Главная -> Словарь

Структурно механические

Для рассматриваемого типа НДС фактором, определяющим устойчивость, является структурно-механический барьер, концепция которого была предложена Ребиндером .Он имеет место в дисперсных системах со структурированными межфазными слоями, сформированными в результате адсорбции из раствора ПАВ.

Исследованиями П. А. Ребиндера и его школы установлено, что основной причиной устойчивости достаточно концентрированных эмульсий нефти типа В/Н является структурно-механический барьер, образующийся вокруг глобул воды в результате адсорбции на межфазной поверхности эмульгаторов , содержащихся в нефти. Остальные факторы стабилизации эмульсий для нефтяных эмульсий типа В/Н являются второстепенными и существенного значения не имеют. По П. А. Ребиндеру стабилизацию нефтяных эмульсий обеспечивают:

Как указывалось выше, основным стабилизирующим фактором нефтяных эмульсий В/Н является прочный структурно-механический барьер вокруг глобул воды» образованный в результате адсорбции на межфазной поверхности гидрофобных веществ — эмульгаторов и стабилизаторов, содержащихся в нефти преимущественно в виде коллоидного раствора - олеофилыюго золя или в виде высокодиспергированных частиц.

В последние годы проведен ряд исследований , направленных на изучение механизма действия ПАВ, Результаты этих исследований подтвердили некоторые из высказываемых ранее гипотез. Процесс действия деэмульгаторов на эмульсию весьма сложен, основы его изложены в трудах П. А, Ребиндера и его школы. Для разрушения нефтяной эмульсии деэмульгатор должен разрушить структурно-механический барьер на глобулах воды, образованный эмульгаторами нефти, что возможно в случае введения более поверхностно-активных веществ, чем эмульгаторы. Появление на поверхности раздела более поверхностно-активных веществ приводит к тому, что молекулы-эмульгаторы утрачивают свою прежнюю ориентацию и диспергируются в нефтяной фазе. Эффективными деэмуль-гаторами должны быть ПАВ, растворимые преимущественно в нефтяной фазе.

Ребиндером и его школой развиты представления о структурно-механических свойствах адсорбционных слоев как факторе стабилизации дисперсных систем. Стабилизирующее действие структурно-вязких адсорбционных слоев стабилизатора при столкновении частиц дисперсной фазы обуславливается тем, что высоковязкая прослойка между частицами во время столкновения не успевает выдавиться. При этом делается заключение, что структурно-механический фактор является наиболее сильным фактором стабилизации и носит универсальный характер.

Как указывалось выше, поливиниловый спирт является стабилизатором, который, распределяясь на поверхности раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды, создает структурно-механический барьер, препятствующий сближению частиц. Данные физико-химического анализа смешанного стока после электрообработки в течение 4 мин в однородном поле при напряженности 5 В/см в зависимости от концентрации ионов Са2* и сольвара в исходной дисперсии приведены ниже:

