Сложная структурная единица ССЕ надмолекулярная структура

В последнее время на базе коллоидно-химических представлений развиваются новые взгляды на физико-химическую механику нефтей и нефтепродуктов [54, 131, 132]. Предложена модель, согласно которой нефть и нефтяные остатки представляют собой сложные структурные единицы-надмолекулярные структуры (ассоциаты и кристаллиты) с разной толщиной сольватной оболочки, прочностью связей и упорядоченностью. Кристаллиты являются основой сложных структурных единиц нефтяных остатков. [c.71]

Активное воздействие фракций, обогащенных н-алканами С20, С22 и С24, как модификаторов структуры кристаллов твердых углеводородов соответствует новым взглядам на физико-химическую механику нефтей и нефтепродуктов [54]. В предложенной модели нефть и нефтяные остатки состоят из сложных структурных единиц-надмолекулярных структур, которые отличаются от неструктурированных молекул углеводородов большей молекулярной массой, наличием поверхности раздела фаз, более высокой плотностью и малой летучестью. [c.140]

В соответствии с коллоидно-химическими представлениями, в сырье для производства нефтяного углерода при низких и высоких температурах за счет сил Ван-дер-Ваальса могут сформироваться сложные структурные единицы, состоящие из ядра (надмолекулярные структуры) п межфазного продукта (сольватный, или поверхностный слон), придающие сырью специфические свойства. Регулируя размеры н степень упорядоченности таких структурных единиц, можно достичь необходимых физико-химических свойств продуктов, а также интенсификации процессов их получения и применения. Это обусловливает необходимость обобщения научных и технологических данных с единых позиций — па основе принципов физико-химической механики. [c.6]

По мнению автора и Глаголевой, изменение РС среды приводит к более сложным явлениям, вызывающим изменение толщин сольватной оболочки и надмолекулярной структуры сложной структурной единицы. В зависимости от природы связей в ССЕ. могут быть два случая взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой. Первый, когда иод действием РС дисперсионной среды могут разрушаться сольватная оболочка (в нерастворителе и хорошем растворителе) и надмолекулярная структура (в хорошем растворителе) в случае ассоциата. Во втором случае дисперсионная среда НДС способна разрушать только сольватную оболочку, не затрагивая надмолекулярной структуры — в случае кристаллита. [c.59]

Изменение РС среды (переход от нерастворителя к хорошему растворителю) сопровождается сложными явлениями в нефтяных системах. Кривые изменения толщины слоя надмолекулярной структуры (см. рис. 13, а, кривая I) н сольватного слоя (кривая 2) носят антибатный характер. Между толщиной слоя надмолекулярной структуры и структурно-механической прочностью (кривая 4) и между толщиной сольватного слоя и устойчивостью (кривая 3) сложной структурной единицы наблюдается четкая закономерность. Все эти кривые взаимосвязаны друг с другом. [c.63]

На кинетику изменения толщин слоев надмолекулярных структур (в случае ассоциатов), сольватного слоя, устойчивость и структурно-механическую прочность сложной структурной единицы под действием РС среды весьма существенное влияние оказывает состав среды. Обычно в реальных дисперсионных средах применяют смесь различных растворителей, обладающих неодинаковыми (чаще всего аномальными) свойствами, приводящими к неодинаковым сопротивлениям системы при реализации взаимодействия твердой фазы со средой. Это обстоятельство должно быть учтено на практике. [c.64]

В процессе контакта ВМС и НМС, рассматриваемого как смещение двух жидкостей, происходит одновременное взаимодействие между компонентами смеси (учитывается энергетический факто р АН] и равномерное распределение сформировавшихся ассоциатов (надмолекулярных структур, сложных структурных единиц) в смеси (учитывается энтропийный фактор AS). [c.154]

В нефтяной системе при данных условиях углеводородные и неуглеводородные соединения образуют сильно структурированную (надмолекулярные структуры), слабо структурированную (сольватные оболочки) и неструктурированную (дисперсионная среда) части. Между ними устанавливается обратимое динамическое равновесие. Для изменения равновесия (соотношения трех частей сложной структурной единицы) необходимо изменить энергию нефтяной системы. Изменение количества энергии в системе существенным образом сказывается на кинетике протекания стадий слабых и сильных взаимодействий. [c.158]

