ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Факторы, влияющие на разделение пенным методом из "Новейшие достижения нефтехимии и нефтепереработки том 7-8" Для хорошего разделения пенным методом необходимо, чтобы пена была стабильной (т. е. чтобы пена не разрушалась вскоре после ее образования), поскольку для диффузии поверхностно-активного вещества и концентрирования его на поверхности раздела газ — жидкость требуется определенное время [1, 3]. Если пена нестабильна, то поверхность быстро разрушается, активные соединения снова переходят в ядро жидкости, и концентрирования в пенном слое не происходит. Стабильность пены зависит от многих факторов некоторые из них связаны со свойствами очищаемого раствора другие — с применяемой аппаратурой. Дальше будут рассмотрены свойства растворов, влияющие на стабильность пены. Следует отметить, что стабильность пены крайне редко зависит только от одного фактора как правило, она определяется совместным действием нескольких факторов. [c.133] Концентрация растворенного вещества. Стабильность пены на обоих концевых участках кривой зависимости между ценообразованием и концентрацией поверхностно-активного вещества равна нулю [371. Следовательно, ни чистая жидкость, ни насыщенные растворы сколько-нибудь значительно не пенятся. Исключением являются моющие средства вследствие образования мицелл их насыщенные растворы образуют стабильные пены. [c.134] Долгое время считали, что чистые жидкости (например, вода) Способны пениться, однако было показано, что фактически пенообразование в них обусловлено присутствием весьма малых количеств примесей. Зависимость стабильности пены от концентрации изучена для растворов различных типов [10]. [c.134] Стабильность пены измеряли стандартным методом встряхивания. В мерный цилиндр емкостью 100 мл наливали 50 мл испытуемой жидкости, цилиндр закрывали плотной при-шлифэзанной стеклянной пробкой и встряхивали в течение 15 сек на трясучке с размахом около 76 см и со скоростью 2 качания в 1 сек. Стабильность пены оценивали по времени от момента окончания опыта до полного ее разрушения. [c.134] Оказалось, что, как правило, стабильность пены зависит от наклона кривой поверхностное натяжение — концентрация йу/йх и от концентрации X поверхностно-активных веществ. Для данной системы стабильность пены была низкой при весьма разбавленных растворах даже в условиях высоких значений йу/йх. Следовательно, для получения стабильной пены помимо правильно выбранного значения йу/йх требуется присутствие достаточного количества поверхностно-активных веществ, обеспечивающего образование стабильных пузырьков. Эти выводы отчетливо видны из рис. 28. [c.134] Однако в случаях, когда растворы близки к насыщению (например, 1 % патентованного голубого в воде) и йу/йх близко к нулю, стабильность пены значительно снижается. [c.134] Стабильность пены измеряли также на дисперсиях деасфальтизата в бензоле — как с добавлением, так и без добавления асфальтенов. Как правило, стабильность пены в подобных углеводородных системах была значительно ниже, чем в водных средах. Вместе с тем было обнаружено, что максимальная стабильность пепы достигается в точке, соответствующей минимальному поверхностному натяжению (см. рис. 8). [c.134] Чтобы противостоять механическим ударным воздействиям, которые фактически сводятся к более или менее локальному увеличению или сокращению поверхности, поверхностное натяжение плеики должно при локальном увеличении поверхности возрастать, а при локальном сокращении снижаться, причем эти изменения поверхностного натяжения должны протекать достаточно медленно, чтобы перекрывать внезапные кратковременные нарушения. Чтобы сохраняться при наличии постоянной разности напряжений в различных участках, пленка не должна разрушаться под действием небольших различий поверхностного натяжения на разных участках поверхности. Чистая жидкость, поверхностное натяжение которой постоянно, не обладает такой способностью растворы же поверхностно-активных веществ полностью удовлетворяют этому требованию. [c.135] Гиббсовская эластичность позволяет также понять, почему стабильность пены, приготовленной из жидкости, которая содержит не обладающие поверхностной активностью вещества, обычно меньше, чем пены растворов, содержащих поверхностно-активные вещества. Неактивные вещества, например хлористый натрий, повышают поверхностное натяжение