ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электроосаждение из "Твердые углеводороды нефти" В нефтеперерабатывающей промышленности широко используют электрические и электромагнитные поля для воздействия на дисперсные системы с целью интенсификации таких процессов, как фильтрование, центрифугирование, перемешивание, разделение углеводородных и водных сред и др. [114-116]. Использование электрических и электромагнитных полей при переработке нефти позволяет решать разнообразные задачи, связанные с разрушением дисперсных систем, т. е. с разделением фаз, или выделением осадка в виде покрытия на электроде, или его формированием в объеме. Эффективность воздействия электрических полей зависит как от параметров поля, так и от физико-химических свойств дисперсных систем. Свойствами системы можно управлять, регулируя параметры таким образом, чтобы воздействие поля приводило к оптимальному сочетанию электрокинетических, поляризационных и электрохимических явлений [117-129]. [c.70] В дисперсиях твердых углеводородов роль поверхностно-активных веществ сводится к адсорбции их молекул на диспергированных частицах, что позволяет воздействовать на формирование твердой фазы и связанных с ней сольватных оболочек [54, 130]. В зависимости от природы и концентрации ПАВ с учетом специфики их поведения в углеводородных средах адсорбироваться могут молекулы, агрегаты и мицеллы поверхностно-активных веществ. [c.71] 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] Надмолекулярные структуры коллоидных размеров отличаются от неструктурированных молекул углеводородов большей молекулярной массой, наличием поверхности раздела фаз, более высокой плотностью и малой летучестью. Надмолекулярные структуры, сформированные из разных высокомолекулярных соединений, обладают не только различными физико-химическими свойствами, но и взаимно влияют на межмолекулярные взаимодействия. Это вызывает изменение структур-но-механической прочности и стабильности нефтяных дисперсных систем. [c.71] Регулирование размеров надмолекулярных структур и связанных с ними сольватных оболочек путем внешних воздействий позволяег повышать четкость разделения нефтяных дисперсных систем и управлять большинством технологических процессов нефтеперерабатывающей промышленности. [c.71] При депарафинизации и обезмасливании в процессе охлаждения раствора сырья образуются дисперсные системы, в которых фазой являются твердые углеводороды, а средой-раствор жидких компонентов в применяемом растворителе. В таких системах под воздействием электрических полей возникают электрокинетические явления, изучение которых очень важно при решении практических проблем, связанных с отложениями парафина в трубопроводах, выделением дисперсной фазы в виде осадка и электрокоагуляцией. [c.71] При наложении электрического поля на дисперсные системы, как правило, происходит агрегирование частиц дисперсной фазы и их организация в своеобразные структуры, ориентированные вдоль силовых линий поля [114, 133-136]. Работы, касающиеся непосредственного изучения процессов выделения твердых углеводородов масляного сырья в электрических полях, в литературе освещены мало. Есть патентные данные [137], где рассматриваются способы электрофоретического разделения суспензий твердых углеводородов и показан способ выделения алканов из дисперсий в растворе масла в пропане с помощью неоднородного электрического поля. [c.72] Краткий обзор работ, посвященных выделению твердых углеводородов нефти в электрических полях, дан в монографии [36]. Внешнее электрическое поле действует на кинетику роста кристаллов как в объеме жидкости, так и на поверхности труб. При этом изменения в кристаллической решетке парафина изменяют и реологические свойства отложений, в результате чего уменьшаются силы сцепления парафина со стенкой. [c.72] Изучено изменение кристаллической структуры твердых углеводородов парафина и гача под воздействием постоянного электрического поля при кристаллизации из растворов в метилэтилкетон-толуол. [c.72] Исследование поведения углеводородных дисперсий, содержащих ПАВ [127, 128, 138], в однородных и неоднородных электрических полях, послужило основой для разработки нового направления выделения твердых углеводородов нефти с целью получения масел с требуемой температурой застывания, парафинов и церезинов. Наибольший интерес с точки зрения количественного выделения твердых углеводородов из нефтяных дисперсий представляют электрокинетические явления, возникающие в этих системах в неоднородных электрических полях. В этом случае разделение дисперсий происходит при меньших напряженностях поля за счет поляризации диспергированных частиц и возникновения пондеромоторных сил, что позволяет решать технологические задачи, которые нельзя осуществить в однородных электрических полях. К ним относятся тонкая очистка жидкостей от диспергированных частиц, образование из дисперсных материалов изделий и покрытий разного назначения, выделение твердых углеводородов нефти и, следовательно, получение низкозастывающих масел и др. [c.72] Для успешного проведения электрофоретического осаждения твердых углеводородов