Главная -> Словарь

Распределения микроэлементов

В импульсной установке через реактор с неподвижным слоем катализатора длиной L пропускают газ-носитель с постоянной скоростью. Начиная с момента т=0 к этому газу добавляют реагирующий газ, а через малый промежуток времени TO добавку реагирующего газа прекращают. Реагирующий газ увлекается газом-носителем в реактор, где происходит химический процесс. На выходе из реактора можно измерить степень превращения исходного вещества и установить форму кривой распределения концентрации исходного вещества и образующихся продуктов.

Несмотря на тот факт, что фрактальные ядра дисперсной фазы чрезвычайно мало отличаются по плотности от дисперсионной среды, воздействие УЗ-поля давления в точке фазового перехода способно расслоить систему, либо создать градиент распределения концентрации парамагнитных ядер по высоте слоя. При резком охлаждении карбонизуемой системы в этой точке можно получить материал с градиентом концентрации парамагнитных свойств.

Зависимость SBL'x от И7ВыХ хорошо видна из уравнения ; поэтому исследуем зависимость 5ВыХ от распределения концентрации солей в отдельных каплях эмульсии. Средняя концентрация солей в остаточной воде зависит от качества смешения пластовой и промывочной воды. В процессе смешения за счет многократно повторяющихся актов коалесценции капель друг с другом и последующего их дробления концентрация солей в отдельных каплях эмульсии постепенно выравнивается. В предельном случае концентрация будет полностью выравнена, т. е. плотность распределения р станет дельта-функцией. Средняя концентрации солей С в этом случае определяется равенством

Проанализируем чувствительность работы обессоливающих установок к качеству смешения. При неполном смешении плотность распределения концентрации солей в каплях остаточной воды в будет некоторой неизвестной функцией. Наиболее интересным с практической точки зрения, пожалуй, является случай, когда распределение р является бимодальным и его максимумы ярко выражены и разнесены друг от друга. Это будет соответствовать модели, когда часть мелких капель соленой воды суммарным объемом А не смешается с промывочной водой и будет обладать исходной концентрацией солей С0. Остальная вода полностью смешивается, концентрация солей в отдельных каплях выравнивается и может быть вычислена по формуле

Такая модель для плотности распределения концентрации солей по отдельным каплям не должна сильно отличаться от встречающейся на практике, так как известно, что капли пластовой воды плохо коа-лесцируют с промывочной водой из-за бронирующих оболочек, образованных различными поверхностно-активными веществами, содержащимися в нефти.

Магнитодиоды. В качестве магнитодиодов используются несимметричные р'-п- или я+-/»-переходы с длинной базой, т. е. базой, длина которой больше длины диффузионного смещения неосновных носителей заряда. Магнтодиодным эффектом в настоящее время принято называть эффект изменения сопротивления диода в магнитном поле, происходящего вследствие изменения распределения концентрации неравновесных носителей в базе диода. Проводимость базы обусловлена инжектированными носителями. При помещении диода в перпендикулярное направлению тока магнитное поле, его сопротивление увеличивается . В настоящее время применяются две конструкции магнитодиодов: торцевая и планарная, соз-

Несмотря на тот факт, что фрактальные ядра дисперсной фазы чрезвычайно мало отличаются по плотности от дисперсионной среды, воздействие УЗ-поля давления в точке фазового перехода способно расслоить систему, либо создать градиент распределения концентрации парамагнитных ядер по высоте слоя. При резком охлаждении карбонизуемой системы в этой точке можно получить материал с градиентом концентрации парамагнитных свойств.

Магнитодиоды. В качестве магнитодиодон используются несимметричные р -п- или п -р-переходы с длинной базой, т. е. базой, длина которой больше длины диффузионного смещения неосновных носителей заряда. Магнтодиодным эффектом в настоящее время принято называть эффект изменения сопротивления диода в магнитном поле, происходящего вследствие изменения распределения концентрации неравновесных носителей в базе диода. Проводимость базы обусловлена инжектированными носителями. При помещении диода в перпендикулярное направлению тока магнитное поле, его сопротивление увеличивается . В настоящее время применяются две конструкции магнитодиодов: торцевая и планарная, соз-

