Коалесценция механизм

Роль процессов изотермической перегонки, коагуляции и коалесценции в нарушении агрегативной устойчивости дисперсных систем различна, прежде всего, в зависимости от фазового состояния дисперсионной среды. Коагуляция, коалесценция и седиментационное разделение свойственны системам с легкоподвижной (жидкой или газовой) дисперсионной средой. Изотермическая перегонка может иметь место при любом фазовом состоянии дисперсионной среды, в том числе и твердом, где этот процесс является единственным механизмом изме- [c.240]

ИХ оседания. Необходимым условием для коалесценции сблизившихся капель является отсутствие на них оболочек из эмульгирующих веществ, препятствующих этому процессу. В современной технологии подготовки нефтей оболочки разрушают специальными химическими реагентами — деэмульгаторами и путем нагревания нефти. Механизм действия деэмульгаторов подробно обсуждается в гл. 4. Здесь мы укажем лишь на то, что повышение температуры приводит к увеличению эффективности работы деэмульгатора — к сокращению его расхода и уменьшению длительности срабатывания. Это обусловлено, с одной стороны, изменением активности и диффузионной подвижности деэмульгатора, с другой — ослаблением адсорбционных и механических свойств эмульгирующих веществ. Так, парафины, являющиеся хорошими эмульгаторами при низких температурах, когда они находятся в кристаллическом состоянии, с повышением температуры начинают плавиться и теряют свои эмульгирующие свойства. [c.26]

Внешнее электрическое поле широко используется в процессах обезвоживания и обессоливания нефтей для интенсификации коалесценции отдельных капель. Рассмотрим на примере поведения пары капель механизм их взаимодействия. Будем считать, что капли не деформируются, что эквивалентно замене их двумя жесткими сферами. За счет растворенных минеральных солей капли можно считать проводниками в поле они поляризуются и начинают взаимодействовать друг с другом (рис. 1.4). Сила их взаимного притяжения пропорциональна диэлектрической проницаемости нефти г , квадрату напряженности электрического поля Е и существенно зависит от расстояния между каплями и их радиусов и Общее выражение для силы взаимного притяжения двух незаряженных частиц, действующей вдоль линии, соединяющей их центры, можно записать в виде [c.19]

Еще одним стабилизатором эмульсии являются твердые частицы, например пыль, попадающая в двигатель или механизм извне, а также твердые продукты глубокого окисления масла или износа трущихся деталей. Объясняется такая роль частиц тем, что при конечном краевом угле между твердой частицей и двумя жидкими фазами на поверхности раздела жидкость — жидкость частица занимает устойчивое положение. Чтобы удалить ее с поверхности раздела, требуется затратить определенную работу, поэтому коалесценция затруднена. Следовательно, одним из эффективных средств борьбы с эмульгируемостью масел при эксплуатации является постоянное и тщательное их фильтрование. [c.194]

В. Механизм дробления и коалесценции пузырей [c.145]

Вследствие экспериментальных трудностей механизм коалесценции в больших системах исследован весьма слабо. Коалесценцию пузырей и эффективность контакта в системе газ—твердые частицы пытались изучать косвенным путем — через распределение времени пребывания газа-трасера при ступенчатом или импульсном вводе его - . [c.700]

Несмотря на недостаточность знаний о механизме коалесценции, можно выделить три наиболее сущ ественные фактора. [c.700]

Таким образом, чем ближе подходят капли друг к другу,.тем сильнее они притягиваются, что и объясняет механизм ускорения процесса коалесценции. (Подробно вопросы взаимодействия капель и их коалесценции в поле рассматриваются в последующих главах и в Приложении). [c.20]

Если вероятность столкновения и коалесценции частиц пренебрежимо мала, то механизм массо- и теплообмена между сплошной фазой и совокупностью диспергированных частиц в случае лимитирующего сопротивления сплошной фазы не должен отличаться от расу, механизма массо- и теплообмена [c.248]

Исходя из сложной природы механизмов коалесценции представляется интересным связать два вида коалесценции как отношение их времен для оценки фазового разделения в зоне плотной упаковки капель дисперсной фазы в системе жидкость—жидкость. Обычно предполагается, что в дисперсном слое переменные, влияющие на коалесценцию капля—капля и капля—поверхность раздела, одни и те же для данного размера капель. На этой основе возможно дать теоретические выражения для времен контакта. Так, уравнение для времени стенания пленки в модели жесткая сфера—плоскость записывается [39] [c.292]

