Главная -> Словарь

Образование зародышей

Присутствие пластовой воды в нефти существенно удорожает ее транспортировку по трубопроводам и переработку. С увеличением содержания воды в нефти возрастают энергозатраты на ее испарение и конденсацию . Возрастание транспортных расходов обусловливается не только перекачкой балластной воды, но и с увеличением вязкости нефти, образующей с пластовой водой эмульсию. Так, вязкость Ромашкин — ской нефти с увеличением содержания в ней воды от 5 до 20 % нозрастает с 17 до 33,3 сСт, то есть почти вдвое. Механические примеси нефти, состоящие из взвешенных в ней высокодисперсных частиц песка, глины, известняка и других пород, адсорбируясь на поверхности глобул воды, способствуют стабилизации нефтяных эмульсий. Образование устойчивых эмульсий приводит к увеличению эксплуатационных затрат на обезвоживание и обессоливание промысловой нефти, а также оказывает вредное воздействие на окружающую среду. Так, при отделении пластовой воды от нефти в отстойниках и резервуарах часть нефти сбрасывается вместе с водой 1; виде эмульсии, что загрязняет сточные воды. Та часть эмульсии, которая улавливается в ловушках, собирается и накапливается в

На современных установках AT и АВТ предусматривается сооружение блока очистки светлых нефтепродуктов от нежелательных примесей. Основной метод очистки — обработка щелочью и промывка водой. На комбинированных установках первичной перегонки технологический узел по выщелачиванию указанных выше фракций называют иногда очистным отделением. Для щелочной очистки разных дистиллятов применяют водные растворы NaOH различной крепости. Для очистки бензинов употребляют 11 — 14,5%-ные растворы едкого натра. Для более тяжелых дистиллятов, чтобы предотвратить образование устойчивых эмульсий, используют более слабые растворы: для керосина 3,5— 4,5%-ный раствор едкого награ, для дизельных топлив 3—3,5%-ный раствор. Сведения о применяемых растворах щелочи излагаются в регламентах научно-исследовательских организаций или заводских лабораторий.

Эффективность депрессорных присадок при кристаллизации твердых углеводородов связывают с их полярностью, снижением сольватации молекул парафина молекулами масла, нарушением агрегативной устойчивости дисперсии парафина и повышением при этом компактности кристаллических агрегатов, образованием ассоциированных комплексов молекул присадки и твердых углеводородов, что приводит к увеличению скорости фильтрования в процессе депарафинизации масляного сырья. Изучение влияния депрессорных присадок на поведение суспензий твердых углеводородов в сопоставлении с электрокинетическими исследованиями позволяет сделать вывод о возможной электростатической природе их действия. В работе , проведенной в этом направлении, в качестве критерия эффективности маслорастворимых присадок, используемых для интенсификации процесса депарафинизации, предложено значение энергетического барьера, создаваемого присадками на поверхности частиц дисперсной фазы в их суспензиях. Энергетический барьер учитывает кроме электрокинетического потенциала частиц дисперсной фазы и их размеры. В работе показана возможность применения маслорастворимых присадок для создания электрического заряда у частиц твердых углеводородов, обеспечивающего образование устойчивых коллоидных систем. Электрокинетические исследования реальных систем твердых углеводородов показали, что присадки, обладающие только депрессор-ным действием, эффективны в дистиллятном сырье. Для остаточного сырья следует использовать металлсодержащие многофункциональные присадки. Однако многокомпонентность масляных рафи-натов, сложность состава твердых углеводородов и присутствие двух ПАВ при осуществлении процесса депарафинизации нефтяного сырья в присутствии присадок сильно усложняют изучение механизма кристаллизации твердых углеводородов, что, в свою .очередь, затрудняет направленный поиск наиболее эффективных присадок для интенсификации этого процесса.

