Фазовые превращения в нефтяных системах

На(/ичие в нефтяных системах структурных фазовых переходов является надежно установленным фактом. Несмотря на возрастающее число публикаций по этой теме [1, 2, 4, 5 и др.], механизмы фазовых превращений, происходящих при термической переработке НДС, изучены недостаточно. Поэтому с точки зрения рационального использования сырья и выбора оптимальных технологических режимов необходимо детально исследовать динамику эволюции надмолекулярных структур НДС в широком интервале варьирования технологических параметров. [c.3]

ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В НЕФТЯНЫХ СИСТЕМАХ [c.54]

Описанные выше фазовые переходы в полной мере характерны и для органических соединений. Наиболее очевидным является тот факт, что каждое индивидуальное органическое соединение имеет два собственных фазовых перехода I рода температуру плавления Т я и температуру кипения Ткип- Поскольку нефтяные системы являются сложными смесями углеводородных соединений, при изменении внешних условий для них характерен ряд следующих фазовых превращений переход из одной кристаллической модификации в другую, растворение одной фазы в другой, насыщение или пересыщение одной фазы другой. [c.54]

Развитие теории регулируемых фазовых переходов связано с созданием теоретических основ и рассмотрением прикладных аспектов физико-химической механики нефтяного сырья, разработкой оригинальных методик анализа и совершенствованием инструментальной базы в этой области. При этом представляется перспективным разработка новых инструментальных методов анализа для подробного изучения поведения нефтяных систем, с последующим аналитическим описанием происходящих в них превращений в процессах добычи, транспорта, переработки, хранения и эксплуатации. Применение принципов теории регулируемых фазовых переходов в нефтяных системах позволяет, наряду с интенсификацией технологических процессов, организовать квалифицированное использование остатков и отходов нефтепереработки и нефтехимии, решая таким образом проблемы экологии. [c.10]

Рис. 3.2. Стадии коллоидно-химических превращений нефтяной дисперсной системы при температурных фазовых переходах (комментарии по тексту)

Относительная ошибка экспериментов составляла 5%. Все опыты проводили в токе гелия высокой чистоты при атмосферном давлении. Практически все нефтяные дисперсные системы вследствие различной склонности к межмолекулярным взаимо действиям содержащихся в них высокомолекулярных углеводородов характеризуются аномальными свойствами. Изучение аномальных свойств НДС позволяет разработать методы оценки и регулирования энергетических параметров фазовых превращений в реальных нефтяных системах. [c.140]

В полной мере процесс структурирования в жидкой фазе при фазовых превращениях в нефтяных дисперсных системах осознан З.И. Сюняевым и развит в работах его школы [109] и др. В конце 1970-х годов, З.И. Сюняев заинтересовывается структурными единицами при рассмотрении физикохимической механики нефтяных дисперсных систем. Почему ученый уделяет большое внимание структурным единицам и в чем суть новой гипотезы [c.68]

Расчеты процесса промысловой сепарации природного и нефтяного газа, а также заводской его переработки сводятся к расчету равновесия фазовых превращений. Фазовые превращения углеводородных систем описываются системой уравнений фазовых концентраций, которые позволяют рассчитать разделение исходной системы на газовую и жидкую фазы и определить компонентный состав фаз в условиях термодинамического равновесия. [c.157]

Сложные превращения веществ в реакциях изомеризации и рас-щеп.тения во многих случаях удовлетворительно объясняются соотношением радикальных и ионных. реакций. Изменением состава и свойств катализаторов уже возможно усиливать их способность ускорять либо ионные, либо радикальные превращения. Однако стройной и законченной системы взаимосвязи состава и свойств гидрирующих катализаторов с их активностью и селективностью нет. Во многих случаях эмпирически найденные весьма активные катализаторы не изучены даже настолько, чтобы судить об их химическом и фазовом составах. Это направление исследований — изучение взаимосвязи свойств катализаторов с механизмом и кинетикой протекающих в их присутствии реакций — является ключевым для создания новых гидрогенизационных процессов, в том ч сле процессов гидроочистки нефтей и нефтяных остатков и более селективных процессов гидрокрекинга. [c.336]

