Главная -> Словарь

Коллоидно дисперсных

Следует отметить, что в процессах деасфальтизации пропан выступает не только как избирательный растворитель, но и одновременно как коагулятор смолисто-асфальтеновых веществ. Известно, что асфальтены в нефтяных остатках присутствуют только в коллоидном состоянии. При этом дисперсионной фазой являются асфальтены, а дисперсионной средой — масла, в т.ч. гюлицикличес — кие ароматические углеводороды и смолы сырья. В разбавленных растворах, в которых растворитель, как, например пропан, не обладает способностью растворять асфальтепы, имеет место коа — 1уляция последних. С точки зрения коагулирующей способности, глканы с молекулярной массой меньше, чем у пропана

что находящиеся в коллоидном состоянии асфальтены, карбены и карбоиды при нагревании коагулируют. Этому способствуют снижение вязкости топлива и неодинаковая плотность асфальте-нов , карбенов и карбоидов .

К наиболее широко используемым металлсодержащим моющим присадкам относятся сульфонаты, феноляты, фосфонаты и в меньшей степени салицилаты металлов. Обычно это кальциевые или бариевые соли; реже — магнийсодержащие моющие присадки. Оульфонаты металлов встречаются, как правило, трех видов: нейтральные, основные и сверхщелочные; получают их обработкой маслорастворимых сульфокислот нефтяного происхождения или синтетических бензосульфокислот оксидами и гидроксидами соответствующих щелочноземельных металлов. В сверхщелочных моющих присадках содержание металла больше стехиомегрического, так как они содержат определенное количество карбонатов металлов в мелкодисперсном, коллоидном состоянии.

Некоторые сорта тяжелых масел, особенно часто цилиндровые, а также продукты, получаемые очисткой неперегнанных фракций нефти, обладают темным цветом и малой прозрачностью, особенно на холоду, что ставится в связь с выделением более или менее крупных кристаллических аггрегатов, главным образом, парафина. Мутны также отработанные масла, содержащие продукты окисления и 'полимеризации, металлические соли в коллоидном .состоянии, пыл!ь металла и т. п. :

думать, что смешивание масел, полученных из разных нефтей, связано с какими-то физико-химическими процессами. Интересно, что положительные отклонения наблюдаются в тех случаях, когда вязкость смеси превосходит вычисляемую, и наоборот; кроме того понижение застывания против вычисленного характера для масел, резко изменяющих свою вязкость с температурой. Повиди-мому и эти ненормальности находят себе удовлетворительное объяснение при допущении присутствия каких-либо компонентов в коллоидном состоянии, сменяющимся затем состоянием раствора или иной степени дисперсии.

По химическому составу сернистые соединения нефти весьма разнообразны. В нефтях могут встречаться как в растворенном,так и в коллоидном состоянии элементарная сера, растворённый сероводород, меркаптаны , сульфиды и полисульфиды, циклические сульфиды и производные теофена. Кроме того, существуют смешанные серу- и кислородсодержащие соединения - сулъфояы, сульфоксиды и сульфоновые кислоты. В смолисто-асфальтеновой части нефти наблюдаются ещё более сложные соединения, содержащие одновременно атомы серы, азота и кислорода.

При производстве остаточных нефтяных масел широкое применение получил пропан как растворитель, при помощи которого можно выделять из гудронов или концентратов смолисто-асфаль-теновые вещества. В процессе деасфальтизащии нефтяных остатков сжиженным пропаном, согласно обобщенной теории деасфаль-тизации, имеет место сочетание таких явлений, как коагуляцион-ное высаживание из раствора асфальтенов, экстракционное выделение смолистых веществ, пептизация асфальтенов смолами и высокотемпературное фракционирование углеводородов. Известно, что асфальтены могут дрисутствовать в углеводородной среде только в коллоидном состоянии, и в присутствии больших количеств легких растворителей в области температур полного растворения углеводородов и смол, т. е. между KTPi и КТ?2 , происходит их коагуляция.