По нашим данны.м [108], процесс сажеобразования происходит не на молекулярном, а на надмолекулярном уровне. Основные этапы процесса сажеобразования формирование сложных структурных единиц в жидкой фазе предварительный нагрев и распыли-вание жидкого сырья в реакторе взаимодействие ССЕ с горячи.мп газами пере.ход ССЕ в кристаллиты н их рост, гетерогенное взаимодействие кристаллитов с реакционноспособными газами, внутренняя перестройка структуры кристаллитов при высоких температурах и фор.мирование при соударении сажевых кристаллитов пространственных структур. На каждый из этих этапов большое влияние оказывает молекулярная структура сырья, состав и соотношение компонентов газовой среды и технологические условия процесса, регулируя которые можно управлять процессом сажеобразования. [c.168]

Под действием внешних факторов в результате диссоциации старых и образования новых межмолекулярных связей происходят взаимосогласованные изменения размеров составных ча стей сложной структурной единицы сольватного слоя и надмолекулярной структуры. Протекающие на молекулярном и надмолекулярном уровне изменения определяют новое энергетическое состояние и обуславливают соответствующие изменения макроскопических физико-химических свойств нефтяных дисперсных систем таких, как агрегативная устойчивость, структурномеханические характеристики. Для решения ряда практических задач технологии переработки нефтяных дисперсных систем необходимо действием различных факторов целенаправленно влиять на соотношение размеров составных частей сложной структурной единицы, Принимая за скорость формирования (разрушения) слоев отношение бесконечно малого приращения толщины слоя к соответствующему приращению растворяющей силы среды и используя модель последовательных реакций, в работе [112] получили систему кинетических уравнений. С их помощью построены кривые изменения радиуса надмолекулярной структуры Я и толщины сольватного слоя Я, которым соответствуют кривые изменения агрегативной устойчивости и структурно-механической прочности нефтяных дисперсных систем (рис. 6). [c.40]

Изменение растворяющей способности дисперсионной среды и активности надмолекулярной структуры вследствие перехода от нерастворителя к плохому растворителю и далее к хорошему растворителю сопровождается в обратимой нефтяной дисперсной системе двумя противоположными процессами. С одной стороны, по мере перехода от нерастворителя к плохому растворителю происходит повышение степени дисперсности ассоциатов, приводящее к увеличению поверхностной активности и росту толщины сольватного слоя сложной структурной единицы с другой стороны, взаимодействие дисперсионной среды с поверхностью сольватного слоя уменьшает толщину последнего. Разность скоростей формирования и разрушения сольватных слоев определяет их толщину при воздействии данного вида растворителя и обусловлена энергией взаимодействия сольватного слоя с поверхностью надмолекулярной структуры. [c.48]

Следует особо отметить зависимость изменения толщины сольватного слоя и устойчивости нефтяной дисперсной системы от растворяющей способности дисперсионной среды. Повышение растворяющей способности среды вызывает непрерывное увеличение сольватного слоя сложной структурной единицы до максимума и одновременное уменьшение размеров надмолекулярной структуры. При этом нефтяная дисперсная система имеет максимальную устойчивость против расслоения, то есть максимальную коллоидную стабильность. При дальнейшем увеличении растворяющей способности среды, при переходе от плохого растворителя к хорошему, дисперсионная среда оказывает интенсивное влияние на сольватный слой и толщина его уменьшается, за счет чего повышается движущаяся сила процесса расслоения системы на фазы. Дисперсионная среда начинает взаимодействовать непосредственно с надмолекулярной структурой. После полного растворения сольватной оболочки и надмолекулярных структур нефтяная дисперсная система переходит в состояние молекулярного раствора с бесконечной устойчивостью против расслоения. В этом случае система термодинамически устойчива. [c.48]