Работы Брукса и Тейлора [15-16] о мезофазных превращениях при термолизе нефтепродуктов послужили очередным толчком для развития физических идей фазового перехода. Эти идеи в основном заключались в рассмотрении возникающих при термолизе структур, напоминающих по ряду свойств традиционные жидкие кристаллы. Акцент в исследованиях нефтепродуктов стал смещаться в сторону изучения их коллоидных свойств и процессов структурирования в жидкой фазе. Было введено понятие нефтяные дисперсные системы . [c.31]

Появились новые представления о механизме превращений в нефтяных дисперсных системах в процессах их переработки. Оригинальными явились положения теории регулируемых фазовых переходов, предложенной проф. 3. И. Сюняевым [1]. Центральное место в этой теории отводится представлениям о формировании и разрушении надмолекулярных образований в НДС при воздействии на них внешних факторов. Для обозначения таких образований введено понятие сложная структурная единица . [c.10]

Здесь следует сделать одно существенное замечание. При исследовании поведения высокозастывающего нефтяного сырья при пониженных температурах в области - -30...-20°С было замечено, что охлаждение системы не всегда сопровождается скачком в изменении состояния системы, то есть фазовые переходы не проявляются в ярко выраженной форме. Таким образом, несмотря на очевидный факт повышения упорядоченности такой многоуровневой системы, какой является нефть, при понижении температуры, по всей вероятности, резких качественных изменений структурных элементов системы в целом не происходит. Не вдаваясь в подробности механизма превращений, отметим, что было высказано предположение о проявлении во времени в системе конкурирующих процессов упорядочения-разупорядочения соответственно с выделением или поглощением тепла, что компенсировало тепловые эффекты [c.178]

Трудности, с которыми сталкиваются физики, химики и тexнoJюги при анализе существа физико-химических явлений в технологических процессах, заключаются в различном характере их описания средствами названных выше областей знания. Физики интересуются фазовыми превращениями химики—условиями и механизмом протекания химических реакций в нефтяных системах технологи-нефтепереработчики заняты поиском технических решений для увеличения выхода и качества или улучшения эксплуатационных свойств нефтепродуктов технологи-промысловики ищут способы воздействия на пласт с целью повышения дебитов скважин технологи-транспортники решают технические проблемы транспортировки высоковязких нефтей инженеры-экологи предлагают технические способы защиты окружающей среды от вредного воздействия нефтяных загрязнений. Кажущаяся разорванность технологического цикла, связанного с добычей, транспортировкой, переработкой нефти и применением нефтепродуктов, а также с сопровождающими эти процессы экологическими проблемами, привела к той ситуации, что по существу одни и те же физико-химические явления изучаются различными технолога-ми-специалистами. Например, фазовый переход, связанный с выделением твердых углеводородов, представляет собой одну из проблем при добыче и транспортировке нефти этот же переход лежит в основе технологического процесса получения низкозастывающих масел — депарафииизации он же осложняет эксплуатацию дизельных топлив (табл. 1). [c.178]

В различных условиях существования углеводородные системы, нефти, газовые конденсаты и продукты их переработки могут рассматриваться в виде многокомпонентных нефтяных дисперсных систем. Изменение термобарических условий приводит к превращениям инфраструктуры указанных систем, которые наиболее выражены в области фазовых переходов. При этом важнейшими параметрами, которые характеризуют систему на микроуровне, являются дисперсность, энергия межмолекулярных взаимодействий, размеры, конфигурация, поверхностная и объемная активность структурных образований, представляющих дисперсную фазу, степень их сольвати-рования компонентами дисперсионной среды. Изменение указанных параметров отражается на основных макрохарактеристиках системы, например плотности, вязкости, упругости пара, агрегативной и кинетической устойчивости. Причем, как правило, при отклике на внешние или внутренние возмущения на нефтяную дисперсную систему изменение этих характеристик сопровождается нелинейными и неаддитивными эффектами. Отклонения от аддитивности различных свойств нефтяных дисперсных систем в процессе их превращений характерны не только для смесей различных углеводородов, но могут проявляться даже в пределах одного гомологического ряда. [c.302]