Гидродинамическая обстановка в аппарате, физико-химические свойства фаз системы, конструктивные особенности реактора и др. обусловливают механизм взаимодействия частиц дисперсной фазы, соотношение скоростей их дробления и коалесценции в ходе процесса сополимеризации, что находит отражение в формировании гранулометрического состава сополимера. [c.273]

Функция К (У, со) в общем случае определяется механизмом сближения и последующей коалесценцией капель, которая зависит от свойств их поверхностей. Мы будем рассматривать только транспортные модели коалесценции, т. е. модели, учитывающие только процессы сближения капель. [c.84]

Различают два основных механизма сближения частиц дисперсной среды за счет разности абсолютных скоростей их движения, или конвективный (градиентный) механизм сближения за счет диффузии частиц, или диффузионный механизм сближения. Оба эти механизма еще усложняются различными силовыми взаимодействиями между частицами, которые обусловливаются гидродинамикой выдавливания разделяющей их пленки сплошной фазы, свободными или наведенными зарядами на частицах, внешним электрическим полем и др. Рассмотрим эти механизмы более подробно с целью получения соответствующих им ядер коалесценции. [c.84]

Подставляя (5.20) в (5.16), получим формулу для асимптотических значений ядра коалесценции частиц при конвективном механизме их сближения с учетом гидродинамического и молекулярного взаимодействия между частицами [c.86]

При диффузионном механизме сближения частиц радиусов и Я 2 число их столкновений в единицу времени принято характеризовать диффузионным потоком частиц одного размера на частицу другого размера. Для определенности будем говорить, что частицы диффундируют на частицы Этот поток при единичной концентрации частиц Я 2 является ядром коалесценции К (Яъ Яч) и определяется из решения стационарного диффузионного уравнения [c.90]

На основе проведенного ранее разбора механизма смешения пластовой и промывочной воды люжно утверждать, что многократный процесс вымывания солей в рассмотренной методике обусловлен некачественной организацией процессов разрушения бронирующих оболочек и транспортной стадии коалесценции. Так как процесс разрушения бронирующих оболочек при помощи бензола длится 20—30 мин, то, даже если хорошо организовать транспортную стадию процесса коалесценции, нельзя полностью вымыть соли из нефти за первые 5—10 мин смещения. Бронирующие оболочки могут быть разрушены за время отстоя пробы после первого смешения (обычно 15—25 мин). За время второго смешения соли уже могут быть вымыты полностью. Если это не происходит, то либо плохо организована транспортная стадия процесса коалесценции, либо мала эффективность применяемого растворителя. [c.152]

Организуя соответствующим образом распределение втекающего в слой газа по его поперечному сечению, можно, как показано в [17], добиться увеличения циркуляции частиц. Замедлить же циркуляцию сложно, так как вызывающий ее механизм преимущественной коалесценции пузырей вблизи стенок, типичный для всех псевдо-ожиженных слоев, в которых пузыри вообще формируются, довольно сильно демпфирует влияние распределительного устройства на структуру течения. [c.158]

Опыты 16] показали, что уменьшение d p пропорционально и,-о.б также указывает на иной характер зависимости среднего диаметра капель от скорости потока. Трудность поиска обобщающих уравнений для расчета среднего диаметра капель обусловлена рядом факторов. Прежде всего это связано с существенной ролью в механизме диспергирования пристенных слоев жидкости и с наличием в реальных аппаратах застойных зон, где коалесценция превалирует над актами дробления. Немаловажную роль играют и адсорбционные явления на поверхности капель, изменяющие их межфазное натяжение. Поэтому при определении среднего размера капель или удельной поверхности контакта фаз системы жидкость—жидкость наиболее надежные результаты могут дать опыты, проведенные на модели аппарата, условия работы которой максимально приближены к реальным. [c.61]