Эффективность депрессорных присадок при кристаллизации твердых углеводородов связывают с их полярностью, снижением сольватации молекул парафина молекулами масла, нарушением агрегативной устойчивости дисперсии парафина и повышением при этом компактности кристаллических агрегатов, образованием ассоциированных комплексов молекул присадки и твердых углеводородов, что приводит к увеличению скорости фильтрования в процессе депарафинизации масляного сырья. Изучение влияния депрессорных присадок на поведение суспензий твердых углеводородов в сопоставлении с электрокинетическими исследованиями позволяет сделать вывод о возможной электростатической природе их действия. В работе !-, проведенной в этом направлении, в качестве критерия эффективности маслорастворимых присадок, используемых для интенсификации процесса депарафинизации, предложено значение энергетического барьера, создаваемого присадками на поверхности частиц дисперсной фазы в их суспензиях. Энергетический барьер учитывает кроме электрокинетического потенциала частиц дисперсной фазы и их размеры. В работе показана возможность применения маслорастворимых присадок для создания электрического заряда у частиц твердых углеводородов, обеспечивающего образование устойчивых коллоидных систем. Электрокинетические исследования реальных систем твердых углеводородов показали, что присадки, обладающие только депрессор-ным действием, эффективны в дистиллятном сырье. Для остаточного сырья следует использовать металлсодержащие многофункциональные присадки. Однако многокомпонентность масляных рафи-натов, сложность состава твердых углеводородов и присутствие двух ПАВ при осуществлении процесса депарафинизации нефтяного сырья в присутствии присадок сильно усложняют изучение механизма кристаллизации твердых углеводородов, что, в свою •очередь, затрудняет направленный поиск наиболее эффективных присадок для интенсификации этого процесса.

1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОБРАЗОВАНИЕ УСТОЙЧИВЫХ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

ющего единый состав и определяющего образование устойчивых эмульсий воды в любой нефти. Причиной образования устойчивых нефтяных эмульсий является сложный комплекс свойств и состава нефти, а также соотношение содержащихся в ней составных веществ и их состояние.

Многие исследователи обращают внимание на существенную роль в образовании эмульсий коллоидно-диспергированных в нефти веществ. Поэтому представляло интерес исследовать влияние диспергированных в нефти веществ на образование устойчивых эмульсий. Для этого из различных нефтей на ультрацентрифуге были выделены коллоидно-диспергированные вещества, исследован их состав и определено влияние на образование устойчивых эмульсий .

Образование устойчивых нефтяных эмульсий приводит также к большим потерям, так как при отделении воды от нефти в отстойниках и резервуарах часть нефти сбрасывается вместе с водой в виде эмульсии, что загрязняет сточные воды. Та часть эмульсии, которая

Вещества, содержащиеся в пластовой воде в виде коллоидных растворов, мало изучены, но их присутствие может влиять на образование устойчивых нефтяных эмульсий.

Большинство исследователей придерживается мнения, что азот в твердом топливе имеет белковое происхождение. Кирнер считает, что источником азота углей является не только древесина, которая содержит от 0,04 до 0,10% азота, т. е. в 10—30 раз меньше, чем уголь. Вполне вероятно участие животных протеинов, например водорослей, содержащих от 3,2 до 4,8% азота, или бактерий . Если животные остатки отложились в присутствии больших количеств растительных материалов, вполне возможно образование устойчивых азотсодержащих комплексов. Другими вероятными источниками азота в твердом топливе являются растительные алкалоиды. Эти соединения довольно устойчивы и могут без значительных изменений переходить в уголь .

Образование устойчивых нефтяных эмульсий приводит также к большим потерям, так как при отделении воды от нефти в отстойниках и резервуарах часть нефти сбрасывается вместе с водой в виде эмульсии, что загрязняет сточные воды. Та часть эмульсии, которая улавливается в ловушках, собирается и накапливается в земляных амбарах и нефтяных прудах. При этом из эмульсии испаряются легкие фракции нефти, она "стареет" и загрязняется механическими примесями.

Особенно важное значение имеет скорость охлаждения раствора в период начала его кристаллизации. В этот период особенно требуется замедление охлаждения, чтобы образование зародышей было наименьшим. В последующей же стадии кристаллизации, когда уже образуется достаточно большая поверхность кристаллов, на которой дальнейшее выделение твердой фазы сможет идти с достаточной скоростью, тогда некоторое повышение скорости охлаждения может оказаться допустимым, поскольку оно не будет вызывать образования новых кристаллических зародышей и обусловливать измельчение кристаллической структуры.