Из большого арсенала разработанных к настоящему моменту методов наиболее адекватную информацию о состоянии НДС тяжелого состава можно получить лишь при помощи неразрушающих методов, не связанных с добавлением растворителей или наложением интенсивных механических нагрузок на исследуемые нефтяные системы. Методы типа гель-нроникающей хроматографии, фотоколориметрии, седиментационные, реологические и другие методы являются малопригодньп и для точного измерения сфуктурных характеристик НДС и определения точек фазовых переходов. Они частично разрушают надмолекулярную структуру исследуемых систем, изменяют толщину и химический состав сольватных оболочек, а также приводят к диссоциации, либо рекомбинации части соединений, существенно искажая характеристики исследуемых нефтяных систем. Использование разрушающих методов, по словам некоторых исследователей, является лишь первым пробным шагом в изучении структурных превращений в НДС. Наиболее приемлемыми в этом отношении являются некоторые спектральные методы, а также различные виды микроскопии, которые, конечно же, не могут удовлетворить весь спектр исследований в области нефтяных дисперсных систем, но вполне достаточны для целей данной работы. [c.9]

Экспериментальные температурные кривые изменения концентрации парамагнитных центров (ПМЦ) действительно содержат ряд экстремумов. В работе [3] приведены типичные зависимости концентрации различных носителей парамагнетизма в различных нефтяных системах от изменения температуры (рис. 1). В работе [16] были проведены уникальные исследования изменения концентрации парамагнитных центров в тяжелых нефтепродуктах при их нагреве до высоких температур. На рис. 2 приведены полученные кривые, которые имеют точки перегиба, соответствующие структурным фазовым переходам. Здесь же приводятся зависимости так называемой изотропной составляющей, которая определяется по характеру сверхтонкой структуры ЭПР-спектров и указывает на преимущественно свободное или структурно связанное состояние ванадиловых комплексов, что также является показателем структурных превращений в НДС. [c.10]

Факт наличия процессов структурирования в жидкой фазе при фазовых превращениях в нефтяных дисперсных системах и их важная роль были осознаны и развиты в работах [9,17]. В них детально описываются механизмы и условия образования и развития сложных структурных единиц (ССЕ), состоящих из ядра и сольватной оболочки. При определенных условиях те или иные составляющие нефтепродуктов могут служить ядром ССЕ, которое измегсяел структуру окружающего пространства, создавая тем, самым оболочку, называемую сольватной. Толщина ее может изменяться в широких пределах в зависимости от внещних факторов и растворяющей способности среды, [c.31]

Работы, посвященные регулированию фазовых переходов в нефтяных системах, являлись до недавнего времени в основном экспериментальными, и лишь в последнее десятилетие начала развиваться теоретическая база этих исследований. Создан1 мо-дели, описывающей взаимодействие молекул в многочисленных нефтяных системах, представляет чрезвычайно сложную задачу. Теоретические и практические разработки позволяют достаточно четко объяснить механизм превращений в нефтяных дисперсных системах, однако до последнего времени не удается предложить [c.9]

В состав нефти, как известно, входят углеводороды парафинового, нафтенового и ароматического ряда, а также смешанные по составу углеводороды и гетероатом-ные соединения. Гетероатомные соединения могут включать атомы О, 3, N и мeтaJ -лов. Наличие этих атомов определяет полярность молекул и их ассоциацию с указанными выше молекулами углеводородов. В тяжелых нефтяных системах содержатся также высокомолекулярные парафиновые и полициклические ароматические углеводороды, смолы, асфальтены, карбены, карбоиды. Указанные углеводороды и их структурные образования составляют дисперсную фазу нефтяной системы, представленную в виде ассоциативных или агрегативных комбинаций. Последние имеют развитую сольватную оболочку, включающую мономерные или полимерные углеводороды, природа и состав которых определяют величину и тип межмолекулярных взаимодействий в ассоциативных или агрегативных комбинациях, а также их непосредственные контактные взаимодействия друг с другом. Следствием подобных взаимодействий являются фазовые превращения, лежащие в основе переработки не- [c.98]