При производстве остаточных нефтяных масел широкое применение получил пропан как растворитель, при помощи которого можно выделять из гудронов или концентратов смолисто-асфаль-теновые , происходит их коагуляция.

Деасфальтизация ма'сел пропаном " заключается в осаждении асфальто-смолистых веществ из пропа-нового раствора очищаемого масла. Эта операция осуществляется только на нефтеперерабатывающих предприятиях в качестве первой стадии очистки масел . При растворении углеводородов масла в пропане асфальто-смолистые вещества, находящиеся в масле в коллоидном состоянии и имеющие довольно высокую плотность, выпадают в осадок вследствие разрушения коллоидного раствора после введения пропана.

Преимущества набивных фильтров — дешевизна, способность выдерживать высокие перепады давления и адсорбировать продукты окисления, находящиеся в масле в коллоидном состоянии. К недостаткам следует отнести сравнительно небольшой срок службы, значительные габариты и большой расход материала из-за неравномерного использования объема фильтрующего элемента .

В зависимости от условий защелачивания и соотношения реагентов сульфонаты могут содержать значительное количество оксидов, гидроксидов и карбонатов в тонкодисперсном и коллоидном состоянии. Сульфонаты с избыточной щелочностью способны нейтрализовать кислотные соединения, накапливающиеся в масле при работе двигателя. Сульфокислоты для маслорастворимых сульфонатов получают путем сульфирования минеральных масел олеумом или серным ангидридом .

Следует четко разграничить свойства веществ в объемном агрегатном состоянии и в фиксированном промежуточном состоянии роста размеров ССЕ. Если в первом случае, как было указано, физико-химические свойства не зависят от геометрических размеров фаз, то в промежуточном состоянии изменения размеров ССЕ обнаруживается взаимосвязь между размерами ССЕ и физико-химическими свойствами НДС. Фазовые переходы, как любой процесс, характеризуются термодинамическими и кинетическими показателями.

пень их однородности, размеры ССЕ. Наличие ССЕ как на первом, так и на втором этапе с внутренним адсорбционно-соль-ватным слоем даже в однородной дисперсной системе обусловливают ее дискретность и «дефектность». Наличие такой «дефектности» в адсорбентах и катализаторах, имеющих размеры ССЕ в пределах коллоидно-дисперсных частиц, придает им адсорбционную и каталитическую активность, что имеет важное значение на практике. В других случаях наличие элементов структуры дисперсной фазы понижает структурно-механические характеристики твердых дисперсных тел: плотность, прочность, модуль упругости, долговечность.

Главное внимание в вопросах перегонки и ректификации нефтеи традиционно уделялось изучению равновесия пар — жидкость, расчетам парциального давления летучих компонентов нефтяной системы в зависимости от ее состава и внешних условий, что является основополагающим для технологических расчетов. В этих случаях в расчетах всегда принимается давление паров над плоской поверхностью, когда г~+°о . Когда радиус пузырька изменяется внешними воздействиями в пределах коллоидно-дисперсных частиц, следует использовать уравнение Томсона — Кельвина , устанавливающего соответствие между кривизной растущей поверхности и изменением давления пузырька по сравнению с-давлением над плоской поверхностью.

Контакт топлпв с кислородом может быть нерегулируемый и регулируемый . При контакте топлива с кислородом воздуха в общем случае возможны три варианта взаимодействия. Первый характеризуется отсутствием изменений молекулярной структуры компонентов, участвующих во взаимодействии, и обратимым изменением массы топлива. Описанная ситуация возникает при барботнровании воздуха через топливо или случайном попадании его при хранении и транспортировании. Пузырьки воздуха коллоидно-дисперсных размеров, имеющих вокруг себя толстые абсорбционно-сольват-ные слои, находятся в топливе. Энергия взаимодействия между молекулами в адсорбционно-сольватном слое значительно превышает энергию взаимодействия адсорбционно-сольватного слоя с кислородом воздуха. Так как обмен между адсорбционно-сольватным слоем и дисперсионной средой происходит без изменения структуры молекул, то топливо обладает бесконечной химической стабильностью.

