Дисперсные структурно-механические

Предотвращение агрегации первичных дисперсных частиц воз можно в результате действия трех факторов устойчивости дисперсных систем 1) кинетического, 2) электрического и 3) структурно-механического. [c.332]

Ребиндером и его школой развиты представления о структурно-механических свойствах адсорбционных слоев как факторе стабилизации дисперсных систем. Стабилизирующее действие структурно-вязких (гелеобразных) адсорбционных слоев стабилизатора при столкновении частиц дисперсной фазы обуславливается тем, что высоковязкая прослойка между частицами во время столкновения не успевает выдавиться. При этом делается заключение, что структурно-механический фактор является наиболее сильным фактором стабилизации и носит универсальный характер. [c.11]

В зоне БВ структурирующиеся молекулы углеводородов связаны друг с другом в рыхлые ассоциаты, обладающие повышенной подвижностью. Вязкость системы в этой зоне прн данной температуре непостоянна и зависит от объемной концентрации дисперсной фазы (надмолекулярных структур). Высокая дисперсность частиц твердой фазы создает избыток поверхностной энергии поэтому такие системы термодинамически и кинетически неустойчивы и стремятся к расслоению на две фазы. Изменяются также структурно-механические свойства НДС. Все эти стадии отображены на рис. 4. [c.37]

Задача настоящей книги — изложение закономерностей меж-молекулярного взаимодействия макромолекул сырья, формирования и разрушения обратимых и необратимых сложных структурных единиц, влияния на эти процессы разных факторов (состава дисперсионной среды, различных добавок-модификаторов, механических перемешиваний, скоростей сдвига и т. д.), расслоения нефтяных дисперсных систем на фазы с различной степенью кристалличности и структурно-механической прочностью. [c.6]

При оценке остаточного сырья наряду с указанной классификацией следует учитывать, к какой дисперсной системе относится нефтяной остаток. Например, по классификаций [14] сьфье технологических процессов переработки остатков может быть отнесено к неструктурированной (яенаполненной) или структурированной (наполненной) дисперсной системе. Для выявления этого следует знать концентрации наиболее склонных к структурированию компонентов, а также показатели, влияющие на структурно-механические свойства остатков (вязкость, термическая устойчивость, устойчивость против расслоения, седиментация и пр.). [c.12]

К основным свойствам свободно-дисперсных систем относится устойчивость к расслоению на фазы (кинетическая устойчивость), а связно-дисперсных — структурно-механическая прочность. [c.179]

Нефть и нефтепродукты характеризуют показателями следующих физических свойств плотность, вязкость, молекулярная масса, температуры застывания, помутнения, кристаллизации, вспышки, воспламенения и самовоспламенения, показатель преломления. Для характеристики нефтяных дисперсных систем служат показатели структурно-механической прочности и агре-гативной устойчивости. [c.24]

Особенностью рассматриваемой НДС является стабилизация размеров дисперсной фазы при высоком (более 50%) содержании тяжелых остатков в смеси. По-видимому, в данном случае повышение агрегативной устойчивости обеспечивается оптимальным соотношением факторов, способствующих ассоциации асфальтенов (рост их количества, соотношение алканов и аренов) и подавляющих ее -усиление структурно-механического барьера при сольватации естественных ПАВ высокомолекулярными углеводородами и смолами тяжелого остатка. [c.10]

Для рассматриваемого типа НДС фактором, определяющим устойчивость, является структурно-механический барьер, концепция которого была предложена Ребиндером [17].Он имеет место в дисперсных системах со структурированными межфазными слоями, сформированными в результате адсорбции из раствора ПАВ. [c.27]

Структурно-механическую прочность нефтяных дисперсных систем оценивают степенью отклонения структурной вязкости тумаке от динамической вязкости т),мии- [c.15]

Температура влияет не только на структурно-механическую прочность системы, ио и на ее устойчивость против расслоения. Под устойчивостью НДС понимается способность дисперсной фазы сохранять в течение определенного времени равномерное распределение сложных структурных единиц в дисперсионной среде. Различают термодинамическую и кинетическую устойчивость НДС. Возможность нефтяной системы к расслоению оценивается на основании ее термодинамических характеристик (энтальпии и энтропии). [c.15]

