ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Нефтяные эмульсии из "Химия нефти и искусственного жидкого топлива" Эмульсией называется такая система двух взаимно-нерастворимых или не вполне растворимых жидкостей, в которых одна содержится в другой во взвешенном состоянии в виде бесчисленных микроскопических капелек. Жидкость, в которой распределены эти капельки, называется дисперсной средой, а вторая жидкость, распределенная в дисперсной среде, называется дисперсной фазой. [c.88] При движении нефти в буровых скважинах она весьма интенсивно перемешивается с буровой водой. В различных стадиях переработки нефть и ее погоны (например, при щелочной очистке) также тесно соприкасаются с водой. В этих случаях часто образуются стойкие нефтяные эмульсии, что, конечно, затрудняет или даже делает невозможными дальнейшую переработку или использование нефти. [c.88] Расслаивание нефтяных эмульсий на два резко разграниченных слоя воды и нефти в естественных условиях иногда наступает по истечении весьма длительного времени, В литературе описаны эмульсии, не разрушавшиеся годами. Однако чаще всего происходит частичное расслаивание, после которого между слоями воды и нефти остается промежуточный эмульсионный слой. Стойкие эмульсии по внешнему виду представляют собой густые мазеобразные массы от светложелтого до темного цвета. [c.88] Эмульсии, образовавшиеся после водно-щелочной промывки нефтепродукта, иногда имеют почти белый сметанообразныи вид. Вязкость эмульсий намного выше вязкости и воды, и нефти. [c.88] Нефтяные эмульсии чаще всего представляют собой эмульсхш типа вода в нефти , в которых дисперсной средой является нефть, а дисперсной- фазой — вода. Такая эмульсия является гидрофобной в воде она всплывает, а в бензине, бензоле и другом подобном растворителе равномерно распределяется (диспергируется). [c.88] Образование стойких эмульсий тесно связано с молекулярно-поверхностными явлениями. [c.89] Если мы имеем две соприкасающиеся фазы, различающиеся типом молекул (наиример, нефть — воздух, нефть — вода и т. д.), то поверхность раздела фаз характеризуется наличием свободной поверхностной энергии. Молекулы, находящиеся во внутренних слоях фазы, испытывают, очевидно, воздействие (притяжение) со стороны других молекул, одинаковое по всем направлениям, и таким образом эти внутримолекулярные силы компенсируются. Иначе обстоит дело в поверхностном слое. На его молекулы воздействуют только молекулы данной фазы, находящиеся непосредственно под поверхностным слоем, а молекулы другой фазы воздействуют уже с другой, значительно меньшей силой. [c.89] Это и приводит к некоторому избытку энергии у поверхностных молекул по сравнению с энергио молекул, находящихся внутри фазы в том же объеме. Поскольку потенциальная энергия любого вида всегда стремится к минимуму, жидкость будет стремиться уменьшить свою поверхность, т. е. принять форму шара. [c.89] Поверхностный слой жидкости можно рассматривать, следовательно, как очень тонкую упругую натянутую пленку, которая стремится сократиться, так как равнодействующая всех междумоле-кулярных сил данной фазы, действующих на поверхностную пленку, перпендикулярна к новерхности раздела фаз и направлена внутрь жидкости. Поэтому жидкость всегда будет сопротивляться увеличению своей поверхности. [c.89] с которой жидкость сопротивляется увеличению своей новерхности, называется поверхностным натяжением (сг). [c.89] Величина поверхностного натяжения данной жидкости зависит от ее природы (величины и строения ее молекул), свойств соприкасающейся с пей другой фазы и температуры (с повыщением последней величина а уменьшается). [c.89] Поверхностное натяжение Iieфтeпpoдyктoв и углеводородов на границе с воздухом и водой колеблется в пределах 20—50 дн1см. Отмечено, что ароматические углеводороды характеризуются меньшей величиной а, чем парафиновые того жо молекулярного веса. [c.89] При переходе от низкомолекуляриых нефтепродуктов к высокомолекулярным их поверхностное натяжение на границе с воздухом повышается, а на границе с водой, наоборот, понижается. [c.89] Опыты показывают, что добавление некоторых веществ к чистым нефтепродуктам вызывает понижение их поверхностного натяжения на границе с В0Д011.1 Вещества, способные понижать поверхностное натяжение, называются поверх ностно-ак-т 1 в н ы м и. Характерной особенностью поверхностно-активных веществ является то, что молекула их состоит, как правило, из углеводородного радикала (гидрофобная часть молекулы) и какой-либо полярной группы (гидрофильная часть молекулы). Таким образом, эти вещества обладают полярным характером. [c.90] Понижение поверхностного натяжения двухфазной жидкой системы на границе ра.здела фаз в результате воздействия полярных веществ объясняется тем, что добавленное вещество распределяется неравномерно в том компоненте системы, который является по отношению к нему растворителем. Концентрация его у поверхности раздела фаз будет более высокой, чем во всем объеме растворителя. Иными словами, добавленное полярное вещество будет адсорбироваться поверхностным слоем растворителя, и тем самым понижать его поверхностную энергию. В результате этого на границе раздела фаз образуется адсорбционный слой, который можно рассматривать как пленку молекул поверхностно-активного вещества на поверхности растворителя. [c.90] Всякая эмульсия, в том числе и нефтяная, может образоваться только тогда, когда механическое воздействие (перемешивание) на смесь двух взаимно-нерастворимых жидкостей будет вызывать диспергирование, т. е. дробление жидкости на очень мелкие капельки. Ясно, что чем меньше поверхностное натяжение на поверхности раздела фаз, тем легче будет происходить указанное диспергирование, т. е. увеличение поверхности ншдкости, так как оно будет требовать меньшей затраты работы. [c.90] Однако после перемешивания двух чистых, нерастворимых друг в друге жидкостей стойкость (стаби.льность) полученной эмульсии будет невелика. Во-первых, вследствие разности плотностей, более тяжелая жидкость будет оседать на дно, и таким образом будет происходить расслаивание. При этом, согласно закону Стокса, чем больше разность плотностей, чем крупнее капельки дисперсной фазы и чем меньше вязкость дисперсной среды, тем скорость расслаивания будет больше. Во-вторых, капелькг дисперсной фазы, сталкиваясь друг с другом, будут объединяться в более крупные капли, что тоже будет способствовать разрушению эмульсии. Только в случае очень высокой степени дисперсности, когда диаметр капелек измеряется десятыми до.пями микрона, разрушение такой эмульсии становится затруднительным. [c.90] Следовательно, при очень малых скорость отстаивания дисперсной фазы будет мала, т, е. эмульсия будет относительно стойкой. [c.91] Из сказанного следует, что одно механическое диспергирование, 1 ак правило, не может создавать условий для получения стойкой, нерасслаивающейся эмульсии. [c.91] Это вполне объяснимо и с термодинамической точки зрения. При дроблении капель на более мелкие растет их поверхность, а следовательно, и междуфазовая поверхностная энергия. Последняя, как мы видели, всегда стремится к минимуму. Из этого вытекает, что эмульсия представляет собой неустойчивую систему, стремя-мдуюся к измонегатю своего состояния. [c.91] Вернуться к основной статье