В грубодисперсных и коллоидно-дисперсных скстшох между частицами дисперсной фазк и дисперсной средой имеется граница раздела фаз, т.е. они геторогенкы. Вследствие весьма небольших размеров частиц грубодисперснне системы называют микро-гетэроге иными, а коллоидные раствори - у л ъ т р а-микрогетерогенными.

В отличие от истинных растворов структурной частицей в гетерогенных дисперсных системах является не ион и не молекуле, а агрегаты молекул, атомов или ионов, не растворимых в данной дисперсной среде. Коллоидно-дисперсные системы, содер-ясащие подобные агрегаты, носят название суспензои-д о в.

На явлении рассеивания свита коллоидными частицами основаны методы их исследования: улътрамикроскопия и нефелометрия, с помощью которых определяют размеры, форму к концентрацию-чвстиц дисперсной фазы в коллоидно-дисперсных системах.

Использование известных критериев деления дисперсных систем на мккрогетерогенные и грубодисперсные оправдано для СДС и оказывается неправомерным при переходе к концентрированным и высококонцентрированным дисперсным системам. Поэтому в в качестве такого критерия предлагается использовать характерный размер частиц 5С, при котором вес частицы уравновешивается силами сцепления между ними, что следует из главной общей особенности дисперсных систем - сильно развитая межфазная поверхность и большая избыточная поверхностная энергия Гиббса Ur, которая в случае перехода от коллоидно-дисперсных к грубодисперсным системам также сохраняется при условии соответственного увеличения концентрации и, следователь но, суммарной поверхности ДФ в единице объема системы. Высококонцентрированные дисперсные системы отличаются весьма высокой "объемной концентрацией" энергии Гиббса, что является движущей силой процесса формирования СВДС, сопровождающегося ростом термодинамической стабильности системы. Таким образом, суммарная поверхность ДФ в единице объема системы Sv и удельная "объемная" концентрация энергии Гиббса Ur характеризует активность дисперсной системы в коллоидно-химических процессах на межфазных поверхностях. Граница перехода от грубодисперсных систем к микрогетерогенным, определяемая 5С, по существу является также критери-

В состав смол мазутов входят асфальтены, карбены и карбоиды, асфальтогеновые кислоты и другие высокомолекулярные продукты, Асфальтены представляют собой высокомолекулярные аморфные вещества, в состав которых входят 80—87 % углерода, 6,0—7,5 % водорода, 2,5—7,0 % кислорода, 0,5—10 % серы, до 2 % азота и различные зольные элементы. Асфальтены, выделенные из крекинг-мазутов, не плавятся при нагревании до 300 °С, а при более высокой температуре разлагаются с выделением газа и кокса. В"мазуте асфальтены находятся в различных агрегатных состояниях — от коллоидно-дисперсных до укрупненных в заметные скопления.

Таким образом, знание и учет коллоидно-дисперсных свойств нефтепродуктов и особенно межфазных переходов является очень важным для выбора оптимальных параметров технологии переработки нефти.

Задача наиболее полнот; реализации потенциальных возможностей нефтяного сырья в процессах его переработки с каждым годом становится все более актуальной. Повышение глубины отбора светлых, регулирование выхода и качества целевых продуктов в процессах первичной и вторичной переработки требует нового подхода к технологическим аспектам этой проблемы. Одним из малоизученных и перспективных направлений является исследование и регулирование коллоидно-дисперсных свойств нефтяного сырья. Коллоидная химия нефти - наука, у истоков которой стояли отечественные ученые П.А.Ребиндер, Г.И.Фукс, Н.ИЛерножуков, С.Р.Сергиенко, А.А.Петров, П.И.Санин и другие, получила свое дальнейшее развитие в работах З.И.Сшяева и его школы.