Обычно эмульсии типа М/В стабилизируются гидрофильными эмульгаторами, а эмульсии В/М — олеофильными. Механизм стабилизации четко виден на примере стабилизации твердыми порошками крупинки гидрофильного порошка при перемешивании со смесью двух жидкостей попадают на границу их раздела и вследствие того, что они смачиваются водой, практически размещаются в воде. Если порошок гидро-фобен, то он смачивается маслом и втягивается в слой масла. Из схемы (рис. 114) видно, что гидрофильные порошки, концентрируясь на межфазной границе, защищают шарики масла от коалесценции (рис. 114, а). Такие порошки не защищают шарики воды от коалесценции (рис. 114, б). При столкновении шариков воды их поверхности непосредственно соприкасаются, и происходит коалесценция. Гидрофобные крупинки будут, наоборот, стабилизировать эмульсии типа В/М. [c.451]

Следует обратить внимание на факт,. замеченный Шерманом [8] механизм коалесценции капель изменяется при диаметре капли порядка микрона. [c.418]

Из представленных в таблице данных следует, что на каплях воды в нефти не может накапливаться сколь-нибудь значительный заряд. Объемная зарядка капель воды эффективна для светлых нефтепродуктов с высоким удельным сопротивлением. Для нефти можно рекомендовать коалесценцию в электрическом поле с участием механизма поляризации. [c.12]

В заключение обзора общих для всех эмульсий свойств необходимо остановиться на методах их разрушения и процессах, сопровождающих это явление. В основе механизма разрушения эмульсий лежит коалесценция частиц дисперсной фазы. Здесь можно выделить три элементарные стадии [c.22]

Коалесценция частиц дисперсной фазы приводит к изменению дисперсности системы. Устойчивость к процессам коалесценции и коагуляции в реальных нефтяных дисперсных системах различна. Для рассмотрения механизмов образования элементов дисперсной фазы в нефтяных дисперсных системах удобно рассмотреть надмолекулярные структуры в системе, а может быть и частицы дисперсной фазы, состоящие из смолисто-асфальтеновых веществ или высокомолекулярных парафиновых углеводородов, в виде жестких тел с малыми размерами, определенной формы и некоторым запасом поверхностной энергии, способствующей взаимодействию этих тел, с образованием пространственных структур наивыгоднейшей конфигурации, то есть наиболее компактных и с минимально возможным объемом. При пониженных температурах этот процесс приводит в конечном итоге к образованию упорядоченной кристаллической структуры. При повышенных температурах, вследствии дезорганизующего воздействия теплового движения, устанавливается лишь частичное равновесие сосуществующих в системе молекулярных или надмолекулярных группировок конечных размеров, имеющих сходную ориентацию. Подобные группировки в нефтяных дисперсных системах отличаются расплывчатыми границами, образованными переходным сольватным слоем. Определение размеров элементарных группировок в нефтяных дисперсных системах является достаточно сложной задачей, не решенной окончательно до последнего времени. [c.56]

Устойчивость эмульсий. Эмульгаторы и механизм их действия. Поскольку эмульсии являются гетерогенными системами с большой удельной поверхностью раздела вследствие раздробленности одной из фаз, они термодинамически неустойчивы. В эмульсиях самопроизвольно протекает процесс слияния капель — коалесценция. При этом могут образоваться агрегаты капель, которые не сливаются, а сохраняют свою индивидуальность и при определенных условиях снова расходятся. Такой процесс обратимой коагуляции называют флокуляцией. [c.454]

Применение различных высокоразрешающих методов исследования (электронная микроскопия, дифракция электронов высокой и низкой энергии, оже-электронная спектроскопия, масс-спектроскопия) показывает, что для большинства реальных условий осаждения характерно не двумерное, а трехмерное зарождение преимущественно на электрически активных дефектах с последующей коалесценцией трехмерных островков растущей пленки (механизм Фольмера—Вебера). [c.482]