В зоне АБ состав дисперсионной среды, ее растворяющая способность, концентрация твердой фазы, соотношение в твердой фазе парафинов и асфальтенов так же, как размер и форма частиц дисперсной фазы, оказывают влияние на кинетику структурирования системы, ее структурно-механическую прочность и устойчивость. При сохранении в этой зоне постоянства структурной вязкости устойчивость системы не изменяется. При повышении температуры системы свойства геля изменяются, изменяется его механическая прочность н система приобретает текучие свойства прн температуре, соответствующей температуре застывания нефтепродукта (точка Б) гель переходит в состояние аномальной жидкости. [c.37]

Повышение РС среды (переход от нерастворителя к плохому растворителю) приводит к снижению толщины слоя надмолекулярной структуры п одновременно непрерывному увеличению толщины сольватного слоя до максимального значения (точка В). В точке В (К = К2) НДС имеет максимальную устойчивость против расслоения системы на фазы. Это объясняется тем, что в точке В ассоциаты имеют максимальную толщину сольватной оболочки, минимальную плотность, что уменьшает движущую силу процесса расслоения. Наличие толстой прослойки между частицами ассоциатов приводит к снижению структурно-механической прочности дисперсной фазы НДС, первый минимум которой достигается в точке Г (кривая 4). [c.63]

Анализ формулы показывает, что по мере изменения бо с 10 до 1000 мк концентрация асфальтенов в слое жидкости, прилегающем к граничному слою, возрастает от О до 0,99. Известно, что асфальтены являются депрессорами нефтяных систем. Поэтому такие колебания в значениях С весьма сильно влияют на структурирование парафиносодержащих систем, особенно в условиях низкой концентрации парафиновых углеводородов. По-видимому, при больших значениях 2 возможен переход нефтяной системы в состояние коагуляционной структуры, обладающей повышенными значениями структурно-механических констант. В результате расслоения нефтяных дисперсных систем структурно-механическая прочность граничного и прилегающего к нему тонкого слоя превышает объемную структурную прочность аномальной жидкости в десятки раз. [c.68]

Рис. 14. Зависимость структурно-механической прочности нефтяной дисперсной системы от толщины б граничного слоя и слоя, прилегающего к нему, и концентрации в них асфальтенов С

УСТОЙЧИВОСТЬ и СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ НЕФТЯНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ [c.138]

Физическое и химическое агрегирование в нефтяных углеводородных 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]

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]

Математические модели процесса, основанные на знании его химизма, механизма, структурно-механической прочности нефтяных дисперсных систем и кинетических закономерностей, тепловых и материальных балансов процесса коксования, находятся на стадии создания [18]. Аналогичные математические модели могут быть реализованы на установках прокаливания нефтяных коксов и получения технического углерода. Развитие методов математического моделирования и оптимизация на этой основе отдельных узлов и процессов в целом, [c.263]

По мере перехода из молекулярного в свободно-дисперсное, а затем и в связно-дисперсное состояние непрерывно изменяется структурно-механическая прочность. На первом этапе формирования первичных ССЕ толстые адсорбционно-сольватные слои, а также отсутствие связи между ССЕ обусловливает свойства НДС сравнительно низкую механическую прочность, структурную вязкость, высокую кинетическую устойчивость. Низкая механическая прочность НДС обусловлена тем, что силы ММВ в дисперсных частицах действуют через адсорбцион- [c.128]

Формирование сольватных слоев определенной толщины и строения вокруг надмолекулярных структур оказывает существенное влияние на структурно-механические свойства нефтяных дисперсных систем. Термодинамическое обоснование их формирования было дано Гиббсом [124], допустившим, что переходный слой (межфазная граница) имеет определенную толщину и термодинамические параметры, промежуточные между значениями параметров сосуществующих фаз. Межфазная граница становится неустойчивой при натяжении порядка 10" дин/см. Для нефтяных систем неустойчивость межфазной границы структурных единиц возрастает из-за воздействия следующих факторов. [c.31]

Изложенные выше общетеоретические соображения о закономерностях изменения сложных структурных единиц нефтяных дисперсных систем в основном заимствованы из материалов исследования структурных изменений сырья термодеструктивных процессов. Применительно к процессам каталитического гидрооблагораживання таких материалов в литературе практически нет, хотя и имеются достаточное число публикаций по закономерностям химических превращений в реакторах, закономерностям дезактивации катализаторов и пр. Обширные материалы исследований процесса с использованием нефтяных остатков различной глубины отбора из различных нефтей с широким диапазоном изменения компонентного состава в большей степени подтверждают правомерность вышеизложенных представлений. Это будет показано в пошедую-щих главах. Остановимся на основных факторах, определяющих структурно-механическую устойчивость нефтяных остатков. [c.27]

