Главная -> Словарь

Структурные превращения

Химическая модификация ГАС для облегчения их выделения или ' концентрирования должна проводиться только' с помощью методов, обеспечивающих достоверно предсказуемые структурные преобразования и идущих с максимально большим выходом и вы-сокоседективно, без заметного развития побочных реакций.

Карбонизация характерна для облагораживания специальных пеков после их формования и отверждения и для нефтяных коксов. При температурах карбонизации наблюдаются интенсивные процессы деструкции, приводящие к увеличению внутренней поверхности вещества, что обусловливает увеличение химической активности кристаллитов кокса; при температурах ниже 700 °С часть первичных соединений, находящихся в исходном коксе, интенсивно превращается во вторичные, образуя поверхностные комплексы . В диапазоне температур 500—1000 °С наблюдается максимум энергетической ненасыщенности кристаллитов кокса, которая способствует повышению в кристаллитах молекулярных напряжений, приводящих к сокращению внешней поверхности, а также к перегруппировке и сближению кристаллитов. Баланс сил, вызывающих увеличение внутренней поверхности и ее снижение в результате межкристаллитных напряжений, обусловливает максимум объемной усадки и внешней поверхности в интервале температур на этапе карбонизации. Физико-химические свойства углерода на этом этапе особенно сильно зависят от скорости его нагрева. В свою очередь, структурные преобразования уменьшают энергетическую ненасыщенность кристаллитов и удельную поверхность углерода. К концу процесса карбонизации энергетическая ненасыщенность и удельная поверхность углерода резко снижаются.

Карбонизация сопровождается интенсивным удалением летучих веществ, началом структурирования углеродистого вещества. В области температур карбонизации наблюдается максимальное увеличение внутренней поверхности вещества, обусловливающее увеличение химической активности кристаллитов кокса; при температурах ниже 700°С часть первичных соединений интенсивно превращается во вторичные. В диапазоне температур 500--1000°С наблюдается максимум энергетической ненасыщенностп кристаллитов кокса. Такая энергетическая ненасыщенность кристаллитов кокса способствует повышению в них молекулярных напряжений, приводящих к сокращению внешней поверхности, а также к перегруппировке и сближению кристаллитов. Внешне это проявляется в резкой объемной усадке коксов в интервале температур 600—750 °С. В свою очередь, структурные преобразования уменьшают энергетическую непасыщен-ность кристаллитов и удельную поверхность коксов. К концу процесса карбонизации энергетическая ненасыщепность и удельная поверхность коксов резко снижаются.

Добавка ингибиторов смещает процесс роста подвижности крис-тг иштм » область более высоких температур , замедляя структурные преобразования в интервале теотератур 1400-1600 °С .

массы. В области 450-51О °С происходит деструкция основной массы пека. Энергия активации для этой области составляет величину, близкую к 420 кДж/моль, что указывает на прохождение реакции с разрывом связей С—С. Выше 600 °С имеют место дальнейшие структурные преобразования в твердой фазе: дегидрирование и поли конденсация ароматических систем, их упорядочение.

мическая стойкость против тепловых воздействий углеситалла марки УС-18 является следствием стабильности турбостратной структуры: характеризующий ее параметр /ю/'ii при нагревании образцов до 2600 °С снизился лишь на 30 %. В то же время структурные преобразования в углеситалле УСБ-15 в интервале 2000—2200 °С, связанные с возникновением графитовой .структуры, сопровождались разрушением исходной структуры и вследствие этого — резким падением прочности. Изменение структуры и комплекса физических свойств углеситаллов марки УСБ, терморбработанного в широком интервале температуры в вакууме, иллюстрирует рис. 90. Из рисунка следует, что интенсивное уменьшение периода решетки с начинается при температурах, превышающих 1800 °С, и заканчивается около 2600 °С. При этом его значение становится даже ниже, чем у цейлонского графита, обычно используемого в качестве эталона. Выше 2200 °С наблюдается интенсивный рост

