ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Устойчивость и структурно-механическая прочность нефтяных дисперсных систем из "Нефтяной углерод" Физическое и химическое агрегирование в нефтяных углеводофод-ных системах существенно сказывается на многих физико-химических и эксплуатационных свойствах нефтепродуктов. Исследованию регулирования устойчивости и структурно-механической прочности нефтяных дисперсных систем стали уделять большее внимание благодаря работам, посвященным этим явлениям [47, 79, 84, 123]. [c.138] Зависимость фактора устойчивости крекинг-остатка западносибирской (1) и мангышлакской (2) нефтей от концентрации а-метилнафталина. [c.139] Следовательно, по мере снижения атомного отношения Н С и увеличения числа колец в ароматической структуре второго компонента в дисперсионной среде равновесие сдвигается в сторону повышения устойчивости системы. Поэтому не случайно даже при небольших добавках (8,0%) второго компонента — смол, выделенных из гудрона арланской нефти,—удерживающая способность н-гептана существенно возрастает (рис. 35). Была проведена [84] оценка устойчивости нефтяных дисперсных систем в лабораторных условиях по фактору устойчивости. Фактор устойчивости (Ф) характеризует способность нефтяной дисперсной системы сохранять в течение определенного времени одинаковое в каждой точке системы распределение частиц асфальтенов и представляет собой отношение концентрации асфальтенов, устанавливающейся за время т, в двух слоях, отстоящих друг от друга на определенном расстоянии, в направлении сил осаждения. [c.139] Устойчивость НДС обычно исследуют, когда частицы дисперсной фазы находятся в свободнодисперсном состоянии. Структурномеханическая прочность НДС, по которой оценивают способность структурированных жидкостей сопротивляться разрушению образовавшихся структур поя действием внешних сил, определяется в свободно- и связаннодисперсном состоянии. Эти состояния обусловливают различную степень вязкости системы. В структурированных жидкостях, к которым относятся высокопарафинистые и асфальто-смолистые остатки, вязкость системы зависит от условий течения. При скорости сдвига выше некоторого предельного значения (момент перехода НДС из связанноднсперсного в свободнодисперсное состояние) вязкость аномальной жидкости резко снижается. Поэтому, изучая течение и деформацию нефтяных остатков, можно различными приемами (изменением состава остатков, механическими способами и т. д.) регулировать их структурно-механическую прочность. [c.140] Зиннуров [47] исследовал реологические состояния нефтяных дисперсных систем на ротационном вискозиметре Реотест-2 . На рнс. 37 изображены кривые текучести трех видов крекинг-остатков в зависимости от температуры в логарифмических координатах. При температурах около 40°С крекинг-остатки мангышлакской и котур-тепинской нефтей обладают явно аномальными свойствами, которые при температурах выше 60 °С исчезают. [c.140] Нефтяные остатки первичного и вторичного происхождения в зависимости от их состава изменяют свои вязкостные свойства от скорости деформации не одинаково. В процессе термического крекинга прямогонных нефтяных остатков в системе увеличивается соотношение асфальтены парафины. Одновременно возрастает растворяющая сила среды, что приводит к снижению доли структурированных асфальтенов в системе при этом, в соответствии с уравнением (4), происходит снижение вязкости остатков в тем большей степени, чем выше температура процесса (см. рис. 37). Более резкое снижение вязкости остатков мангышлакских нефтей в зависимости от скорости деформации объясняется более высокой концентрацией в них парафинов, чем в остатках котур-тепинских нефтей. В области высокомолекулярных растворов (при 80 °С и выше) вязкости крекинг-остатков обоих видов нефтей сближаются (см. рис. 37) и мало зависят, как и следовало ожидать, от скорости деформации. [c.140] Влияние содержания асфальтенов в крекинг-остатке сернистой нефти на его вязкость изучалось путем добавления в систему концентрата асфальтенов (асфальтита). Результаты экспериментов приведены в полулогарифмических координатах (рис, 38), Из рисунка видно, что при низких концентрациях (до 10% асфальтита) ]gil в зависимости от температуры имеет два участка. При низких температурах ( 60°С) остатки в этих условиях находятся в структурированном состоянии, при более высокой температуре они переходят в состояние ньютоновской жидкости. Однако в интервале концентраций добавляемого асфальтита 10—35% система имеет предел, выше которого она даже при высоких температурах не может переходить в состояние ньютоновской жидкости из-за низкой растворяющей силы среды. [c.141] С повышением растворяющей силы среды можно