Одним из параметров, косвенно указывающих на структурно-механическую устойчивость и степень диспергирования асфалыеновых ассоциатов, является показатель дисперсности нефтяных остатков (Л д), который зависит от концентрации основных групп углеводородов (алкано-циклоалканов и аренов), смол и асфальтенов. Оценка его может быть осуществлена по формуле Тракслера [c.30]

Для обеспечения возможности комплексной оценки структуры нефтяных остатков, их структурно-механической устойчивости и опре-. деления численных значений показателей по эмпирическим зависимостям (1-1)-(1-7) необходимо знание компонентного состава, распределения компонентов по размерам молекул, частиц и ассоциатов, закономерностей изменения реологических свойств и показателя дисперсности, плотности и ряда других показателей физико-химических свойств. От степени информации по указанным показателям зависит выбор эффективных и рациональных способов воздействия на сырье каталитического гидрооблагораживання с целью перевода его в активное состояние- К числу таких способов воздействия следует отнести такие технологические приемы, как испарение и осаждение, приводящие к изменению соотношения объема дисперсионной среды и дисперсной фазы- Рассмотрим основные экспериментальные методы, используемые в исследовательской практике для оценки вышеуказанных показателей. [c.30]

Высокомолекулярные соединения (белки, полипептиды, поливиниловый спирт и другие), добавляемые для стабилизации дисперсных систем, называют з а щ и т н ы м н коллоида м и.. дсорби-руясь иа границе раздела фаз, онн образуют в поверхностном слое сетчатые и гелеобразиь1е структуры, создающие структурно-механический барьер, который препятствует объединению частиц дисперсной фазы. Структурно-механическая стабилизация Г меет решающее значение для стабтытзацин взвесей, паст, пен, концентрированных эмульсий. [c.313]

При выборе типа воздействия из определенного класса, например акустического, необходимо учитывать конкретные свойства исходных материалов и конечных продуктов процесса (структурно-механических, акустических, реологических и др.). В общем случае могут быть использованы частотные критерии и временнью зависимости. Для некоторых процессов (диспергирование фаз) спектральные характеристики воздействия предопределяют вид кривой распределения дисперсной фазы. [c.110]

Подобный механизм реализуется в рассматриваемых НДС. Наиболее явно правило фильности проявляется в смесях с крекинг-остатком повышение количества вторичных асфальтенов и парафино-нафтеновых углеводородов при снижении доли смол и ароматики в смеси приводит к увеличению межмолекулярного взаимодействия и размеров дисперсных частиц (рис. 1.20). Ослабление структурно-механического барьера - сольватного слоя при этом может приводить к коагуляции асфальтенов и их выпадению, что отмечалось нами ранее на примере смесей прямогонного дистиллята запад-но-сибирской нефти, содержащих более 50% крекинг-остатка. [c.29]

В книге изложены научные и технологические основы производства и облагораживания нефтяного углерода (кокс, сажа, углеродистое волокно, пеки) и описаны его физико-химические свойства. Обобщены результаты исследований по физико-химической механике нефтяных дисперсных систем — источника получения нефтяного углерода. Рассмотрены меж-молекулярные взаимодействия структурирующихся компонентов нефти, принципы регулирования структурно-механической прочности, устойчивости и размеров сложных структурных гдиниц, существенно влияющие на ход технологических процессов и на качество получаемого углерода. [c.2]

За пределами строгой количественной теории Дерягина остались такие факторы устойчивости, как сольватация поверхности ч1стиц и структурно-механические свойства адсорбционных слоев. Один из возможных путей учета сольватации в рамках теории устойчивости предложен Ю. М. Глазманом. По его мнению, электростатическое отталкивание соль-ватированных частиц можно рассматривать с позиций расположения внутренней обкладки двойного ионного слоя на внешней стороне сольватного слоя, что равносильно увеличению радиуса действия электростатических сил. Сольватные слои, по определению Дерягина, представляют собой пограничные с дисперсной фазой области среды, обладающие отличными от остальной среды механическими и термодинамическими (или теми и другими) свойствами. [c.8]

Устойчивость НДС обычно исследуют, когда частицы дисперсной фазы находятся в свободнодисперсном состоянии. Структурно-механическая прочность НДС, по которой оценивают способность структурированных жидкостей сопротивляться разрушению образовавшихся структур под 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 связаннодисперсного 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]

Устойчивость нефтесодержащих вод обеспечивается главным образом за счет адсорбционно-сольватного и структурно-механического факторов стабилизации. Действие этих факторов обеспечивается присутствием молекул дифильного строения, адсорбировавишхся на поверхности частиц фазы, а также наличием твердых частиц различных загрязнений как в материале частиц дисперсной фазы, так и в дисперсионной среде. [c.40]