Приведенное описание турбулентности позволяет представить механизм процесса трубной деэмульсации следующим образом. Вводимое в турбулентный поток водонефтяной эмульсии поверхностно-активное вещество (ПАВ) под действием турбулентных пульсаций диспергируется. При этом степень дисперсности определяется уровнем турбулентности. Турбулентная диффузия обеспечивает относительно равномерное распределение образовавшихся глобул ПАВ по объему эмульсии. Благодаря мелкомасштабным пульсациям происходит сближение глобул раствора деэмульгатора с глобулами эмульгированной воды. Происходит их агрегирование и слияние. Поскольку турбулентность потока обеспечивает не только коалесценцию, но и диспергирование, которые протекают одновременно (одни глобулы при соударении сливаются, другие под действием определенных пульсаций дробятся), то в эмульсии протекает интенсивный массообмен дисперсной фазы. В результате чего по истечении определенного времени все глобулы пластовой воды окажутся обработанными деэмульгатором. [c.44]

Коалесценция пузырей может рассматриваться как фактор радиального переноса трудно представить, что она сама по себе является источником радиальной и продольной диффузии. Рассмотрим сначала поведение твердых частиц, введенных в гидродинамический след мелких пузырей, начинаюш их свой подъем от распределительной решетки. Даже если бы отсутствовал обмен твердыми частицами между гидродинамическим следом и непрерывной фазой, то в результате последовательных актов коалесценции (пузырей и их кильватерных зон) происходило бы смешение меченых частиц в гидродинамическом следе образовавшегося крупного пузыря. Следовательно, в определенной мере радиальная и продольная диффузия частиц осуш,ествляется только лишь за счет самой коалесценции. Аналогичный процесс происходит также и с газом. Пусть, например, пузыри образуются в отверстии с частотой 20 с . Рассмотрим один из таких пузырей, содержаш ий газ-трасер. В верхней части слоя этот трасер окажется в одном крупном пузыре таким образом происходит распространение трасера как в радиальном, так и в продольном направлениях за счет собственной коалесценции. Вклад рассматриваемого механизма в продольную диффузию в псевдоожиженных системах должен быть незначительным, однако этого нельзя с уверенностью утверждать в отношении радиального переноса. [c.300]

Рассмотренные модели массовых процессов коалесценции и дробления носят относительно частный характер. Более полная модель указанного взаимодействия включений дисперсной фазы для проточного аппарата может быть построена следующим образом. Выберем в качестве внутренних координат ансамбля включений дисперсной среды массу и время пребывания частицы в проточном реакторе-смесителе предположим, что механизм взаимодействия частиц (т. е. интенсивность их дробления и коалесценции) в основном определяется их массой будем считать возраст частиц, образующихся при дроблении, равным возрасту частиц-нрародителей, а возраст частиц, образующихся при коалесценции, — среднему арифметическому от возраста частиц-пра-родителей. В этих предположениях математическое описание процессов дробления и коалесценции в проточном смесителе с учетом распределения частиц по массам и времени пребывания представляется уравнением БСА в виде [c.76]

Ко второму типу катализаторов относят металлы, нанесенные на оксидные носители с развитой поверхностью (например, алюмо платиновый катализатор). В этом случае спекание может приводить не только к уменьшению поверхности носителя, но и к коалесценции или потере дисперсности кристаллитов металла. Последнее вызывает резкое снижение активности. Этот механизм обычно наблюдается при температурах значительно более низких, чем температуры спекания носителя, хотя в некоторых случаях (н шример, алюмоплаткновые катализаторы риформинга) перегрев приводит к уменьшению поверхности носителя и металла. [c.92]

На ССЕ, находящихся в дисперсионной среде, действуют две иротивопо и)жио направленные силы. В зависимости от ги-го, какие силы преобладают в системе, происходит агрегирование (коагуляция, флоккуляция, коалесценция) или отталкивание частиц друг от друга (достигается устойчивость системы против расслоения). С учетом механизма агрегирования ССЕ в растворе и расслоения НДС различают кинетическую (седимси-тационную) и агрегативную устойчивость против расслоения. [c.130]

Добываемая нефть содержит значительное количество воды, механических примесей, минеральных солей. Поступающая на переработку нефтяная эмульсия подвергается обезвоживанию и обес-соливанию. Характерными чертами нефтяных эмульсий являются их полидисперсность, наличие суспендированных твердых частиц в коллоидном состоянии, присутствие ПАВ естественного происхождения, формирование при низких температура х структурных единиц. По данным [144] в процессе диспергирования капель воды в нефти образуется до триллиона полидисперсных глобул в 1 л 1%-ной высокодисперсной эмульсии с радиусами 0,1 10 мк, образующаяся нефтяная эмульсия имеет большую поверхность раздела фаз. Высокие значения межфазной энергии обуславливают коалесценцию глобул воды, если этому процессу не препятствует ряд факторов структурно-механический барьер, повышенные значения вязкости дисперсионной среды. Установлено, что повышению структурно-механической прочности межфазных слоев в модельной системе типа вода — мас о — ПАВ способствует добавка частиц гЛины [145]. Агрегативная устойчивость нефтяных эмульсий обеспечивается наличием в них ПАВ — эмульгаторов нефтяного происхождения так, эмульгаторами нефтяных эмульсий ромашкинской и арланской нефтей являются смолисто-асфальтеновые вещества, а эмульсий мангышлакской нефти алканы [144]. Интересные результаты об изменении степени дисперсности нефтяных эмульсий в зависимости от pH среды и группового состава нефтей получены в работе [146]. Механизм разрушения нефтяных эмульсий состоит из нескольких стадий столкновение глобул воды, преодоление структурно-механического барьера между rлoбyJ лами воды с частичной их коалесценцией, снижение агрегативной устойчивости эмульсии, вплоть до полного расслоения на фазы. Соответственно задача технологов состоит в обеспечении оптимальных условий для каждой стадии этого процесса, а именно - снижении вязкости дисперсионной среды (до 2—4 ммУс) при повышении температуры до некоторого уровня, определяемого групповым составом нефти, одновременно достигается разрушение структурных единиц уменьшении степени минерализации остаточной пластовой воды введением промывной воды устранении структурно-механического барьера введением определенных количеств соответствующих ПАВ — деэмульгаторов. Для совершенствования технологических приемов по обессоливанию и обезвоживанию нефтей требуется постановка дальнейших исследований по изучению условий формирования структурных единиц, взаимодействия [c.42]

Очистка нефтепродуктов в электрическом поле применяется недостаточно широко, хотя доказана высокая эффективность этого метода. Механизм удаления частиц загрязнений в электрическом поле обусловлен, вероятнее всего, наличием двойного электрического слоя на поверхности частиц, состоящих из высокополярных молекул и их ассоциатов. В электрическом поле такие частицы неиз(5ежно движутся к электродам. Механизм коалесценции воды в электрическом поле объясняется перераспределением нейтральных зарядов эмульгированных капель воды в диполи, которые ориентируются вдоль силовых линий поля, притягиваются друг к другу и агрегируются Достаточно крупные капли воды выпадают в отстойную зону. Процессу коагуляции микрозагрязнений и коалесценции воды способствует межмолекулярное притяжение, силы которого увеличиваются при сближении капель воды и частиц загрязнений [c.106]

Весь материал разделен на пять глав принципы получения эмульсий, стабильность эмульсий, общие свойства, реология, электрические и диэлектрические свойства. Последние две главы отчасти перекрывают друг друга в том смысле, что электрические и диэлектрические свойства могут быть использованы для изучения структуры коагулированных эмульсий. Новые достижения, описанные в последней главе, могут быть использованы для изучения мембран на поверхности раздела фаз. В главе о стабильности эмульсий рассмотрены вопросы, связанные с изменениями при хранении их в нормальных условиях, а также описаны теории тонких жидких пленок, поверхностной вязкости и т. д. Стабильность прп низких или высоких температурах и при центрифугировании обсуждается в главе HI, так как установлено, что механизмы коалесценции капель иные. В кнпге изложены лишь общие принципы диспергирования, без подробного описания промышленных диспергаторов. Наконец, медленные процессы объяснены па основе структуры эмульсий вместо чисто феноменологических описаний, часто применяемых в реологии. [c.8]

Механизмы замерзания всего объема эмульсии и ее тонкой пленки оказались подобными. Рохов и Масон (1936) нашли, что устойчивость эмульсий типа четыреххлористый углерод — бензол и вода, стабилизированных 0,5% раствором олеата натрия, зависит от температуры замерзания. При —6° С кристаллы льда толкали шарики друг к другу последние сплющивались, но не коалесцировали при оттаивании. Выдерживание эмульсии в течение 10 мин при —11,8° С приводило к разрушению слоя олеата натрия вокруг шариков и к коалесценции. [c.126]