Анализ взаимосвязи характеристик пористой структуры углеродных материалов, скоростей диффузии компонентов газовой фазы со скоростью химической реакции разложения углеродсодержащих веществ в газовой фазе и отложение слоя пироуглерода сделан в работе . Авторы этой работы обращают особое внимание на распределение пор по размерам и показывают, что более 90 % общей поверхности графита недоступно для химической реакции, так как на преобладающие поры, размером обычно больше 1 мкм, приходится около 1.0 % поверхности. С учетом размеров пор и диффузии при разных давлениях в них выведено уравнение для глубины проникновения реакции в поры материала: х = — In C/GOV D^Jk, где k — константа скорости поверхностной реак-. ции. Уравнение дает связь глубины проникновения реакции с изменением концентрации, с константой скорости реакции на поверхности и эффективным коэффициентом диффузии . Определение константы скорости реакции на гладкой поверхности углерода позволило рассчитать глубину проникновения реакции и характер распределения концентрации газообразного реагента по толщине материала. Получено, что для графита ГМЗ глубина проникновения реакции при 900 °С составляет 30—35 мм и убывает до 2,0—2,5 мм при 1200°С. Сопоставление распределения плотности образца, уплотненного пироуглеродом, с концентрацией метана по образцу, представлено на рис. 72.

Руммель приводит ряд кривых распределения концентрации и скорости для плоских диффузионных пламен, получавшихся при различных способах подачи воздуха и топлива параллельными потоками в ограниченную камеру. Эти камеры сгорания были сконструированы специально для проверки методов моделирования. Кривые концентрации оказались близкими к ожидавшимся на основании предыдущего рассмотрения и сравнительно точно совпадали с результатами опытов этого же автора на холодной струе. Однако Руммель отмечает, что испытания на моделях не дают исчерпывающего ответа на вопрос об оптимальной конструкции камеры сгорания, хотя и позволяют получить сравнительно четкие указания о путях, по которым следует идти.

Кислородомеры достаточно полно характеризуют избыток воздуха только при нормальной работе парогенератора в установившемся режиме. Представительность показаний кислородомеров существенно ухудшается в переходных режимах, особенно при наличии ограничений тяго-дутьевого режима, и при некоторых видах операций, проводимых на парогенераторе, — включение и отключение горелок, обдувка поверхностей нагрева, переключение вентилятора с одной частоты вращения на другую. Недостаточная представительность показаний кислородомеров обычно связана также с неравномерностью распределения концентрации кислорода по сечению газохода при изменении нагрузки и режима работы парогенератора. Кислородомеры характеризуются существенной инерционностью показаний и необходимостью тщательного обслуживания.

И совершенно иной, присущей только асфальтенам тип связывания имеется в том случае, если микроэлемент зафиксирован, на полисопряженной, включающей _гетероатомы конденсированной системе. К сожалению, в литературе нет прямых данных о количестве микроэлементов в асфальтенах., связанных по т.ому и другому типу. Однако тот факт, что смолы, обладая почти тем же ге-тероатомным составом , что и асфальтены, содержат, как правило, в 5—10 раз меньше микроэлементов 1908))), свидетельствует о весьма значительной роли полициклоароматических сопряженных систем в связывании металлов. Такой же вывод можно сделать и на основании изучения распределения микроэлементов по фракциям асфальтенов различного молекулярного-веса . Показано, что концентрация большинства микроэлементов возрастает с повышением молекулярной массы, а следовательно, и возможности реализации более развитых сопряженных конденсированных систем. Исключение составляют лишь часть ванадия, никель и сурьма , причем первые два элемента концентрируются во фракциях с молекулярной массой, близкой к массе соответствующих порфириновых комплексов, а сурьма преобладает в низкомолекулярной части.

По-видимому, большая часть микроэлементов, в особенности это касается переходных металлов, в асфальтенах координационно связана по донорно-акцепторному типу. При этом в роли доноров электронов могут выступать гетероатомы, включенные-в полициклоароматические системы асфальтенов, и в некоторой степени углеродные радикальные центры, образованные дефектами этих систем . Атомы металла в таких случаях могут размещаться как внутри молекулярных асфальтеновых слоев, так и в межслоевом пространстве . Внутрислоевые комплексы более прочны и устойчивы к действию деметаллирующих агентов. Особо прочные комплексы образуются в том случае, когда донорные центры располагаются в плоском молекулярном асфаль-теновом слое внутри «окна» с размерами, близкими к ковалентно-му диаметру связываемого металла . На основании изучения распределения микроэлементов при гель-хроматографии асфальтенов делается однозначный вывод о том, что Fe, Co, Hg, Zn, Сг и Си внедрены в пустоты слоистой структуры асфальтенов, ограниченные атомами S, N или О .

