книги / Нефтяные дисперсные системы

3.И. Сюняев, Р. 3. Сафиева, Р. 3. Сюняев

НЕ Ф Т Я Н Ы Е

ДИ С П Е РС Н Ы Е

СИ С Т Е М Ы

М О С К В А «Х И М И Я»

1990

УДК 541.182+665.6

Нефтяные дисперсные системы/3. И. Сюяяев, Р. 3 . Сафиева, Р. 3. Сюняев. — М.: Химия, 1990. 226 с.

ISBN 5—7245—0573—8.

Изложены теоретические представления о физических и химических превращениях нефтяного сырья (тяжелой части нефти, гудронов, смол, асфальтенов) в процессе переработки и нефтепродуктов при их эк­ сплуатации.

Обосновано разделение нефтяного сырья на молекулярные растворы и дисперсные системы. Описаны их свойства. Показана возможность регулирования физических превращений нефтяных компонентов, что позволит интенсифицировать нефтетехнологические процессы.

В основу излагаемых авторами представлений положена концепция «надмолекулярных структур», которая не стала общепризнанной в со­ временной науке о коллоидах и может быть предметом дискуссионного обсуждения.

Предназначена для научных и инженерно-технических работников нефтеперерабатывающей промышленности к смежных с ней отраслей (нефтегазодобывающей, подготовки и транспорта нефти н газа и т. д.). Полезна преподавателям, аспирантам, слушателям специальных факуль­ тетов, студентам старших курсов вузов нефтяного профиля.

Табл. 21. Ил. 90. Библиогр.: 230 иазв.

2804020200—051

С----------------------51—90 050(01)—90

Научное издание

СЮНЯЕВ Загидулла Исхакович, САФИЕВА Равиля Загидулловна, СЮНЯЕВ Рустэм Загидуллович

НЕФТЯНЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ

Художник

Капралова И. К

Художественный редактор

Н. В. Носов

Редактор

И. А. Захарьянц

Технический редактор

Е.Н. Крумштейя

Корректор

Н.А. Иванова

ИБ № 2329

Сдано в набор 04.04.90. Подписано в печать 12.06.90. Т-06327. Формат бумаги 60X90*/io. Бум. тип. № 2. Гарнитура Литера­ турная. Печать высокая. Уел. печ. л. 14,0. Уел. кр.-отт. 14,0. Уч.-нзд* л. 15,13. Тираж 1350 экз. Заказ 236. Цена 3 р. 40 к.

Ордена «Знак Почета» издательство «Химия», 107076, Моск­ ва. Стромынка, 21, корп. 2.

Московская типография № 11 Государственного комитета

СССР по печати. 112105, Москва, Нагатинская ул.„ д. 1.

Оглавление

3

v

ний развития современной коллоидной химии. Растет объем экспериментальных данных, интерпретируемых с помощью современного аппарата коллоидной химии и физико-химической механики дисперсных систем, чему в большой степени способствует широкое приме­ нение физико-химических методов исследования неф­ тяных систем, в частности определения их дисперс­ ности.

В 1971 г. на V Всесоюзной конференции по кол­ лоидной химии [IJ впервые были изложены теорети­ ческие представления о строении НДС, давшие тол­ чок развитию физико-химической технологии нефти. На основе авторской концепции строения НДС, как отмечает академик И. В. Петрянов-Соколов в книге, посвященной обзору новых результатов фундамен­ тальных исследований в области современной колло­ идной химии [2J, «...разработана и внедрена со зна­ чительным экономическим эффектом технология по­ лучения новых нефтепродуктов».

Центральная роль в теории НДС отводится пред­ ставлениям о существовании дисперсных частиц, или структурных единиц, различного типа. Особенностью последних, в отличие от дисперсных частиц классиче­ ских дисперсных систем, является то, что они форми­ руются в нефтяных системах, состоящих из большо­ го числа компонентов, в том числе гомологов, относя­ щихся к различным классам органических соединений с мало различающимися потенциалами межмолеку­ лярного взаимодействия. Поэтому существование со­ вокупности молекул с близкими потенциалами меж­ молекулярного взаимодействия как единого целого в виде структурных единиц находится в сильной зави­ симости от внешних условий (температуры, давле­ ния, изменения состава дисперсионной среды и т. д.). Внутреннее строение структурных единиц, состоящих из ядра и примыкающего к нему адсорбционно-соль­ ватного слоя, также имеет свои особенности, заклю­

сионной средой. Под влиянием внешних условий про­ исходит экстремальное изменение размеров ядра и адсорбционно-сольватного слоя структурных единиц НДС, что проявляется через соответствующее экстре­ мальное изменение макросвойств НДС и, несомненно, влияет на результаты их технологической переработ­ ки. Отметим, что в отличие от принятой в настоящее время технологии предлагаемая физико-химическая технология, обеспечивающая интенсификацию как недеструктивных, так и деструктивных тсхнологнчсс-

7

ГЛАВА I

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТЯНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ (НДС)

Известные в настоящее время классификации нефтяных сис­ тем, отличающихся огромным разнообразием образующих их углеводородных и неуглеводородных компонентов, основаны на взаимосвязи их физико-химических и потребительских свойств, на различиях в физико-химических свойствах (плотности, вяз­ кости, содержании групповых компонентов, золы, серы и др.) и предназначены для выбора наиболее рационального способа добычи, переработки и применения нефтяных систем. Однако игнорирование особенностей дисперсного состояния нефтяных систем снижает эффективность такого выбора. При определен­ ных условиях в нефтях и нефтепродуктах формируются дис­ персные частицы (неоднородности), придающие им свойства дисперсных систем. Дисперсное состояние нефтяных систем существенно влияет на технологию их добычи, переработки и применения. В связи с этим необходима классификация нефтя­ ных систем по признакам их дисперсного состояния. .

Классическими признаками дисперсного состояния систем являются агрегатное состояние дисперсной фазы и дисперсион­ ной среды (или гетерогенность), дисперсность, характер моле­ кулярных взаимодействий на границе раздела фаз.

Следуя общепринятой классификации дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной сре­ ды, среди дисперсных систем нефтяного происхождения, состоя­ щих из двух фаз, можно выделить следующие 9 типов (табл. 1). Сразу заметим, что реальные НДС в большинстве случаев явля­ ются многофазными (полигетерогенными). Первые три строчки таблицы содержат примеры твердых структур нефтяного проис­ хождения, проявляющих свойства твердых тел. Дисперсионная среда таких нефтяных структур находится в твердом состоянии, в зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы раз­ личают дисперсные структуры, эмульсии и пены.

Самыми типичными представителями твердых структур ти­ па т 1/т2 являются нефтяные коксы, характеризуемые различ­ ной степенью анизотропности: от рядовых до игольчатых [6], нефтяные брикеты. В виде твердых эмульсий находятся полу­ ченные из нефтяных фракций твердые углеводороды (парафи­ ны, церезины), а также подвергаемые обезмасливанию гачи и

9

*■ Не относигся к НДС (гомогенная система).

более многочисленный среди НДС типа т/ж. К нему относятся

10