ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Структура нефтяного углерода и его поверхностно-активные свойства в газовой и жидкой средах из "Нефтяной углерод" Все физико-механические свойства таких систем (вязкости, модули, критические напряжения) обусловлены тем, что сложные структурные единицы разделены прослойками неструктурированной жидкости, через которые действуют силы молекулярного притяжения, резко ослабленные расстоянием. [c.34] Различают низкотемпературный физический (обратимый) и высокотемпературный химический (необратимый) процессы струк-турообразования. Принципиальная схема изменения термодинамических свойств системы при кристаллизационном и коагуляционном фазовых переходах приведена на рис. 3. [c.35] Структурированная жидкость приобретает кристаллическое состояние, обусловленное фазовым переходом, схожим с фазовыми переходами первого рода для низкомолекулярных веществ (см. рис. 3, кривая I). Для фазовых переходов первого рода, протекающих при постоянной температуре, характерно скачкообразное изменение удельных ( уд) термодинамических свойств. В отличие от этого при стекловании жидкость превращается в твердое состояние (при низких и высоких температурах) постепенно, по мере достижения системой соответствующей вязкости. [c.35] С целью управления и регулирования сложными физическими и химическими процессами структурообразования нами рассмотрены закономерности перехода нефтяных систем из стабильного в нестабильное состояние. [c.35] В нефтяных системах могут присутствовать высокомолекулярные соединения, имеющие регулярную (парафины — линейную, конденсированные ароматические углеводороды — пластинчатую) и пространственную (асфальтены остаточного происхождения) структуры, склонные к межмолекулярным взаимодействиям. [c.36] ВМС в нефтяной системе, обладая свойствами коллоидных растворов (способность к образованию ассоциатов, коагулированию, диффузионным сопротивлениям при осуществлении физических и химических процессов и др.), имеют специфические особенности (самопроизвольное образование растворов ВМС из ассоциатов, высокая степень устойчивости). [c.36] При низких температурах нефтяные системы могут образовывать обратимые лиофобные золи и гели, если дисперсионной средой являются углеводороды, по отношению к которым твердая фаза нефтяных систем является лиофобной. При средних температурах равновесие может быть сдвинуто в сторону образования истинных высокомолекулярных растворов. Продолжительность периода, когда система находится в молекулярном состоянии, зависит от способности нефтяных систем к образованию новой дисперсной фазы. С повышением температуры системы в результате поликонденсационных процессов образуются карбены и карбоиды — твердые вещества, малорастворимые или нерастворимые ни в чем. Такие нефтяные системы являются типичными необратимыми коллоидными системами. [c.36] В зоне АБ состав дисперсионной среды, ее растворяющая способность, концентрация твердой фазы, соотношение в твердой фазе парафинов и асфальтенов так же, как размер и форма частиц дисперсной фазы, оказывают влияние на кинетику структурирования системы, ее структурно-механическую прочность и устойчивость. При сохранении в этой зоне постоянства структурной вязкости устойчивость системы не изменяется. При повышении температуры системы свойства геля изменяются, изменяется его механическая прочность н система приобретает текучие свойства прн температуре, соответствующей температуре застывания нефтепродукта (точка Б) гель переходит в состояние аномальной жидкости. [c.37] В точке Б система характеризуется критическим (предельным) напряжением сдвига Рб обратимо твердеющей системы. Величина Рб для нефтяных коагуляционных структур зависит от свойств дисперсной системы. [c.37] Если у индивидуальных химических соединений переход из жидкого состояния в твердое, п наоборот, совершается в определенной температурной точке, то у нефтяных многокомпонентных систем из-за постепенного выделения при охлаждении твердых углеводородов (прежде всего парафинов) этот переход менее четок. Предел текучести в этом реологически нестационарном состоянии зависит от длительности выдержки системы в покое. [c.37] При определении температуры застывания нефтепродуктов отсчет начала формирования пространственной структуры производят после выдержки системы при необходимых условиях в течение нескольких минут. [c.37] В зоне БВ структурирующиеся молекулы углеводородов связаны друг с другом в рыхлые ассоциаты, обладающие повышенной подвижностью. Вязкость системы в этой зоне прн данной температуре непостоянна и зависит от объемной концентрации дисперсной фазы (надмолекулярных структур). Высокая дисперсность частиц твердой фазы создает избыток поверхностной энергии поэтому такие системы термодинамически и кинетически неустойчивы и стремятся к расслоению на две фазы. Изменяются также структурно-механические свойства НДС. Все эти стадии отображены на рис. 4. [c.37] Нефтяная дисперсная система в зоне БВ термодинамически неустойчива, имеет пониженную концентрацию твердой фазы, частицы которой склонны к слипанию и коагуляции. [c.37] На участке АВ значение Рб всегда Рв, и расчет прочности вязкопластпчных тел (зона АБ) и аномальных л идкостей (зона БВ) описывается уравнением Бингама — Шведова [78] или степенным законом, предложенным Освальдом. Процессы структурирования и деструктурирования нефтяных дисперсных систем на участке АВ сопровождаются тепловыми эффектами, определяющимися при калориметрических исследованиях и позволяющими судить о величине, скорости образования и разрушения ассоциатов. [c.38] Согласно уравнению Бингама — Шведова, течение нефтепродукта в зоне АБ происходит лишь тогда, когда напряжение сдвига Р превышает предел текучести 0. [c.38] На осповании этого уравнения для характеристики реологической кривой необходимо знать два параметра угол наклона прямой — и величину отрезка, отсекаемого этой прямой па оси напряжений 0. [c.38] При /1=1 — это ньютоновская жидкость чем меньше п, тем система больше отклоняется от состояния ньютоновской жидкости. [c.38] Структурно-механическую прочность на участке АВ регулируют изменением концентрации и соотношения твердых углеводородов, состава и молекулярной структуры жидкой среды, температуры, различных добавок и др. [c.38] Вернуться к основной статье