Как указывалось выше, поливиниловый спирт является стабилизатором, который, распределяясь на поверхности раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды, создает структурно-механический барьер, препятствующий сближению частиц. Данные физико-химического анализа смешанного стока после злектрообработки в течение 4 мин в однородном поле при напряженности 5 В/см в зависимости от концентрации ионов Са и сольвара в исходной дисперсии приведены ниже [c.105]

Структурно-механическая прочность и агрегативная устойчивость нефтяных дисперсных систем. Одной из основных проблем коллоидной химии нефтей и их фракций является исследование, пространственных структур различного рода в нефтяных дисперсных системах и регулирование разнообразными приемами их механических свойств деформационных и прочностных. Необходимость решения данной проблемы способствовала становлению самостоятельной области коллоидной химии — физико-химической механики нефтяных дисперсных систем. Обобщение значительного эмпирического материала позволило в работе [112] предложить с точки зрения макрореологии (диаграмму изменения структурномеханической прочности с ростом температуры в многокомпонентных нефтяных дисперсных системах (рис. 5). Участок ВГ, имеющий различную ширину в зависимости от строения исследуемой нефтяной системы и вырождающийся в точку для битумов, характеризует ньютоновское поведение в полностью разрушенной структуре, вязкость которой не зависит от скорости сдвига. Точка В отвечает пределу текучести системы. С понижением температуры нефтяная система становится тгересыщенной по отношению к твердым углеводородам, выделение которых из однородного с реологической точки зрения расплава приводит к структурированию системы. На участке БВ взаимодействие формирующихся структурных элементов обуславливает вязкопластическое течение обратимо разрушаемой структуры и наличие предельного напряжения сдвига в точке Б. По мере снижения температуры на этом участке скорость формирования коагуляционных контактов мел ду надмоле- кулярными структурами превышает скорость их разрушения под действием механической нагрузки. В точке Б нефтяная система те- [c.38]

Переработка нефти, начиная с первых стадий (деэмульсация, прямая перегонка) и кончая переработкой нефтяных остатков (коксование, гидрокрекинг, добен—деасфальтизация остатков бензином и др.), основана на регулировании структурно-механической прочности и устойчивости нефтяных дисперсных систем. К дисперсным системам относится и нефтяной углерод, состоящий из сложных структурных единиц—кристаллитов, разных по размеру и степени упорядоченности и механической прочности (дисперсная фаза) и дисперсионной среды (газ-1-жидкость). [c.7]

Нефтяные свободно- и связаннодиоперсные системы характеризуются структурно-механической прочностью. Под структурно-механической прочностью нефтяной дисперсной системы понимается способность ее сопротивляться действию внешних сил. Чем больше силы взаимодействия макромолекул ВМС в ассоциате и между ассоциатами в системе, тем выше структурно-механическая прочность НДС. [c.14]

Структурно-механическая прочность нефтяных дисперсных систем определяется главным образом толщиной сольватной оболочки, образующейся вокруг частиц твердой фазы (надмолекулярной структуры). Такие оболочки имеют определенную упругость, присущую твердому телу, и вызывают [39] расклинивающее давление, которое в согюкуппости с внешним давлением действует на частицы твердой фазы, стремясь их раздвинуть, оттолкнуть друг от друга. Чем меньше толщина сольватной оболочки, тем выше структурно-механичсская прочность нефтяной дисперсной системы. [c.15]

Реологические свойства (структурно-механические свойства, температура застывания, вязкость и др.) НДС зависят в первую очередь от ее физического состояния, на которое оказывает влияние соотношение энергий межмолекулярного взаимодействия и теплового движения. Нефтяные дисперсные системы могут находиться в трех физических состояниях вязкотекучем (жидком), высокоэластическом и твердом. Способность к вязкому течению таких продуктов, как битумы, пеки, используют для пх внутризаводского транспортирования по трубопроводам. Для НДС характерно высокоэластическое состояние в интервале между температурами стеклования и вязко текучестн (температуры размягчения). [c.18]

Необходимо более подробно изучить условия равновесия, образования н разрушения ассоциатов на участке АВ (см. рис. 4), влияние отношения ф/Кд, с иа кинетику выделения твердой фазы, форму и размеры надмолекулярных структур, структурно-механические свойства, а также на устойчивость различных нефтяных дисперсных систем и установить более обшие закономерности для управления этими сложными ироцессами, имеющими важное промышленное значение. [c.43]