В целом сложные структурные единицы нефтяных остатков находятся в динамическом равновесии со средой и изменение размеров ядер и толщины сольватной оболочки их могу г протекать по различным законам [14]. Главными факторами, определяющими возможность существования их в остатках и, соответственно, геометрические размеры, является наличие в них структурирующихся компонентов и ассоциатов, а также степень теплового воздействия. Нефтяные остатки относятся к свободнодисперсным системам, частицы которых могут независимо друг от друга перемещаться в дисперсной среде под влиянием теплового движения или гравитационньк сил. С изменением температуры в таких дисперсных системах изменяется энергия межмолекулярного взаимодействия дисперсной фазы и дисперсионной среды. Толстая прослойка дисперсионной среды между частицами снижает структурно-механическую прочность нефтяных дисперсных систем. Утоньшение сольватного слоя на поверхности ассоциатор повышает движущую силу расслоения системы на фа ы. Размеры основных зон структурной единицы при определенных температурах различны за счет того, что часть наиболее полярных компонентов сольватного слоя может переходить в дисперсную фазу (ядро), а часть в дисперсионную среду, находящуюся в молекулярном состоянии. Таким образом, по мере повышения температурь размеры радиуса ядра и толщины сольватного слоя могут проходить через экстремальные значения [14]. Ядро, состоящее из ассоциатов, при достижении максимальных размеров может распадаться на осколки, что ведет к образованию новых частиц дисперсной фазы, вокруг которых формируется сольватный слой и по мере изменения температуры для этих частиц характерны аналогичные стадии изменения размеров ядра и толщины сольватной оболочки. При высоких температурах и большой длительности нагрева внутри ядра может зародиться новая дисперсная фаза — кристаллит, представляющий собой надмолекулярную неябратимую структуру, обычно характерную для карбенов и карбоидов [14]. [c.26]

Характерной особенностью сложной структурной единицы является разница поверхностных энергий между надмолекулярной структурой, и сольватным слоем и между сольватным слоем и дисперсионной средой. В отлпчие от дисперсионной среды, ССЕ сохраняет приданную форму и имеет предельное напряжение сдвига. ССЕ может взаимодействовать с дисперсионной средой. В этом случае возможны два варианта. Первый, когда поверхностное натяжение дисперсионной среды меньше, чем у сольватных слоев ССЕ. В результате взаимодействия части сложной структурной единицы с дисперсионной средой формируется активная ССЕ с нескомпенсированной поверхностной энергией. Активированная ССЕ стремится к компенсации свободной энергии, что достигается при слиянии двух или нескольких активированных ССЕ друг с другом, сопровождающемся ростом размеров надмолекулярной структуры во вновь созданной ССЕ. Чем больше разница между поверхностными энергиями надмолекулярной структуры и дисперсионной среды (Або), тем быстрее увеличиваются размеры надмолекулярной структуры и тем больше снижается толщина сольватного слоя в ССЕ. [c.14]

При больших значениях сил внутреннего трения нз сложных структурных единиц или надмолекулярных структур, находящихся во взвешенном состоянии, формируются пространственные внутренние сетки (ячейки), в которых в иммобилизованном виде находится неструктурированная жидкость. На рис. 2 схематично показана ассоциация частиц при гелеобразовании и коагуляции. При гелеобразовании жидкая нефтяная система приобретает твердое (аморфное) состояние без фазового перехода, так как порядок дальнодействия между молекулами и структурными единицами при этом не изменяется. Такие системы имеют ближний порядок, при котором расположение каждой молекулы в надмолекулярной структуре и сложных структурных единиц в системе определяется положением соседей н не зависит от положения структурных единиц на дальних расстояниях. Система теряет подвижность образуется гель), но не расслаивается или расслаивается медленно, хотя термодинамически и неустойчива (см. рис. 2, г). [c.34]

При утонении сольватного слоя на поверхности ассоциатов повышается движущая сила процесса расслоения системы на фазы (участок БЕ, кривая 3). После полного удаления сольватного слоя (точка М, кривая 2) дисперсионная среда начинает взаимодействовать непосредственно со слоем надмолекулярной структуры, обусловливая ее полное разрушение в точке Ж (кривая 1). В этой точке сложная структурная единица переходит полностью в состояние молекулярного раствора с бесконечной устойчивостью против расслоения (система становится термодинамически устойчивой против расслоения). [c.63]

Нефть и нефтяные остатки состоят из сложных структурных единиц - надмолекулярных структур (ассоциатов и кристаллитов) с различной толщиной сольватной оболочки, прочностью связей и упорядоченностью и являются сложными углеводородными смесями, различающимися качеством и соотношением компонентов, находящихся в надыолеку-лярнпй структуре, сольватной оболочке и молекулярном состоянии fi], [c.2]

Структурные единицы (исходные надмолекулярные структуры, промежуточные и конечные их виды) имеют сложное строение, обусловленное природой и геометрической формой макромолекул ВМС, поверхностными силами между ними, взаимодействием дисперсной фазы с диснерсионной средой и другими факторами. Нефтяные фракции, состоящие из смеси полярных и неполярных соединений, взаимодействуют с надмолекулярными структурами, в результате чего вокруг надмолекулярной структуры (ассоциата или комплекса) формируются сольватные оболочки различной толщины. Такая дисперсная частица сложного строения (надмолекулярная структура+сольватный слой) способна к самостоятельному существованию и получила название сложной структурной единицы (ССЕ). [c.13]