Решающее влияние на технологические процессы добычи, транспорта и переработки нефтяных дисперсных систем оказывают фазовые превращения, происходящие в различных реальных внешних условиях, Полиэкстремальные зависимости физико-химических свойств от внешних условий проявляются вследствие аналогичного изменения межмолекулярных взаимодействий между основными структурообразующими компонентами системы. Основной вклад в свойства углеводородных дисперсий вносят фазовые и полиморфные превращения высокомолекулярных соединений. Выявление и регулирование указанных превращений явл51ется важной прикладной задачей нефтяной отрасли. Особый интерес представляет изучение фазовых и полиморфных превращений в нефтяных дисперсных системах в присугствии поверхностно-активных веществ. Последние широко употребляются для регулирования процессов структурообразования в нефтяных дисперсных системах. В настоящее время проводятся интенсивные исследования влияния природы, концентрации и кристаллического строения дисперсной фазы на изменение межмолеку. ярного и контактного взаимодействия между элементами нефтяных дисперсных систем, взаимосвязи параметров фазовых и полиморфных переходов в этих системах, протекающих при изменении внешних условий их существования и различных воздействиях, с изменением физических и структурно-механических свойств рассматриваемых систем. [c.138]

Как правило, большинство нефтяных дисперсных систем существуют в обычных условиях в неравновесных состояниях. Это приводит к проявлению многочисленных локальных коллоидно-химических превращений в структуре нефтяной дисперсной системы, которые в свою очередь отражаются на макросвойствах системы, например на седиментационной устойчивости, т.е. склонности к расслоению системы, ее вязко-стно-структурных характеристиках и т.д. Важнейшим проявлением макросвойств в нефтяных дисперсных системах являются фазовые переходы, спонтанно происходящие в них в различных условиях существования. Любая нефтяная дисперсная система отличается присухцей ее пространствеьшой внутренней организацией, которая претерпевает непрерывные превращения во времени с участием структурных элементов систем, Общепринятое понятие энтропии системы, яв уяющесся мерой упорядоченности структуры, в данном случае практически не применимо, вследствие чрезвычайной сложности нефтяной системы. В этой связи в нефтяных дисперсных системах фиксируются некоторые характеристические области вблизи состояний равновесия, где система находится в кризисном состоянии, которые проявляются в системе при изменении термобарических условий. В нефтяной дисперсной системе может существовать несколько таких областей. В каждой переходной области система проявляет характерные свойства, отличается наивысшей восприимчивостью к тем или иным воздействиям. [c.174]

Принято считать, что появление а-фракции в КМ связано с достижением пороговой концентрации асфальтенов, обычно ассоциируемой с максимумом их концентрации или выхода на кинетических кривых. Однако анализ самой проблемы и многочисленных экспериментальных данных показывает необходимость уточнения усгановившихся представлений о механизме фазовых превращений в КМ. Дело в том, что о развитии сложной многокомпонентной системы в процессе карбонизации нефтяного сырья принято судить по результатам исследования агрегативно-кинетической устойчивости и расслоения совершенно иной системы, а именно - сильно разбавленного раствора КМ в некоторой выборке растворителей. Однако используя большой ряд растворителей с возрастающим параметром растворимости Гильдебранда (см. рис.5.2),можно получить какое угодно большое число кривых изменения выхода КМ и массовой доли в ней как угодно узких фракций. При этом кривые для промежуточных фракций (2,3,...,п-1) имеют экстремальный характер, а экспериментатор фиксирует [c.130]

Прибор для определения момента фазового превращения на газовой ветви пограничной кривой равновесия жидкость-пар в бинарных системах, РОЖНОВ М.С,, КОШ В.Г,,ДИДОВИ-ЧВР Э.М, Сб.пТеплофизические свойства углеводородов, их смесей, нефтей и нефтяных фракций", вып.1. 1973. [c.262]

При моделировании начального состава и фазового превращения газоконденсатной смеси в случае изменения давления в системе использовались две пробы жидких углеводородов. Первая проба, отобранная из скважины, которая расположена в газоконденсатной зоне при пластовом давлении, равном 10,5 МПа, представляла собой газовый конденсат, выделенный из пластового газа при его сепарации. Вторая проба состояла из выпавшего в пласте конденсата и пластовых жидких углеводородов нефтяной оторочки. Данная углеводородная смесь была отобрана с помощью газлифта из скважины, расположенной в переходной зоне пласта межд1г выделенными объектами при пластовом давлении, примерно равном 17 МПа, [c.22]

Опыт комплексных исследований показал, что легкокипящая фракция (Сз-С ) нефтяных и газоконденсатных систем является достаточно информативным объектом для осуществления прогнозных оценок фазово-генетических типов залежей. В определенной мере это связано с присутствием этой фракции почти во всех УВ системах, дающей представление как о характере исходной биомассы, так и о степени термической превращенности ОВ пород и УВ флюидов. [c.58]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология