ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коллоидно-дисперсные свойства из "Технология первичной переработки нефти и природного газа Изд.2" Учение о дисперсном состоянии веществ берет свое начало от первых трудов (1955 - 58 гг.) акад. П.А.Ребиндера. Нефтяные дисперсные системы (НДС), изучение которых началось с 60-х годов проф. З.И.Сюняевым и сотр., относятся к разбавленным системам (в отличие от таких высококонцентрированных систем, как пасты, порощки, бетоны и др.). [c.165] В общей классификации дисперсных систем (табл. 3.2) НДС занимают существенное место и включают по крайней мере 8 типов. [c.165] Кроме перечисленных двойных НДС могут существовать также тройные, например газ-твердое тело-жидкость в добываемой из недр нефти или газ-жидкость-твердое тело в добываемом из недр попутном газе. [c.165] По степени устойчивости все НДС делят на две группы -обратимые и необратимые. [c.166] Обратимые НДС - это системы, образующиеся в результате физических превращений (образование кристаллов парафина, пузырьков пара при кипении, ассоциатов смол и асфальтенов), которые путем внешних воздействий (изменением температуры, давления или добавкой растворителя) можно вернуть в первоначальное состояние растворов. [c.166] Необратимые НДС - это системы, образующиеся в результате химических превращений с образованием дисперсной фазы, которую внешними воздействиями вернуть в растворенное состояние нельзя (выпадение карбоидов, образование кокса или сажи). [c.166] Формирование дисперсной фазы в НДС обусловлено различной склонностью углеводородов к межмолекулярным взаимодействиям. [c.166] Все углеводородные и гетероатомные соединения нефти могут находиться в молекулярном и ассоциированном состоянии. [c.166] В молекулярном состоянии (истинные растворы) они характеризуются только химическими связями атомов в молекуле, которые зависят от расстояний между атомами в молекуле. Энергия этих связей составляет примерно 330 - 800 кДж/моль для различных типов углеводородов и связей. [c.166] В ассоциированном состоянии молекулы подвержены суммарному воздействию химических и физических взаимодействий. Природа физических межмолекулярных взаимодействий (ММВ) - это силы Ван-дер-Ваальса, образование комплексов и радикально-молекулярное взаимодействие. Основные из них силы Ван-дер-Ваальса - взаимодействие между двумя полярными молекулами, т. е. ориентационные силы (энергия такого взаимодействия снижается с ростом температуры), и взаимодействие между дипольной молекулой и другой, в которой диполь наводится первой, т. е. индукционные силы (это взаимодействие не зависит от температуры). [c.166] Из сказанного можно заключить, что в создании дисперсной фазы (ассоциатов) решающая роль принадлежит высокомолекулярным соединениям, энергия взаимодействия которых на 1 - 2 порядка выше, чем у низкомолекулярных. [c.167] К высокомолекулярным относят обычно парафиновые углеводороды с числом атомов углерода выше 30, способные к образованию ассоциатов (кристаллов) при обычных температурах (О - 40 °С). Кроме того, к высокомолекулярным относят полициклические, ароматические и нафтеноароматические соединения, смолы и асфальтены. [c.167] При концентрациях выше концентраций насыщения высокомолекулярные соединения нефти образуют ассоциаты, являющиеся первой стадией структур, называемых надмолекулярными. Это первичные единицы НДС. Они могут быть упорядоченными (кристаллы парафина) или неупорядоченными (ассоциаты асфальтенов и карбоидов). [c.167] Формирование надмолекулярных структур связано с условиями системы. Так, при относительно низких (до 300 °С) температурах формируются физические ассоциаты, как упорядоченные (кристаллические), так и неупорядоченные (пузырьки пара, асфальтеновые ассоциаты). [c.167] При температурах 300-450 °С формируются физикохимические ассоциаты, в образовании которых большая роль принадлежит смолам и асфальтенам (физические асфальтеновые ассоциаты, химические ассоциаты типа карбенов и карбоидов). [c.167] При температурах выше 450 °С формируются только химические комплексы типа пеков, кокса, сажи. [c.167] Изменение внешних условий способно менять степень дисперсности НДС. [c.167] Наименьшее количество надмолекулярной структуры, которое при данных условиях способно к самостоятельному существованию, называют зародышем или ядром. Вокруг зародышей всегда существует определенный переходный слой между ними и дисперсионной средой, который называют сольватной оболочкой. [c.167] Формирование ССЕ придает НДС новые свойства, влияющие на технологию добычи и переработки нефти. При добыче нефти нерегулируемые процессы формирования ССЕ (за счет выпадения кристаллов парафина, образования ассоциатов асфальтенов, выделения газовых пузырьков) снижают нефтеотдачу пласта. [c.168] При транспорте и хранении нефти те же процессы ведут к выпадению осадков и забивке труб и резервуаров, а при переработке нефти - к расслоениям, отложениям на теплопередающих поверхностях и на катализаторах. [c.168] Вернуться к основной статье