И Добываемая нефть содержит значительное количество воды, механических примесей, минеральных солей Поступающая на переработку нефтяная эмульсия подвергается обезвоживанию и обес-соливанию. Характерными чертами нефтяных эмульсии являются их полидисперсность, наличие суспендированных твердых частиц в коллоидном состоянии, присутствие ПАВ естественного про-исхожде«ия, формирование при низких температурах структурных единиц. По данным в процессе диспергирования капель воды в нефти образуется до триллиона полидисперсных глобул в 1 л 1%-ной высокодисперсной эмульсии с радиусами 0,1—Ш мк, образующаяся нефтяная эмульсия имеет большую поверхность раздела фаз. Высокие значения межфазной энергии обуславливают коалесценцию глобул воды, если этому процессу не препятствует ряд факторов: структурно-механический барьер, повышенные значения вязкости дисперсионной среды. Установлено, что повышению структурно-механической прочности межфазных слоев в модельной системе типа вода - масло - ПАВ способствует добавка частиц глины . Агрегативная устойчивость нефтяных эмульсии обеспечивается наличием в них ПАВ-эмульгаторов нефтяного происхождения: так, эмульгаторами нефтяных эмульсии ромаш-кинской и арланской нефтей являются смолисто-асфальтеновые вещества, а эмульсий мангышлакской нефти — алканы 1144J. интересные результаты об изменении степени дисперсности нефтяных эмульсий в зависимости от рН среды и группового состава нефтей получены в работе . Механизм разрушения нефтяных эмульсий состоит из нескольких стадий: столкновение глобул воды, преодоление структурно-механического барьера между глобулами воды с частичной их коалесценцией, снижение агрегативнои устойчивости эмульсии, вплоть до полного расслоения на фазы. Соответственно задача технологов состоит в обеспечении оптимальных условий для каждой стадии этого процесса а именно: . снижении вязкости дисперсионной среды при повышении температуры до некоторого уровня, определяемого групповым "составом нефти, одновременно достигается разрушение структурных единиц; уменьшении степени минерализации остаточной пластовой воды введением промывной воды; устранении структурно-механического барьера введением определенных количеств соответствующих ПАВ — деэмульгаторов. Для совершенствования технологических приемов по обессоливанию и обезвоживанию нефтей требуется постановка дальнейших исследовании по изучению условий формирования структурных единиц, взаимодействия

их с глобулами воды и влияния структурных единиц на структурно-механический барьер; по выбору эффективных ПАВ — де-эмульгаторов.

Устойчивость этих коллоидных систем против расслоения определяется толщиной сольватной оболочки, образованной из адсорбированных молекул смол, представляющих собой структурно-механический барьер, препятствующий ассоциации.

Тип образующейся эмульсии определяется свойствами эмульгатора. Прочность и устойчивость образовавшейся адсорбционной оболочки являются факторами, определяющими устойчивость эмульсии. Таким образом, эмульгатор снижает поверхностное натяжение на межфазной границе и образует структурно-механический барьер , придающий системе устойчивость. Как следствие отсюда, Банкрофт установил следующее правило:

В состав защитных слоев также входят молекулы дисперсионной среды , поэтому можно сказать, что молекулы эмульгатора гидратированы. Таким образом, на поверхности битумной капли формируется адсорбционно-гидратный слой, который и играет решающую роль в стабилизации системы. Защитная оболочка имеет структуру геля и обладает определенной прочностью на сдвиг, представляя собой структурно-механический барьер.

При оценке остаточного сырья наряду с указанной классификацией следует учитывать, к какой дисперсной системе относится нефтяной остаток. Например, по классификации сырье технологических процессов переработки остатков может быть отнесено к неструктурированной или структурированной дисперсной системе. Для выявления этого следует знать концентрации наиболее склонных к структурированию компонентов, а также показатели, влияющие на структурно-механические свойства остатков .

процесса Добен) до 80% пентанов, а в составе второго до 96% бутанов. После обработки бензином остаток разделялся на деасфальтизат и концентрата смол. Групповой состав остатка и деасфальтизатов оценивался методом жидкостной хроматографии . Как видно из данных табл. 1.8 удаление асфальтенов и смол оказывает эффективное воздействие на реологические свойства и на показатель дисперсности, вычисленной по формуле . На основе этих данных можно сделать вывод о том, что остатки товарной западносибирской нефти обладают лучшими реологическими свойствами и наилучшим показателем дисперсности. Связано это с различным содержанием структурирующихся компонентов , т. е. чем выше их концентрация,тем выше вязкость и ниже показатель дисперсности. Интересен факт экстремального изменения показателя дисперсности по мере удаления асфальтенов и смол.Та"к, для остатков товарной западносибирской нефти показатель Ка по мере утяжеления остатков составляет соответственно 5*6,4-=-6, для ДАО))) этих остатков А"д 5,3-г 8,4-г 11,2, для ДАОц 5 f 6,7-^8,2. Для всех бензиновых деасфальтизатов характерно наивысшее значение показателя дисперсности. Аналогичные зависимости характерны и для остатков арланской нефти. Однако при более низких показателях дисперсности исходных остатков деасфальтизаты остатков этой нефти имеют более высокие значения Кп, чем соответствующие деасфальтизаты остатков западносибирской нефти. Эти данные согласуются с вышеуказанными соображениями о влиянии на показатели дисперсности остатков различного соотношения концентраций асфальтенов, смол, аренов, алканов и циклоалканов. Очевидно, асфальтены и тяжелые смолы остатков арланской нефти являются более структурирующими компонентами, чем соответствующие компоненты остатков западносибирской нефти и удаление их наиболее благоприятным образом сказывается на структурно-механические свойства деасфальтизатов остатков арланской нефти. Для сопоставления с данными анализа, проведенного выше для остатков вакуумной перегонки, в табл. 1.9 представлены данные исследо-

При исследовании межмолекулярных взаимодействий необходимо учитывать расклинивающее давление, направленное под прямым углом к плоскости жидкой пленки и предложенное Б. В. Дерягиным , и структурно-механические силы, определяющие в соответствии с теорией П. А. Ребиндера упру-

При воздействии температуры, нагрузок и других физических факторов смазки не должны изменять коллоидные и структурно-механические свойства . Физическая стабильность в большой степени зависит от совокупности химических п физических превращений в смазках.

За пределами строгой количественной теории Дерягина остались такие факторы устойчивости, как сольватация поверхности частиц и структурно-механические свойства адсорбционных слоев. Один из возможных путей учета сольватации в рамках теории устойчивости предложен Ю. М. Глазманом. По его мнению, электростатическое отталкивание соль-ватированных частиц можно рассматривать с позиций расположения внутренней обкладки двойного ионного слоя на внешней стороне соль-ватного слоя, что равносильно увеличению радиуса действия электростатических сил. Сольватные слои, по определению Дерягина, представляют собой пограничные с дисперсной фазой области среды, обладающие отличными от остальной среды механическими и термодинамическими свойствами.

Ионно-поляризационное взаимодействие в значительной мере опреде- v ляет структурно-механические свойства адсорбционно-сольватной обо- v лочки, так как трудно предположить, что действие межмолекулярных сил твердой поверхности может распространяться на расстояния в несколько микрометров и более. Структурное упорядочение сольватной оболочки было бы незначительным в случае расположения противоионов в непосредственной близости от поверхности дисперсной частицы. Переход от лиофобности поверхности частицы к лиофильности внешних слоев оболочки, имеющих сродство с дисперсионной средой, происходит при активном участии электростатических сил.

ществует прочный коагуляционный каркас. Увеличение концентрации порошка приводит к лавинообразному росту вязкости, а также и структурированности всей системы. Структурно-механические характеристики вяжущего на этом участке определяются свойствами пленок структурированного на минеральном зерне битума. Технологические операции приготовления смеси в этой зоне проводить невозможно.

Оценивать качество смазок по одному или даже нескольким показателям невозможно. Для их всесторонней характеристики используют комплексные методы оценки . Наиболее важны показатели, характеризующие структурно-механические свойства смазок, их стабильность как коллоидных систем и устойчивость к внешним

Образование в нефтяной системе надмолекулярных структур придает ей принципиально иные свойства, отличные от свойств истинных растворов. Так, система приобретает определенные структурно-механические прочностные свойства, неустойчивость и способность к расслоению, что весьма существенно влияет на кинетику многих процессов и качество получаемых нефтепродуктов.

Реологические свойства НДС зависят в первую очередь от ее физического состояния, на которое оказывает влияние соотношение энергий межмолекулярного взаимодействия и теплового движения. Нефтяные дисперсные системы могут находиться в трех физических состояниях: вязкотекучем , высокоэластическом и твердом. Способность к вязкому течению таких продуктов, как битумы, пеки, используют для их внутризаводского транспортирования по трубопроводам. Для НДС характерно высокоэластическое состояние в интервале между температурами стеклования и вязштекучести .

В практике нефтеперерабатывающей промышленности при транспортировании и использовании в различных отраслях продуктов в твердом состоянии учитывают их структурно-механические и другие свойства.