Первичное образование зародышей кристаллов зависит от характера вещества и внешних условий. К этим условиям в растворах, содержащих кристаллизующиеся углеводороды, относятся растворимость последних при данной температуре и степень насы-

Кристаллизация твердых углеводородов при депарафинизации зависит от глубины очистки рафинатов, которая характеризуется степенью извлечения смол и полициклических ароматических углеводородов. Смолы остаточного происхождения в большей степени влияют на кристаллообразование твердых углеводородов, чем дистиллятные, содержащиеся в той же концентрации, причем не наблюдается отличия в воздействии аналогичных по происхождению rpjpn смол, содержащихся в рафинатах из сернистых и мало-сернистйх нефтей. Смолы при малой концентрации в растворе тормозят, образование зародышей кристаллов;твердых углеводородов и практически не влияют на рост уже образовавшихся кристаллов правильной орторомбической структуры. В. результате из-за снижения чиела зародышей кристаллов в конечном итоге получаются более крупные кристаллы, чем в отсутствие емол. * Данные о влиянии содержания смол в .сыдъе при депарафини-зацин остаточного рафината разной глубины очистки смеси за-падйо-еибирских нефтей показывают , что при 2% смол в рафинате продолжительность фильтрования суспензии минимальная, а выход депарафинированного масла достаточно высок. При увеличении содержания смол в рафинате до 4% выход депарафинированного масла и длительность отделения твердой', фазы 6т раствора несколько увеличиваются. При депарафинизации же остаточного рафината туймазинской нефти \ оптимальная скорость фильтрования достигнута при содержании смол в рафинате 1°/0 . Следовательно, для каждого ви-

/Первичное образование зародышей кристаллов зависит от характера вещества и внешних условий. К этим условиям в растворах, содержащих кристаллизующиеся углеводороды, относятся растворимость последних при данной температуре и степень насы-

, когда скорости реакций деструкции и уплотнения, обусловливающие образование зародышей кристаллизации, соизмеримы с кинетикой роста мезофазы . Повышение давления в системе и коэффициента рециркуляции сырья обычно способствует увеличению выхода, а также размеров кристаллитов сырых нефтяных

Первичное образование зародышей кристаллов зависит от характера вещества и внешних условий. К этим условиям в растворах, содержащих кристаллизующиеся углеводороды, относятся растворимость при данной температуре и степень насыщенности раствора.

По определению Л.Д. Ландау, фазовым переходом второго рода в общем смысле считается точка изменения симметрии. Иными словами, в такой точке скачкообразно изменяется упорядоченность системы. Поскольку вблизи точки фазового перехода второго рода свойства фаз мало отличаются друг от друга, возможно образование зародышей большого размера одной фазы в другой. Такие зародыши называются флуктуациями . При этом существенно изменяются динамические свойства системы, что связано с очень медленным рассасыванием флуктуации. В многокомпонентных нефтяных системах под флуктуациями понимаются образующиеся ассоциаты нового структурного уровня. Благодаря силам обменного взаимодействия рассасывание таких флуктуации, то есть спонтанный разрыв межмолекулярных связей, имеет существенно меньшую вероятность, чем их образование. Поэтому в точках фазовых переходов из флуктуации довольно быстро формируется новый уровень надмолекулярной структуры.

При макродиффузионном горении образование зародышей и рост сажевых частиц происходит не из исходных молекул сырья, а из продуктов их пиролиза. В достаточно большом факеле время пребывания паров сырья во внутренних зонах пламени настолько велико, что конечные продукты пиролиза до момента образования сажи из разного сырья могут быть примерно одинаковыми.

Следует также учитывать, что в нефтяной системе на процесс испарения может оказать существенное влияние сольватирование образующегося парового пузырька другими компонентами системы, а тем более возможность объединения паровых пузырьков в агрегативные комбинации, отличающиеся сольватным слоем значительной толщины. Таким образом, в процессе нагрева нефтяной системы происходят как минимум следующие взаимосвязанные процессы — образование зародышей, а затем и устойчивых элементов паровой фазы за счет испарения легкокипящих компонентов системы, их объединение в агрегативные комбинации, сольватирование последних компонентами окружающей жидкой среды, конфигурационные превращения и изменение состава сольватного слоя.