Намного важнее и чаш,е всего встречается несамопроизвольное образование эмульсий в присутствии эмульгаторов. Эти эмульсии схожи с пенами, и причины их устойчивости следует искать глубже. Довольно широкое распространение получили идеи, подобные гипотезе Плато в отношении устойчивости пен, о роли механической прочности тонких Ьлоев жидкости, разделяющих капли дисперсной фазы в концентрированных эмульсиях. Понятие о механической прочности тонких слоев широко используется в работах Ребиндера и его школы. В простейшем случае, когда речь идет о повышении вязкости в пленке за счет введения в нее эмульгаторов, проблема сводится, как и в случае пен, к механизму замедленного утончения эмульсионных пленок, В эмульсиях оно обусловлено теми же факторами, что и в пенах. Мы уже убедились, что проверка этого механизма представляет собой довольно трудную задачу. Относительно этого вопроса поед еще трудно утверждать что-либо определенное, так как отсутствуют систематические модельные исследования процессов утончения эмульсионных пленок. Если, однако, исходить из аналогии с пенами, а также из имеющихся для них данных, то можно предположить, что указанный механизм не является решающим. Напротив, если под механической прочностью подразумевается вся совокупность механических свойств (в том числе и еще не уточненных механических свойств адсорбционного монослоя), которые противодействуют разрушению тонкого слоя, то, исходя опять же из аналогии с пенами и относящихся к ним априорных выводов, можно предположить, что скорость коалесценции в эмульсиях также регулируется подобными факторами. К сожалению, отсутствие данных по механизму утончения и разрушения эмульсионных пленок в настоящее время не позволяет идти дальше этих весьма неопределенных предположений. [c.244]

В различных областях науки эти основные механизмы процессов нарушения агрегативной устойчивости дисперсных систем носят различные названия, употребляемые как синонимы. Так, изотермическую перегонку в твердых телах назы,вают собирательной рекристаллизацией, или, в случае включений, их коалесценцией (далее термин коалесценция в таком понимании употребляться не будет) собирательную перекристаллизацию в осадках называют оствальдовым созреванием. Процессы срастания твердых частац, во млопих отношениях близкие к коалесценции, называют спеканием. Некоторые случаи коагуляции называют флокуляцией. [c.240]

Для высокоустойчивых дисперсных сггстем, в которых процессы агрегирования частиц дисперсной фазы и последующей коалесценции идут с очень малыми скоростями, и особенно при значительной растворимости вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде, падение дисперсности, т, е. разрушение системы, может быть обусловлено диффузионным переносом вещества дисперсной фазы от малых частиц к более крупным. Эти процессы широко распространены в природе, а также используются в ряде областей техники они могут протекать в самых различных дисперсных системах лиозолях, суспензиях, эмульсиях, пенах, аэрозолях, системах с твердой дисперсионной средой, в том числе сплавах и горных породах. Закономерности процессов изотермической перегонки в различных системах близки, что обусловлено одинаковым характером движущих сил процессов — наличием градиентов химических потенциалов, связанных с различием кривизны поверхности частиц разного размера, — и механизма их протекания — диффузионного переноса вещества дисперсной фазы. [c.267]

Роль процессов изотермической перегонки, коагуляции и коалесценции в нарушении агрегатшзной устойчивости дисперсных систем различна и зависит прежде всего от фазового состояния дисперсионной среды. Коагуляция, коалесценция и седиментационное разделение свойственны системам с легкоподвижной (жидкой или газовой) дисперсионной средой. Изотермическую перегонку можно производить при любом фазовом состоянии дисперсионной среди, в том числе и твердом, где этот процесс является единственным механизмом изменения дисперсности. В системах с легкоподви2кной средой роль изотермической перегонки в уменьшении дисперсности часто мала. Однако если по каким-либо причинам коагуляция и коалесцешщя в таких системах существенно затруднены и особенно если вещество дисперсной фазы хорошо растворимо в дисперсионной q>eдe, то именно изотермическая перегонка может определять скорость разрушения дисперсной системы. В реальных условиях, ког да в дисперсной системе происходят колебания температуры, процессы переконденсации вещества от малых частиц к крупным могут заметно ускоряться. [c.288]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология