ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Выделение и исследование смолисто-асфальтеновых веществ из "Химия нефти" По современным представлениям нефть и нефтепродукты являются сложными растворами высокомолекулярных соединений, склонных в определенных условиях к ассоциации, в низкомолекулярных, не структурирующихся в данных условиях соединениях. В состав тяжелой части нефти кроме углеводородов входят смолы и асфальтены, а продукты переработки нефти кроме них содержат карбены и карбоиды. Тяжелые нефти, различные нефтяные остатки — гудроны, асфальты, крекинг-остат-ки, экстракты масляной очистки, тяжелые топлива и битумы представляют собой дисперсные системы, в которых роль дисперсной фазы выполняют асфальтены, карбены, карбоиды, а дисперсионной средой служат углеводороды и смолы. [c.209] Под действием сил межмолекулярного взаимодействия в нефтяных системах возможна ассоциация составляющих ее молекул, приводящая к образованию надмолекулярных структур. В сложных по составу многокомпонентных нефтяных системах происходят коллективные взаимодействия молекул низ-ко- и высокомолекулярных соединений, что приводит к формированию так называемых сложных структурных единиц (ССЕ). Образование ассоциатов в основном вызывается силами Ван-дер-Ваальса, однако возможно и слабое химическое взаимодействие между молекулами за счет образования водородных связей. Увеличение склонности к ассоциации смолистых веществ связано и с возрастанием количества полярных групп и повышением суммарного содержания в них гетероатомов (5, N, О). [c.210] ССЕ является дисперсной частицей системы. Она представляет собой элемент структуры преимущественно сферической формы, способный к самостоятельному существованию в данных условиях. [c.210] В составе ССЕ различают внутреннюю область (ядро) и сольватную оболочку, окружающую ядро. Внутренняя область ССЕ представлена надмолекулярной структурой, состоящей из молекул, наиболее склонных к ассоциации. Это могут быть асфальтены, асфальтено-карбоидные ассоциации. В нефтяных остатках ядром дисперсной системы являются асфальтены. В нефтяных дисперсных системах не существует резкой границы между дисперсной фазой и дисперсионной средой, так как между ними находится сольватная оболочка ядра. Сольватная оболочка компенсирует избыточную свободную поверхностную энергию ядра. [c.210] Размеры частиц нефтяных дисперсных систем (НДС) различны, т. е. системы являются полидисперсными. Рентгеновскими исследованиями установлено, что в нефти присутствуют частицы размерами от 2,3 до 12 нм. [c.210] Наиболее склонны к формированию ассоциатов асфальтены и смолы. На их склонность к ассоциированию оказывает существенное влияние содержание в них ароматизированных фрагментов. Наименее ароматизированные смолы преимущественно находятся в диспергированном состоянии в дисперсионной среде, а более ароматизированные, имеющие и более высокие значения молекулярных масс, концентрируются в сольватном слое структурных единиц с ядром, состоящим из ассоциатов асфальтенов. При избыточном содержании асфальтенов и малой растворяющей способности дисперсионной среды, они составляют дисперсную фазу, а при низком содержании асфальтенов нефтяные остатки приближаются к истинным растворам (содержание асфальтенов 0,006—0,6 %). Схематично строение ССЕ представлено на рис. 6.1. [c.210] Наиболее эффективные методы исследования дисперсных систем — оптические и основанные на дифракции и интерференции пучка электронов, нейтронов и рентгеновских лучей. Для исследования структуры жидкости наиболее подходит рентгеновское излучение. Используют также электронные методы (в частности кондуктометрию), методы фракционирования (дробное осаждение, ступенчатую экстракцию, гель-проникающую хроматографию). Сочетание методов фракционирования с методами физико-химического анализа позволяет получать более полные сведения о строении ССЕ. [c.211] Среди значительного числа электронных методов, основными достоинствами которых являются высокое быстродействие и большая точность, наибольшее распространение получил кондуктометрический метод дисперсионного анализа, разработанный в 1953 г. в США Коултером. Исследование нефтяных дисперсных систем (НДС) этим методом позволяет определить размеры дисперсных частиц и их распределение по размерам. Знание этих данных необходимо для прогнозирования поведения НДС при хранении, эксплуатации и переработке. [c.211] Высокая степень дисперсности асфальтенов в нефтяных дисперсных системах (НДС) создает избыток поверхностной энергии, вследствие чего такие системы термодинамически неустойчивы и стремятся к расслоению на две фазы. [c.211] Однако нефтяные дисперсные системы могут в значительной мере отличаться коллоидной устойчивостью, склонностью к коагуляции, расслаиванию, образованию осадков. Эти характеристики необходимо знать при подборе сырья для технологических процессов, приготовлении товарных продуктов (компаундировании). [c.211] В СССР разработано несколько методов, позволяющих оценить сравнительную коллоидную устойчивость НДС при обычных и повышенных температурах. [c.212] Методы определения агрегативной устойчивости нефтяных остатков при обычных температурах обычно связаны с центрифугированием образцов, разбавленных растворителями (смеси гептана с толуолом). [c.212] Поступающие от датчика импульсы напряжения усиливаются, сортируются дискриминатором и фиксируются счетчиком. Дискриминатор пропускает импульсы на счетчик только в том случае, если их амплитуда превышает порог дискриминации. Проведя несколько циклов счета на разных порогах дискриминации, можно получить интегральную кривую распределения частиц по размерам. [c.213] Для перевода делений шкалы дискриминатора в единицы объема (мкм ) или эквивалентного диаметра (мкм) частиц проводят калибровку с помощью частиц известного размера. Для этого обычно используют латексы, представляющие собой суспензию сферических частиц полистирола или поливинил-толуола. [c.213] Из водных электролитов наиболее часто употребляют 1 %-й раствор хлорида натрия или лития. В качестве растворителей в неводных электролитах применяют диметилформамид, изопропиловый, этиловый, метиловый, бутиловый спирты, метилэтилкетон, ацетон, трихлорэтилен, хлороформ и др. Источником ионов в таких электролитах служат хорошо растворимые соли, чаще всего тиоцианат аммония или калия. [c.213] Имеюшийся в счетчике Коултера осциллоскоп позволяет осуществлять контроль за правильностью работы прибора (рис. 6.3). [c.214] Кондуктометрический метод дисперсного анализа может применяться в диапазоне дисперсности от 0,3 до 800 мкм. Скорость счета и измерения достигает 10 тыс. частиц в 1 с, время анализа не превышает 15 мин. Этот метод позволяет определять ничтожные концентрации частиц, отличается высокой точностью и хорошей воспроизводимостью результатов. [c.214] Во избежание искажения результатов необходим постоянный контроль за чистотой отверстия датчика. Некоторые приборы имеют оптическую систему, проектирующую увеличенное изображение отверстия датчика на экран, что облегчает этот контроль. [c.214] Расчетным путем определяют средние диаметры частиц арифметический, массовый, геометрический и т. д. [c.214] Обработка результатов наблюдений описана в инструкции к приборам. Счетчик позволяет определить время счета, объем прошедшей суспензии (эмульсии), общее число частиц, объемное (массовое) и численное распределение частиц по размерам. [c.214] Вернуться к основной статье