Карбонизация характерна для облагораживания специальных пеков после их формования и отверждения и для нефтяных коксов. При температурах карбонизации наблюдаются интенсивные процессы деструкции, приводящие к увеличению внутренней поверхности вещества, что обусловливает увеличение химической активности кристаллитов кокса; при температурах ниже 700 °С часть первичных соединений, находящихся в исходном коксе, интенсивно превращается во вторичные, образуя поверхностные комплексы . В диапазоне температур 500—1000 °С наблюдается максимум энергетической ненасыщенности кристаллитов кокса, которая способствует повышению в кристаллитах молекулярных напряжений, приводящих к сокращению внешней поверхности, а также к перегруппировке и сближению кристаллитов. Баланс сил, вызывающих увеличение внутренней поверхности и ее снижение в результате межкристаллитных напряжений, обусловливает максимум объемной усадки и внешней поверхности в интервале температур на этапе карбонизации. Физико-химические свойства углерода на этом этапе особенно сильно зависят от скорости его нагрева. В свою очередь, структурные преобразования уменьшают энергетическую ненасыщенность кристаллитов и удельную поверхность углерода. К концу процесса карбонизации энергетическая ненасыщенность и удельная поверхность углерода резко снижаются.

Карбонизация сопровождается интенсивным удалением летучих веществ, началом структурирования углеродистого вещества. В области температур карбонизации наблюдается максимальное увеличение внутренней поверхности вещества, обусловливающее увеличение химической активности кристаллитов кокса; при температурах ниже 700 °С часть первичных соединений интенсивно превращается во вторичные. В диапазоне температур 500—1000 °С наблюдается максимум энергетической ненасыщенности кристаллитов кокса. Такая энергетическая ненасыщенность кристаллитов кокса способствует повышению в них молекулярных напряжений, приводящих к сокращению внешней поверхности, а также к перегруппировке п сближению кристаллитов. Внешне это проявляется в резкой объемной усадке коксов в интервале температур 600—750 °С. В свою очередь, структурные преобразования уменьшают энергетическую ненасыщенность, кристаллитов и удельную поверхность коксов. К концу про-, цесса карбонизации энергетическая ненасыщенность и удельная поверхность коксов резко снижаются.

Подобраны условия съемки «сырого» кокса в высокотемпера- -турной камере ШВТ-1500. Установлено, что на стадии карбонизации коксов наибольшие структурные преобразования наблюдаются в интервале 600—900° С.. ч

Структурные преобразования кокса, имеющего наиболее упорядоченную структуру, проходят более плавно и имеют больший температурный интервал, чем рядовые коксы; экстремальные преобразования наблюдаются в области повышенных температур.

Карбонизация характерна для облагораживания специальных пеков после их формования и отверждения и для нефтяных коксов. При температурах карбонизации наблюдаются интенсивные процессы деструкции, приводящие к увеличению внутренней поверхности вещества, что обусловливает увеличение химической активности кристаллитов кокса; при температурах ниже 700 °С часть первичных соединений, находящихся в исходном коксе, интенсивно превращается во вторичные, образуя поверхностные комплексы . В диапазоне температур 500—1000 °С наблюдается максимум энергетической ненасыщенности кристаллитов кокса, которая способствует повышению в кристаллитах молекулярных напряжений, приводящих к сокращению внешней поверхности, а также к перегруппировке и сближению кристаллитов. Баланс сил, вызывающих увеличение внутренней поверхности и ее снижение в результате межкристаллитных напряжений, обусловливает максимум объемной усадки и внешней поверхности в интервале температур на этапе карбонизации. Физико-химические свойства углерода на этом этапе особенно сильно зависят от скорости его нагрева. В свою очередь, структурные преобразования уменьшают энергетическую ненасыщенность кристаллитов и удельную поверхность углерода. К концу процесса карбонизации энергетическая ненасыщенность и удельная поверхность углерода резко снижаются.

С изменением температуры в НДС могут протекать структурные превращения. При низких температурах образуются золи л студни. Температура образования НДС определяется составом системы, количеством склонных к ассоциированию соединений.