Экстремальные изменения радиуса надмолекулярной структуры II толщины сольватного слоя непосредственно влияют на характер зависимости структурно-механической прочности и агрегативной устойчивости нефтяной системы. Кривые изменения этих свойств типичны для многих нефтепродуктов. В точке Ж устойчивость нефтяных дисперсных систем к расслоению на фазы максимальна толщина сольватной оболочки в точке А имеет максимальное значение Я кс, благодаря чему уменьшается движущая сила процесса расслоения. Толстая прослойка дисперсионной среды между надмолекулярными структурами снижает структурно-механическую прочность нефтяных дисперсных систем, первый минимум которой достигается в точке К. Утоньшение сольватного слоя на поверхности надмолекулярных структур повышает движущую силу расслоения системы на фазы. После удаления основной части сольватного слоя (точка 3) дисперсионная среда начинает взаимодействовать непосредственно со слоем надмолекулярной структуры, обуславливая его полное разрушение в точке Б. В этой точке сложные структурные единицы переходят в состояние молекулярного растбора с бесконечной устойчивостью к расслоению на фазы. Предлагаемое объяснение экстремальных изменений структурномеханических свойств и агрегативной устойчивости нефтяных систем справедливо, если считать, что межфазная энергия на границе структурная единица — дисперсионная среда меняется незначительно. [c.41]

По-видимому, воздействие интенсивных импульсов давления, гидравлических ударов, кавитационных, акустических и других эффектов способствует разрушению и изменению размеров первичных надмолекулярных структур - сложных структурных единиц, образованных из присутствующих в сырье высокомолекулярных соединений - смол, асфальте-нов и полициклической ароматики Г28]. [c.43]

Между количественными и качественными изменениями в нефтяной дисперсной системе существует зависимость, которая определяется соотношением поверхностной и объемной энергий взаимодействия компонентов, составляющих надмолекулярную структуру. Обладая нескомпенсированной избыточной поверхностной энергией, зародыши формируют вокруг себя сольватные оболочки определенной толщины из молекул дисперсионной среды. Вместе с сольватной оболочкой зародыш образует сложную структурную единицу (ССЕ), которая при изменении вне-пших условий может разрушаться или расти. Во втором случае формируются вторичные ССЕ, размеры которых — радиус надмолекулярной структуры и толщина сольватной оболочки, а также упаковка молекул в надмолекулярной структуре могут изменяться по мере изменения межмолекулярного взаимодействия среды [ 16]. [c.47]

Строение и свойства сложных структурных единиц зависят от компонентной основы, формирующей надмолекулярную структуру. Сложные структурные единицы мотут иметь постоянные свойства только в данной определенной дисперсионной среде и при неизменности факторов воздействующих на систему. Наличие сложных структурных единиц придает системе специфичные свойства и в значительной степени отражается на ее параметрах, например устойчивости против расслоения. [c.47]

По мнению Сюняева [16], образование и разрушение сложных структурных единиц осуществляется промежуточными активными сложными единицами, обладающими нескомпенсированной поверхностной энергией. Поверхностный слой всегда резко отличается своими физико-химическими свойствами от свойств внутренних частей обеих граничащих областей. Это обусловлено тем, что молекулы, входящие в состав поверхностного слоя, обладают особым запасом энергии — поверхностной энергией. Энергия взаимодействия поверхностного, в частности сольватного, слоя с поверхностью надмолекулярной структуры определяет толщи гу сольваттюй оболочки и зави- [c.47]

Строение сложной структурной единицы и локальных флокул сходно с мицеллой, Однако между ними имеются существенные различия, наиболее принципиальным из которых является то, что в мицелле можно зафиксировать качество и четко определить границы ядра и некоторого переходного, граничного слоя на его поверхности, образованного, как правило, молекулами поверхностно-активных веществ. В сложной структурной единице, а тем более в локальной флокуле границы ядра, сорбционно-сольватного слоя и дисперсионной среды достаточно размыты. Дальнейшие коагуляционные взаимодействия сложных структурных единиц приводят к возникновению в системе более сложных локальных структурных образований, характеризующихся неярко выраженными центральной областью и переходным слоем. Соотношение компонентов в сложной структурной единице, возможно, оказывает решающее влияние па процессы формирования надмолекулярных структур и сольватных слоев, а следовательно, и на устойчивость и структурно-механическую прочность нефтяных дисперсных систем. [c.49]