ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коллоидная структура и ее влияние на структурно-механическую прочность нефтяных остатков из "Производство, облагораживание и применение нефтяного кокса" Изучить химический состав тяжелых остатков и его изменение в процессе коксования стало возможным после того, как удалось разделить эти остатки на составные части (высокомолекулярные углеводороды, смолы, асфальтены, карбены и карбоиды) путем избирательной адсорбции на пористых телах и при помощи различных органических растворителей. [c.49] Химические и физико-химические свойства высокомолекулярных углеводородов, смол, асфальтенов, карбенов и карбоидов, а также гетероциклических и металлоорганических соединений наиболее полно рассмотрены в работах [32, 63, 88, 99, 144, 149, 200]. [c.50] Примерно такие же взгляды на структуру высокомолекулярных органических соединений углей высказывают В. И. Касаточкин, С. И. Панченко, С. Г. Аронов и др. [c.51] В молекулах угля содержатся также нафтеновые углеводороды, соединенные между собой цепями алифатического строения. Как и в компонентах нефтяных остатков, гетероэлементы находятся преимущественно в кольце и в меньщей степени в боковых цепях в виде функциональных групп МНг, МН, 8Н и др. [c.51] Методом электронно-парамагнитного резонанса (ЭПР) было установлено, что в молекулах асфальто-смолистых веществ имеются неспаренные электроны, появление которых может быть связано с деструктивными процессами. [c.51] Установлена [235] экспоненциальная зависимость между количеством свободных радикалов и степенью ароматичности асфальто-смолистых веществ. По мере увеличения степени ароматичности в ряду масла— -смолы— -асфальтены— карбоиды число свободных радикалов возрастает примерно на один порядок и составляет от 2-10 до 1,5-102 на 1 г вещества, что согласуется с данными [97]. [c.51] Непредельность асфальто-смолистых веществ показана в работе [55]. В соответствии с этой работой, асфальтены и нейтральные смолы представляют собой кислородсодержащие ненасыщенные соединения с двойными связями. Такого же мнения о природе асфальто-смолистых веществ придерживаются и другие исследователи [63, 149]. Указанные обстоятельства обусловливают энергетическую неоднородность компонентов нефтяных остатков, увеличивающуюся по мере перехода от высокомолекулярных углеводородов к карбоидам. [c.52] По данным [ 149]/, в состав нефтяных остатков сера входит главным образом в виде циклических структур (производные беизтио-фена, дибензтиофена и др.), В работе [125] подтверждается преобладание циклических и трициклических сульфидов в башкирских нефтях. [c.53] Такие связи серы называют мостиковыми. Весьма вероятно. также, что сера входит в нефтяные остатки в виде ароматических меркаптанов, термическая прочность которых изменяется в зависимости от положения сульфгидрильной группы и экранизации ее соседними атомами молекулы асфальто-смолистых веществ. [c.53] Несмотря на чрезвычайную сложность структуры нефтяных остатков, обобщая многочисленные исследовательские данные, можно сделать следующие выводы. [c.54] При увеличении доли асфальтенов в асфальто-смолистых веществах крекинг-остатков но сравнению с долей их в асфальто-смолистых веществах прямогонных остатков коксуемость крекинг-остатков увеличивается и значение Ко повышается. [c.55] Структурно-механическая прочность нефтяных остатков онре-леляется главным образом толщиной сольватной оболочки, образующейся вокруг частиц асфальтенов, которая состоит из смол и ароматических углеводородов и обладает специфическими свойствами. Такие оболочки имеют определенную упругость, присущую твердому телу, и вызывают [57] расклинивающее давление, которое в совокупности с внешним давлением действует на частицы асфальтенов, стремясь их раздвинуть, оттолкнуть друг от друга. [c.56] Имеется несколько гипотез, объясняющих механизм действия сольвентов на сольватные оболочки. [c.57] Согласно взглядам, изложенным в работе [180], низкомолекулярные парафиновые углеводороды (пропан, бутан, иетролейный эфир и др.) растворяют адсорбированные на поверхности асфальтенов смолистые и ароматические углеводороды. По Б. В. Дерягину [57], при разбавлении дисиерсионной среды парафиновыми углеводородами сольватная оболочка сжимается, что также приводит к снижению толщины адсорбированного слоя вокруг частиц и при их столкновении — к коагуляции. При сближении две одноименно заряженные частицы испытывают одновременно действие двух противоположных сил молекулярного притяжения и электростатических сил отталкивания. Устойчивость коллоидных систем, в том числе и нефтяных остатков, зависит от соотнощения этих сил, изменение которых достигается природой сольвента, добавляемого в коллоидную систему. Введение в систему ароматических углеводородов, склонных к адсорбции на поверхности асфальтенов. способствует повышению толщины сольватных оболочек, что приводит к возрастанию расклинивающего эффекта и предохраняет частицы от слипания. [c.57] Анализ формулы (7) показывает, что для данного вида дисперсности коллоидной системы благоприятные условия для коагуляции создаются при повышенных значениях О и б. [c.57] Отсюда следует, что увеличение Вщ достигается ири повышении температуры, а также в результате уменьшения вязкости системы. При интенсивном перемешивании системы происходит значитель- ное увеличение О также из-за турбулентной диффузии, которая. возрастает с повышением температуры вследствие усиления конвективных токов. Известно, что из всех углеводородов, сосредоточенных в остатках, парафины имеют наименьшую вязкость, а циклические (в особенности полициклические углеводороды) и смолы. обладают повышенной вязкостью. Поэтому высокосмолистые нефти в условиях добычи, транспортирования, хранения и переработки сбудут вести себя иначе, чем высокопарафинистые иефти, что и подтверждается многочисленными исследовательскими данными. [c.58] Осаждение коллоидных частиц на поверхности подземных пород приводит к снижению коэффициента нефтеотдачи при добыче высокосмолистых нефтей, наиример, типа арланских, в которых асфальтенов содержится 6—7%. [c.58] Исследование нефти Западной Сибири [140] показало, что ири добыче ее из миогоиластовых нефтеносных горизонтов возможно -осалсдение асфальтенов на поверхности подземных пород, в осо- бенности если тяжелые нефти асфальтового основания смешиваются с легкими парафиновыми углеводородами. [c.58] Вернуться к основной статье