. е. переход из одного типа в другой. Этим явлением пользуются иногда при разрушении эмульсий.

Эмульгаторы бывают гидрофильные и гидрофобные. Ас-фальто-смолистые вещества и нафтеновые кислоты, находящиеся в нефтях в качестве природных компонентов, являются гидрофобными эмульгаторами. Калиевые и натриевые нафтеновые мыла, образующиеся в основном при взаимодействии нафтеновых кислот, содержащихся в нефти, с солями металлов, растворенных в буровой воде, представляют собой гидрофильные эмульгаторы. Нафтенаты Са, Mg, Fe, A1 обладают гидрофобными свойствами. Твердые взвеси поверхностно не активны. Однако накопление их на поверхностях раздела нефть — вода де-

активные вещества , которые будут способствовать ее упрочнению. Из основ коллоидной химии известно, что гидрофильные эмульгаторы образуют устойчивые эмульсии только типа «масло в воде». Растворимые в органических средах, например олеат кальция, — только типа «вода в масле». Если вместо пресной воды эмульсия образуется в соленой воде, где присутствуют ионы кальция, магния, алюминия, то происходит обращение фаз, т. е. переход эмульсий типа «масло в воде» к типу «вода в масле». «Шоколадный мусс» и есть эмульсия типа «вода в масле» независимо от наличия или отсутствия солей в воде. Так как ПАВ в виде групп или гете-роатомов находятся в самом эмульгируемом веществе, тип и устойчивость эмульсии зависит от объема эмульгируемой органической фазы. Он слишком велик по сравнению с объемом дисперсионной среды , и устойчивая эмульсия типа «масло в воде» не образуется, а возникает неустойчивая множественная эмульсия, в которой дисперсная фаза сама является эмульсией, содержащей капли другой фазы.

Для эмульсий этого типа необходимы гидрофильные эмульгаторы: в структуре молекулы гидрофильного эмульгатора имеются полярные