Ni, Fe, Co, Cr, Mn, Zn, Cu, Hg, Sb, As, галогены и многие другие элементы. Часть металлов входит в состав ВМС нефти в форме солей органических кислот и хелатных комплексов, в которых атом металла размещен в центре, порфинного макроцикла или в иных пустотах, могущих образовываться внутри крупных конденсированных ароматических систем; однако основная масса металлов содержится в смолисто-асфальтовых веществах в виде сложных полидентатных комплексов , образование которых также способствует укрупнению макромолекул вплоть до коллоидных размеров. Многие из таких комплексов обладают сравнительно невысокой прочностью и легко обменивают содержащиеся в них атомы металлов на микроэлементы/ присутствующие в растворителях или на поверхностях материалов, с которыми контактируют ВМС при их выделении или фракционировании . Это обусловливает значительные трудности определения истинного микроэлементного состава нативных нефтяных фракций и выявления закономерностей распределения микроэлементов в нефтях.

Изучением металлов вначале в основном занимались геохимики , затем, после того как стало известно о вредном действии металлов на технологию перер-аботки и эксплуатационные св'ой-ства топлив, ими начали заниматься химики и технологи . Изучение распределения микроэлементов по нефтяным фракциям также выявило определенные зависимости, важные для технологических процессов . Например, железо, кобальт, хром, марганец, рубидий в повышенных концентрациях обнаружены во фракциях тяжелых нафтеновых нефтей. Ртуть, сурьма, скандий, наоборот, обнаружены в более высоких концентрациях в сравнительно легких метановых нефтях. Независимо от типа нефти выделены микроэлементы, для которых отмечена четкая приуроченность, с одной стороны, к легким фракциям, а с другой— к тяжелым .

свойства топлив, ими начали заниматься химики и технологи, особенно в связи с развитием процессов деасфальтизации, которые одновременно являются процессами деметаллизации . Изучение распределения микроэлементов по нефтяным фракциям также выявило определенные зависимости, необходимые для технологических процессов . Например, Fe, Со, Cr , Mn, Rb в повышенных концентрациях обнаружены во фракциях тяжелых нафтеновых нефтей. Hg, Sb, Se, наоборот, встречаются в более высоких концентрациях в сравнительно легких метановых нефтях. Независимо от типа нефти выделены микроэлементы, для которых отмечена четкая приуроченность, с одной стороны, к легким фракциям, а с другой —к тяжелым .

Выделению из нефтяного сырья в виде узких концентратов соединений неизмененного состава, последующему структурному анализу и точной идентификации до настоящего времени поддаются только ме~ Толлопорфирияовпе комплексы, ванадиловые и никелевые. Мол кулы остальных. непсрфириновых металлсодержащих компонентов нефти столь сло.тлпх к, главное, лабильны, что методы их концентрирования без искажения исходной природы пока не известны, и единственным способом исследования этих компонентов остается анализ содержания и распределения микроэлементов в продуктах, получаемых при использовании соответствующих методов фракционирования ЕЛЕ. химической обработки. Этот же путь - изучение микроэлемент-ного состава сырых нефтей, нефтяных ВС и продуктов нх разделения - избран наг/и при выполнении многолетних исследований, результаты которых частично отражались в наших предыдущих сообщениях и в наиболее полном объеме освещаются в настоящей работе.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В НЕФТЯХ И НЕФТЯНЫХ ФРАКЦИЯХ

Особенности распределения микроэлементов между продуктами фракционирования смол и асфальтенов

Вопросы же распределения микроэлементов в разновозрастных нефтях, зависимости их концентраций от содержания серы, характера изменения по разрезу и площади, величины отношения V/Ni, использования этих взаимосвязей для корреляции нефтей и многие другие требуют дальнейшего глубокого исследования.

! Особенности распределения микроэлементов в нефтях каменноугольных отложений Волгоградского Поволжья. — Ученые записки Азерб. ун-та. Сер. «Химия нефти», 1976, № 1, с. 25.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ И ПРОГНОЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ И ВАНАДИЛПОРФИРИНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВОЗРАСТА ВМЕЩАЮЩИХ ОТЛОЖЕНИЙ