Трещины термические возникают в металле при резком нагреве или охлаждении . В этом случае появляются термические напряжения от температурного перепада по сечению, а также структурные напряжения, связанные с тем, что структурные превращения по сечению детали происходят неодновременно. В

С ростом температуры происходят структурные превращения нефтяных систем согласно схеме: связно-дисперсная система о сво-

Изменение шютностных показателей оценивалось по действительной и объемной плотностям, первая из которых характеризует структурные превращения,вторая - объемные изменения на микроуровне. Объемная плотность определялась пикнометрическим методом на частицах размером 0,8-1 мм с использованием в качестве пикнометрической жидкости дистиллированной воды. Реакционные свойства оценивались по реагированию кокса с кислородом воздуха в кинетической области горения: при 520°С в течение 1,5 ч.

На участках 1-7и8-14в системе происходят структурные превращения, обусловливающие различие конфигураций элементов пространственной структуры, и соответственно проявление системой принципиально новых физико-механических и физико-химических свойств. Изменяется прочность структурных образований, химический состав, порядок расположения молекул, межмолекулярные силы взаимодействия и т.п. Например, можно предположить, что участок 1-3 включает зону упруго-хрупких и упруго-пластичных гелей. На участке 3-7 могут проявляться зоны кинетически неустойчивого состояния золя или кинетически устойчивого состояния . На участке 1 - 7 могут проявляться эффекты плавления , стеклования .

Как правило, структурные превращения приобретают массовый характер в кризисных состояниях системы, и в частности в области фазовых переходов, а также при готовности системы к химическим превращениям составляющих ее веществ. В этот момент элементы ассоциативных или агрегативных комбинаций находятся в интенсивных флуктуациях с возможной миграцией от одного структурного образования к другому. Следует отметить, что указанный взаимообмен может происходить и в системе, находящейся в термодинамическом равновесии, когда каждый переход мгновенно компенсируется подобным обратным переходом, уравновешивающим систему. В статистической механике это положение известно под названием принципа детального равновесия, характерного, как правило, для изотропных систем, обладающих полной симметрией, с точки зрения распределения событий в структуре системы.

Сырая нефть в исходных условиях представляет собой условно-молекулярный раствор, либо коллоидно-дисперсную систему. Высокозастывающие нефти и пара-финистые газовые конденсаты, как правило, при 20°С представляют собой коллоидно-дисперсные системы. Состав дисперсной фазы в этих системах принципиально различен и здесь не рассматривается, однако структурные превращения в системах связаны с изменением температуры и имеют общие закономерности. На рис. 9.2 изображены возможные конфигурации дисперсной фазы в высокозастывающих не-фтях и газовых конденсатах без депрессоров и в их присутствии.

По мере повышения температуры карбонизации нефтяные остатки, смолистые отходы нефтехимии и низкоплавкие пеки, полученные из них, претерпевают физико-химические и структурные превращения. Системы, содержащие неплавкие и не растворимые в дисперсионной среде расплава компоненты, в том числе высокоплавкие изотропные и мезофазные пеки, не обладают способностью переходить в состояние молекулярных растворов и свободнодисперсных систем.

Трещины термические возникают в металле при резком нагреве или охлаждении . В этом случае появляются термические напряжения от температурного перепада по сечению, а также структурные напряжения, связанные с тем, что структурные превращения по сечению детали происходят неодновременно. В результате наложения термических напряжений на структурные в закаливаемой детали могут возникнуть закалочные трещины различной величины и ориентации. Они могут начинаться на поверхности детали и распространяться вглубь, возникать внутри детали в ее сердцевинной части и распространяться в поперечном направлении.

Старение битумов под влиянием кислорода воздуха вызывает в них структурные превращения — переход из жидкообразной дисперсной структуры смол в коагуляционную структуру асфальтенов. На первом этапе этот переход приводит к улучшению структурно-реологических свойств битума и потому может рассматриваться как одно из средств направленного структуроооразования в битуме, находящемся в покрытии, правда, в том случае, если начальная вязкость и прочность битума с жидкообразной структурой смол малы. Следует при этом иметь в виду, что процесс развития коагуляционной структуры происходит очень медленно, хотя и не требует большой энергии активации и совершается уже при невысоких температурах.

Активированные добавки различных классов поверхности минеральных материалов вызывают структурные превращения битумов разных типов в слоях, расположенных вблизи этих поверхностей, что проявляется в нарастании прочности и вязкости, повышении тепло- и водоустойчивости по сравнению с битумом, на который не оказывает влияния минеральная подкладка.