значительна увеличить количество добавляемого в систему асфальтита — при этом система сохраняет свою лиофильность. Если асфальтит добавлять в дистиллятный крекинг-остаток, то, как показывают эксперименты, система сохраняет способность переходить в состояние ньютоновской жидкости при более значительных количествах добавки. [c.141] Между началом отверждения коксующейся массы и началом перехода частиц дисперсной фазы в необратимое состояние имеется яериод Лт, длительность которого зависит от природы сырья и внещних условий (температура процесса). Температуру начала перехода частиц дисперсной фазы в необратимое состояние можно подсчитать, принимая г оо. Эта величина составляет 367 °С и практически совпадает с данными, приведенными в работе [87]. С повыщеннем температуры процесса конечные значения т тем меньше, чем выше температура системы. [c.142] На рис. 39 приведена зависимость напряжения сдвига от длительности коксования асфальтита, полученного в процессе бензиновой деасфальтизации гудрона арланской нефти. При нагреве асфальтита до 400 °С (кривая 6) его напряжение сдвига постепенно уменьшается до минимального уровня, регистрируемого прибором, и сохраняется без изменения в течение 90—100 мин, исключая время, пошедшее на разогрев. Затем напрял ение сдвига коксующейся массы увеличивается по экспоненциальной зависимости от длительности выдержки. С повышением температуры термообработки интервал минимального напряжения сдвига резко сокращается. После полного размягчения начинается участок интен-500 сивного коксообразования. [c.142] Как видно из рис. 39, разница температур между началом от- ОО верлсдения и началом зародыше-образования (Лт) составляет при. п 400 С около 40 мин, снижаясь до I 5—7 мнн при 500 С. [c.142] Способы регулирования устойчивости и структурно-механической прочности нефтяных остатков в крупнолабораторном масштабе исследовали на установке, изображенной на рис. 40, при высокотемпературном нагреве различных видов сырья. Устойчивость и структурно-механическую прочность нефтяных остатков регулировали изменением состава (поверхностной активности) дисперсионной среды — добавлением в систему ароматизированных продуктов [112] или парафинов [19]. [c.143] Результаты опытов по высокотемпературному нагреву нефтяных остатков на пилотной установке и значения т приведены в табл. 14. [c.143] В соответствии с теоретическими предпосылками наименьшее время до начала интенсивного повышения давления на входе в змеевик наблюдалось для продуктов вторичного происхождения, обладающих наибольшей склонностью к расслоению. Однако экстракт с установки дуосал и 47%-ный остаток арланской нефти при тех же условиях по крайней мере в течение 7 ч не образовывали кокссютложений. Полученные результаты противоречат представлениям, распространенным среди некоторых нефтепереработчиков. [c.143] На аналогичной установке были проведены опыты [19] по исследованию устойчивости остатков арланской нефти в чистом виде и с дабавкой в систему парафина, выделенного из масляных фракций смеси туймазинской и шкаповских нефтей. Из табл. 14 видно, что при удалении асфальтенов из гудрона арланской нефти устойчивость остатков повышается весьма сушественно. При добавлении в гудрон арланской нефти 5 и 10% парафина пробег установки уменьшается в 3—6 раз. Для такого уменьшения пробега установки в деасфальтизат гудрона требуется добавить парафинов более 307о. Таким образом, совместное присутствие асфальтенов и парафинов в наибольшей степени вызывает снижение пробега установки, что согласуется с теоретическими представлениями. Полученные в лаборатории результаты полностью подтвердились в промышленных условиях. [c.145] Выход и качество сажи в значительной степени зависят от состава и структуры сырья, его однородности. При наличии в сажевом сырье асфальтеноподобных веществ система становится неустойчивой, что оказывает влияние на фазовые переходы и на процесс сажеобразования. [c.145] Полициклические ароматические углеводороды, находящиеся в газовой фазе в виде ССЁ, в результате термокоиденсации превращаются в сажевые частицы, асфальтены в этих условиях образуют углеродистые вещества (грит), которые по структуре и размерам частиц отличаются от сажи. Присутствие таких углеродистых веществ в саже весьма нелселательно. [c.145] Поэтому и перед исследователями сажевого сырья стоит задача регулирования устойчивости нефтяных дисперсных систем, используемых для получения сажи. [c.145] Таким образом, фазовые переходы в низко-, средне- и высокотемпературной области в нефтяных многокомпонентных системах влияют весьма существенно на многие процессы нефтепереработки и должны быть тщательно изучены. [c.145] Вернуться к основной статье