необходимо иметь агрегативно устойчивые суспензии, имеющие определенную величину и знак заряда поверхности частиц. Эти свойства определяются в основном величиной -потенциала, который можно регулировать введением в систему поверхностно-активных веществ. [c.72] Напряженность электрического поля влияет на характер и величину сил, действующих на диспергированные частицы, на степень разделения фаз и механизм протекания процесса. Она изучалась в интервале от 21 до 34 кВ/см (рис. 2.3), так как пробивное напряжение таких систем лежит в интервале 34-40 кВ/см. Полнота и четкость разделения суспензий растет с повышением напряженности поля до 33,5 кВ/см, что связано с увеличением поляризации диспергированных частиц. При высоких напряженностях поля возникают значительные пондеромоторные силы, которые в зависимости от полярности фазы и среды могут увеличивать электрофоретическую силу. В этом случае действующая сила является результирующей двух сил-электрофоретической и пондеромоторной. В результате частицы или агрегаты приобретают направленное движение относительно дисперсионной среды. Как видно из зависимостей, представленных на рис. 2.3, выход на внешнем электроде уменьшается, т.е. происходит более четкое разделение и дисперсная фаза содержит наименьшее количество масла. [c.73] Концентрация суспензии, определяющая полноту и четкость разделения фаз в неоднородном электрическом поле, регулировалась кратностью разбавления сырья растворителем (рис. 2.4). От кратности разбавления и времени нахождения дисперсии в электрическом поле зависит степень завершенности образования агрегатов частиц твердых углеводородов и их концентрирование в приэлектродном пространстве. [c.73] С увеличением количества растворителя вязкость среды уменьшается и процесс электроосаждения твердых углеводородов ускоряется, а время индукционного периода образования агрегатов сокращается. В концентрированных суспензиях дисперсная фаза содержит большое количество дисперсионной среды, о чем можно судить по низкой температуре плавления твердых углеводородов и высокой температуре застывания масла. В этом случае при электроосаждении твердых углеводородов из остаточного рафината получаются малопрочные гелеподобные осадки, образование которых устраняется одновременным повышением кратности разбавления сырья растворителем и напряженности поля. Из-мененением этих показателей можно достичь более полного осаждения твердых углеводородов. [c.73] В1-ВЫХОД жидкой фазы В , Вз-выходы твердых углеводородов на внешнем и внутреннем электродах Г,-температура застывания жидкой фазы и 3 - температуры плавления твердых углеводородов на внешнем и внутреннем электродах. [c.74] Электрофоретическое осаждение твердых углеводородов зависит от температуры конечного охлаждения. При ее понижении за счет уменьшения растворимости в осадок выпадают и низкоплавкие углеводороды. Одновременно возрастает электрическая проводимость системы, что приводит к снижению пробивного напряжения, а следовательно, верхнего предела напряженности поля и, как результат,-четкости разделения суспензий. Поэтому процесс электрофоретического осаждения твердых углеводородов с использованием неполярных растворителей целесообразно проводить при температурах не ниже минус 25 °С, а для достижения требуемой температуры застывания в полученное масло нужно добавлять депрессорные присадки. [c.74] В процессах депарафинизации и обезмасливания, основанных на выделении твердых углеводородов методом кристаллизации из раствора в избирательных растворителях, большое значение имеет скорость охлаждения суспензий. Это-один из основных факторов, определяющих размеры и степень агрегирования кристаллов, от которых зависит и скорость разделения фаз. При выделении твердых углеводородов в неоднородных электрических полях скорость охлаждения суспензий практически не влияет на показатели процесса разделения, так как размер кристаллов не является определяющим из-за отсутствия стадии фильтрования. Так, при увеличении скорости охлаждения суспезии до 360 °С в час выход и свойства твердой и жидкой фаз практически не изменились. [c.74] Изучение этих же факторов в процессе депарафинизации остаточного рафината в неоднородных электрических полях с использованием полярного растворителя метилэтилкетон-толуол показало, что характер процесса аналогичен. Однако вследствие большей электрической проводимости дисперсной системы, содержащей полярный растворитель. [c.74] В(-выход жидкой фазы (1) и В -выходы твердых углеводородов на внешнем и внутреннем электродах (2, 3) г -температура застывания жидкой фазы () ) (2 и (3-температуры плавления твердых углеводородов на внешнем и внутреннем электродах (2, 3 ). [c.75] В табл. 2.5 приведены оптимальные условия депарафинизации остаточного рафината смеси сернистых нефтей разными методами и качество полученных продуктов. При депарафинизации методом электроосаждения с использованием метилэтилкетона-толуола получено масло с большим выходом при более высокой температуре конечного охлаждения и скоростях охлаждения, в 2,5 раза превышающих принятые в промышленности. [c.76] Вернуться к основной статье