воды только на несколько дин на 1 см, в то время как высокоактивные вещества могут повышать его весьма значительно, иногда на 50 дин/см. Поскольку максимальная возможная восстанавливающая сила равна разности поверхностного натяжения вспениваемой жидкости и чистого растворителя, пены, образуемые неактивными веществами, не обладают способностью противостоять деформации в такой же мере, как образуемые поверхностно-активными веществами. [c.135] Вязкость и температура. В стабильной пене отдельные пузырьки газа не коалесцируют и не исчезают они в течение длительного времени разделены тонкой пленкой жидкости. Высокая вязкость жидкости, образующей тонкие пленки между пузырьками газа, способствует повышению стабильности пены. Чем выше вязкость пленок, тем лучше поглощается и рассеивается энергия ударов и тем меньше скорость сближения пузырьков в результате затрудняется их коалесценция, и, следовательно, увеличивается продолжительность их жизни. [c.135] Как указывалось выше, вязкость жидкости должна быть достаточно высокой для уменьшения числа столкновений и коалесценции пузырьков. С другой стороны, очень вязкие жидкости не пенятся, вязкость таких жидкостей необходимо снизить путем повышения температуры вспенивания или применением разбавителей. [c.135] Как показал опыт, при высоких температурах стабильность пены резко снижается. Возможно, что при этих температур ах вязкость жидкой пленки в пене настолько низка, что она уже не может препятствовать коалесценции пузырьков. Влияние температуры на стабильность пены локазано в табл. 10. [c.135] Влияние стабильности пены на эффективность пенного разделения доказывается тем, что максимальное концентрирование белка бычьей сыворотки в пене достигается в изозлектрической точке, т. е. при значении pH, при котором белок обладает максимальной поверхностной активностью. С увеличением или снижением pH степень концентрирования падает [63]. [c.136] В предшествующих разделах рассматривались свойства раствора, влияющие на стабильность пены. Далее будут рассмотрены некоторые влияния аппаратуры на стабильность пены. [c.136] Удельная поверхность и диспергирование газа. При тонком диспергировании газа в жидкости образуются более мелкие пузырьки и, следовательно, более стабильные пены. Два одинаковых образца водного раствора патентованного голубого красителя (0,1%-ного) вспенивали раздельно в колонке диаметром 25 ми. Для диспергирования газа в одном опыте применяли прядильную фильеру с отверстиями диаметром 0,05 мм, а а в другом — пористую стальную пластинку с отверстиями 0,01 мм. При применении пористой пластинки с числом отверстий в 25 раз большим, чем в фильере, получалась стабильная и значительно более объемистая пена. Степень концентрирования в пенной фазе в этом случае были примерно в 10 раз больше, чем при диспергировании газа фильерой. [c.136] Эти наблюдения полностью согласуются с выводами, основанными на изменении свободной энергии поверхности. С увеличением удельной поверхности стабильность пленки возрастает вследствие резкого увеличения продолжительности жизни пузырька, обратно пропорциональной квадрату диаметра [61]. [c.136] Влияние расхода газа и вязкости раствора на высоту пенной фазы. [c.137] При подъеме пузырьков содер кащаяся в них жидкая фаза стекает вниз, обогащая жидкостью пенную фазу. Массопередача, происходящая при подъеме пузырьков навстречу стекающей жидкости, представляет собой в действительности многоступенчатый противоточный процесс, аналогичный происходящему в насадочных и распылительных колоннах. Стекающая жидкость играет роль внутреннего орошения пены, создавая таким образом многоступенчатый многократный контакт фаз. [c.137] Был проведен ряд опытов для определения максимальной высоты пенной фазы, получаемой для различных сред при различном расходе газа. Под высотой пены к подразумевается разность между уровнем верха пенной фазы и уровнем жидкости до начала пенообразования. Согласно опубликованным данным [23], высота пены Л при установившемся режиме зависит от расхода газа. В пределах, обусловленных свойствами вспениваемой жидкости, высота пены Н пропорциональна линейной скорости газа. Опыты, проводившиеся в пенной колонке диаметром 22 лш на смеси нефти месторождения Бачакеро (Венесуэла) и варсол (углеводородного бензина-растворителя) в соотношении 1 3, дали следующие результаты. [c.137] Вернуться к основной статье