В связи с тем, что многие свойства коксов (пористость, плотность, механические и электрические свойства и т. д.) подробно описаны в работе [112], здесь уделено внимание свойствам нефтяных углеродов, изложенных в литературе недостаточно подробно или же неупоминаемых в ней вообще. К ним относятся элементный состав, содержание сернистых соединений, реакционная п адсорбционная способность, устойчивость и структурно-механическая прочность нефтяных дисперсных систем и кристаллитная структура углерода. [c.116]

Устойчивость против расслоения МДС характеризуется временем, в течение которого ССЕ проходят путь под действием сил тяжести и сопротивления среды. В случае установившегося движения ССЕ в вязкой среде для определения т используют закон Стокса. На значение т ока.зываег в наибольшей степени влияние радиус ССЕ (как и на структурно-механическую прочность). Чем меньше размер дисперсных частиц, тем больше значение т и соответственно дисперсная система менее склонна к расслоению, т. е, более устойчива. Таким образом при т- оо нефтяная днсперсная система устойчива к расслоению, а при т- О—неустойчива. Следует здесь оговориться, что ])счь идет об относительной устойчивости дисперсных систем. В принципе, НДС с термодинамической точки зрения являются неустойчивыми системами. [c.131]

Число методов и приборов, предназначенных для определения структурно-.механических свойств дисперсных систем, велико. Это связано с большим диапазоном их проявления. При ни.ч-ких и высоких температурах используются следующие методы исследования структурно-механической прочности НДС с жпд-кой диспсрсионной средой метод Вейлера—Ребиндера метод ротационной вискозиметрии метод плоско-параллельных дисков метод конического вискозиметра. Каждый нз них имеет свои достоинства и недостатки. Тот или иной метод используется в зависимости от природы и степени наиолнения ССЕ, интенсивности внешнего воздействия и температуры определения структурно-механической прочности. [c.135]

В работе [172] исследованы структурно-механические свойст-ра остатков арланской, ромашкинской, тюменской и мангышлакской нефтей, различающихся степенью дисперсности сложных структурных единиц. Результаты исследований структурно-механической прочности остатков различной глубины отбора дистиллятов представлены на рис. 41. Все исследуемые остатки имеют критические точки перехода от одного состояния структурированности в другое, соответствующие пересечению касательных, проведенных к кривой зависимости предельного напряжения сдвига от температуры. Анализ кривых на рис. 41 позволяет проследить достаточно четкое совпадение температуры застывания исследуемых остатков с точкой перегиба tl. При температуре il и ниже дисперсная фаза исследуемых остатков образует сплошной каркас (студни), внутри которого в иммобилизованном виде содержится дисперсионная среда. Другая кинетическая точка 2 соответствует переходу ССЕ от малой степени дисперсности к высокой, что в конечном счете приводит к исчезновению ССЕ. В результате этого в точке з НДС переходит в неструктурированное состояние, характеризующееся ньютоновским течением (с=1). На абсолютные значения /ь t2 и и их разности (/2— 1) и ( 3— 2) существенное влияние оказывает концентрация и качество низко- и высокомолекулярных соединений в нефтяных остатках. [c.138]

В связи с переходом НДС из свободно-дисиерсиого в связно-дисперсное состояние в виде студня или геля существенно улучшаются их етруктурно-механические свойства и устойчивость. Начало перехода в связно-дисиерсное состояние можно оценить для высококонцеитрированиых растворов высокомолекулярных соединений (пеков, битумов, асфальтенов) температурой размягчения (температура текучести — 7т) В промышленной практике структурно-механические свойства битумов, асфальтенов и др. принято оценивать температурным интервалом хрупкости, дуктильности и пенетрацией. [c.146]

Таким образом, как для жидких, так и для твердых НДС наблюдаются одни и те же характерные зависимости структурно-механической прочности, устойчивости однородности от внен1-них воздействий. К сожалению, в настоящее время дисперсные системы с этой точки мало изучены. [c.150]

В тяжелых нефтях и нефтяных остатках асфальтены диспергированы в высокомолекулярных углеводородах (смолы и масла), образуя коллоидную микрогетерогенную систему с предельно высокой дисперсностью, а следовательно, с очень большой поверхностью дисперсной фазы и дисперсионной среды. Реологические свойства таких систем определяются соотношением между конденсируюши-мися, полимеризующимися и дисперсно-структурными компонентами регулированием количества этих компонентов достигается необходимая структурно-механическая прочность нефтяных остатков. [c.56]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология