какие системы называются пенами как они обозначаются

Глава 6.4 пены

Пены – дисперсные системы типа Г/Ж, в которой дисперсная фаза – газ (пар), а дисперсионная среда – жидкость. Пены относятся к концентрированным и высококонцентрированным дисперсным системам. Разбавленные дисперсные системы типа Г/Ж, содержание дисперсной фазы которых менее 0,1%, называют газовыми эмульсиями. В разбавленных системах происходит обратная седиментация – всплытие газовых пузырьков. В концентрированных и высококонцентрированных системах типа Г/Ж, т.е. собственно пенах, пузырьки соприкасаются друг с другом и лишены возможности свободного перемещения.

В отличие от других дисперсных систем, состав которых определяется концентрацией дисперсной фазы, пены характеризуются содержанием дисперсионной среды. Так как масса и объем газовой дисперсной фазы непостоянны и быстро изменяются, то общее объемное содержание дисперсной фазы характеризуется кратностью пены , которая показывает, во сколько раз объем пены V_п превышает объем жидкости V_ж, необходимый для ее формирования

,

где V_П, V_Г, V_Ж – объем пены, газа и жидкой дисперсионной среды соответственно.

Относительная доля газа  в пенах равна

Пены называются влажными (низкократными), если  ’ _у.п., а именно

; ,

;

Сопоставление агрегативной устойчивости различных пен v_у.п. проводят при одинаковом значении удельной поверхности или размеров пузырьков.

На практике оценку агрегативной и седиментационной устойчивости пен проводят при помощи коэффициента устойчивости К_у, который выражается уравнением

где _р, V_П – время разрушения и первоначальный объем пены.

Коэффициент устойчивости определяют по времени жизни столба пены определенной высоты, чаще 3 или 5 см, а также по времени ее разрушения в зависимости от приложенного давления. Так, время _р для столба пены высотой 3 см, образованной при использовании альбумина в качестве пенообразователя (0,1 моль/л) при давлении 10 4 Па, составляет 112 мин.

Пленки, обрамляющие пузырьки и образованные однокомпонентной жидкостью, спонтанно утончаются до определенной критической толщины разрыва (30 нм). Поэтому в однокомпонентной жидкости время жизни пены ничтожно мало; пены разрушаются практически сразу после их образования, т.е. после прекращения механического воздействия. Пенам придают устойчивость ПАВ. В присутствии ПАВ по достижении критической толщины пленки не разрываются, а скачкообразно переходят в более тонкие пленки, толщиной 5 – 10 нм, которые получили название «черные пленки». Эти весьма тонкие пленки не отражают свет и на темном фоне выглядят черными (отсюда название).

Когда концентрация дисперсной фазы незначительна и образуются шарообразные пузырьки газа, способные к взаимному перемещению, говорят о седиментационной неустойчивости пен. Пузырьки получают возможность всплывать, и тем самым нарушается седиментационная устойчивость пен.

Для получения пен, для придания им необходимой устойчивости применяют вещества, именуемые пенообразователями. Они двух типов. Первые дают малоустойчивые пены, время жизни которых исчисляется всего десятками секунд: спирты, низшие члены ряда жирных кислот, ряд других ПАВ, не обладающих моющим действием.

Ко второму типу пенообразователей относятся мыла и синтетические коллоидные ПАВ, ряд природных ВМС: белки, желатин и др. Время жизни пен под действием подобных реагентов составляет минуты и часы.

Устойчивость пены в присутствии пенообразователей определяется кинетическим, структурно-механичес-ким и термодинамическим факторами, действующими отдельно или в совокупности. В случае использования ПАВ эти факторы обусловлены адсорбцией молекул в тонком слое жидкости оболочки пены (см. рис. 6.4.1.2). Кинетический фактор связан с изменением поверхностного натяжения на границе раздела фаз. В результате изменения поверхностного натяжения замедляется отток жидкости из пены и ее утончение, что приводит к увеличению времени жизни пены.

Адсорбционный слой ПАВ изменяет структуру поверхности границы фаз и определяет механическую прочность этой структуры. Кроме того, в тонком слое возникает расклинивающее давление, препятствующее утончению пленки и характеризующее термодинамический фактор устойчивости.

Устойчивость пен зависит от следующих основных факторов:

Природы и концентрации пенообразователя.

Температуры. Чем выше температура, тем ниже устойчивость, т.к. уменьшается вязкость межпузырьковых слоев и происходит десорбция стабилизатора, т.е. увеличивается растворимость поверхностно-активных веществ (ПАВ) в воде.

Вопросы для самоконтроля

Какие системы называются пенами?

Классификация пен. Что такое кратность пен?

Как оценить дисперсность пены?

В чем заключается седиментационная устойчивость пен?

Каковы факторы агрегативной устойчивости пен?

Источник

Какие системы называются пенами как они обозначаются

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.

Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.

Пылеулавливание, главным образом, основано на инерционных или на электрических силах. Способы пылеулавливания можно представить в виде схемы.

Рассмотрим эти способы более подробно.

Инерционное осаждение проводится с помощью центробежных отделителей, называемых циклонами. Они представляют собой металлические цилиндры, в которых аэрозоль по спирали движется сверху вниз, при этом частицы оседают на стенках цилиндра, а очищенный газ по специальной трубе выводится из циклона. Высокопроизводительный циклон может обеспечить практически полное улавливание частиц крупнее 30 мкм, частицы размерами 5 мкм улавливаются на 80 %, а размерами 2 мкм – менее чем на 40 %. К инерционному осаждению можно отнести и мокрое пылеулавливание. В этих случаях главная задача состоит в том, чтобы частицы привести в соприкосновение с каплями жидкости, вместе с которыми они удаляются из аппарата. Мокрое пылеулавливание осуществляется двумя способами:

1) для частиц с d > 2-5 мкм используют скрубберы (полые или с насадкой), мокрые циклоны, барботажные или пенные пылеулавливатели;

2) для частиц с d 3 мкм пылеулавливание В скубберах для В скоростных пылеуловителях d > 2-3 мкм для d

— в различных областях техники, в том числе в военной и космической;

— в сельском хозяйстве;

Остановимся подробнее на применении аэрозольных упаковок.

В настоящее время насчитывается более 300 видов товаров в аэрозольных упаковках.

Первая группа: средства бытовой химии.

— Инсектициды – препараты для уничтожения насекомых.

— Средства против моли.

— Инсектициды для обработки домашних животных.

— Средства защиты комнатных растений и плодово-ягодных культур от грибковых болезней и вредителей.

— Полирующие и чистящие составы.

Вторая группа: парфюмерно-косметические средства.

— Средства ухода за волосами (лаки, шампуни и т.д.).

— Пены и гели для бритья.

— Кремы для рук и ног.

— Масло для и от загара.

— Духи, одеколоны, туалетная вода.

Третья группа: медицинские аэрозоли.

Четвертая группа: технические аэрозоли.

— Эмульсии для охлаждения резцов на сверлильных станках.

Пятая группа: пищевые аэрозоли.

Заключение Аэрозоли – это микрогетерогенные системы, в которых частицы твердого вещества или капельки жидкости взвешены в газе (Т / Г или Ж / Г).

По агрегатному состоянию дисперсной фазы аэрозоли подразделяют на:

По дисперсности аэрозоли бывают: туман, дым, пыль.

Как и другие микрогетерогенные системы, аэрозоли могут быть получены из истинных растворов (конденсационные методы) или из грубодисперсных систем (диспергационные методы).

Капельки воды в туманах всегда сферические, а твердые частицы дыма могут иметь разную форму в зависимости от их происхождения.

Благодаря очень маленьким размерам частиц дисперсной фазы они имеют развитую поверхность, на которой могут активно протекать адсорбция, горение, другие химические реакции.

Молекулярно-кинетические свойства аэрозолей обусловлены:

— малой концентрацией частиц дисперсной фазы;

— малой вязкостью дисперсионной среды;

— малой плотностью дисперсионной среды.

В зависимости от размеров частиц дисперсной фазы они могут либо быстро седиментировать (при r >> 1 мкм), либо прилипать к стенкам сосуда или слипаться (при r 70 %), то есть когда газообразная фаза занимает почти весь объем. Поэтому их часто называют газовыми эмульсиями. Для характеристики пен используют величину К (кратность пены), равную отношению объема пены Vn к объему жидкости в ней Vж:

K =Vn V. (1) По сравнению с золями, пены обладают более низкой степенью дисперсности и получаются как с помощью конденсационных методов, так и диспергационных. Для пен характерна низкая термодинамическая устойчивость, поэтому в них активно протекают самопроизвольные процессы в направлении коалесценции, связанные с уменьшением поверхностной энергии. Даже в стабильных пенах наблюдается старение, то есть увеличение размеров крупных пузырьков за счет мелких, представляющее из себя процесс изотермической перегонки. Это объясняется большим давлением Лапласа в мелких пузырьках по сравнению с крупными.

Устойчивость пен зависит от ее пленочного каркаса. Если пена образована низкомолекулярным веществом, то устойчивость ее невелика.

Для получения устойчивой пены необходимо присутствие стабилизатора, который называют пенообразователем. Пенообразователями являются ПАВ, которые делятся на две группы: слабые и сильные (пенообразователи I и II рода). К слабым относятся вещества, которые не образуют адсорбционных слоев с повышенными механическими свойствами. Такие вещества увеличивают устойчивость пен всего на несколько минут. Сильные пенообразователи образуют адсорбционные структурированные слои. Такими являются те же вещества, которые служат эмульгаторами (мыла, белки, ВМС, а также порошки). Устойчивость пены в их присутствии зависит от прочности адсорбционных слоев, образующих стенки газовых пузырьков. Большую роль в процессах стабилизации пен играет эффект Марангони-Гиббса, который заключается в том, что в местах утончения пленки возрастает поверхностное натяжение жидкости, и ПАВ вместе с жидкостью перетекают из мест с малым поверхностным натяжением в места с повышенным значением.

Это приводит к «самозалечиванию» пленок и стабилизации системы.

Пены широко используют во многих технологических процессах, например, в пищевой, химической, парфюмерной промышленностях, при производстве строительных материалов, в процессах флотации, при проявлении моющего действия мыл, а также в действии пенных огнетушителей. Но не всегда образование пены играет положительную роль.

Иногда пенообразование становится помехой для проведения некоторых процессов (при перегонке и выпаривании растворов, при стирке и т.д.). В этих случаях приходится предотвращать образование пен и проводить пеногашение, т.е. разрушение пен. Для этого применяют различные способы: механическое или термическое воздействие, ультразвуковые и акустические методы, а также введение пеногасителей. Последние представляют собой чаще всего ПАВ: растительные масла, жирные кислоты, эфиры, спирты, которые разрушают или вытесняют стабилизатор-пенообразователь, но сами не стабилизируют систему.

Заключение Пены – это грубодисперсные высококонцентрированные системы, в которых дисперсной фазой являются пузырьки газа, а дисперсионной средой – жидкость в виде тонких пленок. Концентрация пузырьков газа должна быть более 74 % (объемных).

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.

Источник

Какие системы называются пенами как они обозначаются

Многие лекарства готовят в виде эмульсий, причем, как правило, внутрь принимают эмульсии М/В, а наружные средства представляют собой обратные эмульсии (В/М).

С эмульсиями имеют дело при проведении различных синтезов, эмульсии образуются также в экстракционных аппаратах, при процессах перемешивания. Эмульсии применяют для получения пористых органических сорбентов, мембран, пленок.

Устойчивость эмульсий зависит от межфазового поверхностного натяжения. В тех случаях, когда по тем или иным причинам поверхностное натяжение мало, эмульсия образуется самопроизвольно (без эмульгатора) и является термодинамически устойчивой.

От природы эмульгатора зависит не только устойчивость, но и тип образующейся эмульсии. При изменении природы эмульгатора может происходить обращение фаз эмульсии (переход М/В В/M или обратно).

В зависимости от концентрации дисперсной фазы эмульсии делятся на разбавленные, концентрированные и высококонцентрированные.

Разбавленные эмульсии по своим свойствам близки к лиофобным золям:

• вследствие малых размеров частиц они седиментационно устойчивы;

• рассеивают падающий свет;

• коагулируют (коалесцируют) под действием электролитов в соответствии с правилом Шульце-Гарди.

Для разрушения эмульсий применяются седиментация, коалесценция, химические, термические, электрические методы.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какие системы называются эмульсиями? Как они классифицируются?

2. Какие факторы агрегативной устойчивости эмульсии вы знаете?

3. Какие вы знаете типы эмульгаторов? Какие факторы устойчивости играют главную роль в случае разных эмульгаторов?

4. Сформулируйте правило Банкрофта.

5. Как определить тип эмульсии?

6. Что называется обращением фаз эмульсии?

7. Какие существуют методы разрушения эмульсии?

8. Перечислите области практического использования эмульсий.

Изучив содержание главы 16, вы должны знать:

• свойства разбавленных, концентрированных и высококонцентрированных эмульсий;

• типы эмульгаторов и основные факторы устойчивости;

• способы получения и разрушения эмульсий.

Источник

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПЕН

Область применения пен необъятна. Ограничимся толь­ко перечислением наиболее популярных из них.

1. Многие пищевые продукты представляют собой пены: хлебобулочные изделия, кремы, муссы, торты, кон­феты, взбитые сливки, коктейли, мороженое и др.

2. Пеносушка – сушка с предварительным вспенива­нием, обеспечивает получение сухих продуктов с тонкой структурой, которая определяется геометрическими раз­мерами ячеек пены. Пеносушка используется при производстве сухого картофельного пюре, кофе, овощных и фруктовых пюре, соков, порошков для приготовления шипучих напитков, казеинатов, кормовых дрожжей и т. д.

3. Многие лекарства мы принимаем в виде пен.

4. В химической промышленности используются эф­фективные пенные аппараты для проведения процессов в газожидкостных системах: адсорбции, десорбции, испаре­ния, конденсации, сушки, очистки газов. Большая ско­рость процессов достигается увеличением поверхности кон­тактирующих фаз.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Пены – это грубодисперсные высококонцентрирован­ные системы, в которых дисперсной фазой являются пу­зырьки газа, а дисперсионной средой –жидкость в виде тонких пленок. Концентрация пузырьков газа должна быть более 74% (объемных).

Классификация пен часто основывается на их крат­ности : если 10 – пены называют жидкими, если 10 1000 – сухими.

Основными характеристиками пен являются: крат­ность, дисперсность, устойчивость во времени.

В пенах пузырьки газа прижаты друг к другу тонкой прослойкой дисперсионной среды – пенными пленками. Система находится в устойчивом равновесии, когда кон­такт осуществляется между тремя пузырьками. Пленки жидкости между этими пузырьками образуют треуголь­ник Плато, углы между пленками примерно 120°. В ме­стах, где стыкуются пленки, образуются утолщения, на­зываемые каналами.

Пены являются типичными лиофобными системами. Термодинамически они не устойчивы. В них протекают следующие процессы, ведущие к изменению строения и постепенному разрушению пены.

1. Диффузионный перенос газа из мелких пузырьков в более крупные и из поверхностных пузырьков во внешнюю среду. В этом проявляется агрегативная неустойчивость.

2. Стекание дисперсионной среды под действием силы тяжести. В этом состоит седиментационная неустойчи­вость пен.

3. Указанные процессы ведут к утончению пенных

пленок и их постепенному разрушению.

Устойчивыми пены получаются только в присутствии специальных веществ – пенообразователей, В качестве пенообразователей обычно используются:

Адсорбционные слои, образуемые этими веществами, стабилизируют пенные пленки, замедляя вытекание из них жидкости.

Основные свойства пены:

• структурно–механические (предельное напряжение сдвига и вязкость);

• оптические (рассеяние и поглощение света);

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какие системы называются пенами? Как они обозна­чаются?

2. Как классифицируются пены? Что называется крат­ностью пены?

3. С помощью каких величин оценивают дисперсность пены? Какие

существуют методы определения дис­персности?

4. Являются ли пены термодинамически устойчивыми системами?

5. В чем заключается седиментационная устойчивость пены?

6. Что понимается под агрегативной устойчивостью пены?

7. Какие вещества используют в качестве пенообразова­телей?

8. Какие вы знаете факторы устойчивости пены?

9. Как можно предотвратить образование пены в техно­логическом

10. Какие существуют методы разрушения пен?

Изучив содержание главы 17, вы должны знать:

• структуру пен, их седиментационную и агрегативную устойчивость;

• факторы устойчивости пен;

• основные пенообразователи и способы разрушения пен;

• способы получения и разрушения пен.

ГЛАВА 18

АЭРОЗОЛИ

Аэрозолем называется микрогетерогенная система, в. которой частички твердого вещества или капельки жид­кости взвешены в газе. Условное обозначение аэрозолей: Т/Г или Ж/Г.

Чтобы было ясно, насколько важным является этот вид дисперсных систем, приведем примеры аэрозолей. Космическое пространство, атмосфера Земли, воздух, ко­торым мы дышим, – все это аэрозоли. Аэрозоли возни­кают естественным путем, образуются искусственно и со­путствуют промышленному производству.

Ветер поднимает и разносит облака пыли, создавая пыльные бури. Пыль может подниматься на высоту 5–6 км и переноситься на расстояния, измеряемые тысяча­ми километров. В Норвегии, например, была обнаружена пыль пустыни Сахара. При извержении вулканов, а их на Земле более 600, в атмосферу выбрасывается несколь­ко десятков миллионов тонн грунта, большая часть кото­рого переходит в аэрозольное состояние. Так, в результа­те гигантского извержения вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 г. в стратосферу было выброшено такое количе­ство пыли, что следующий, 1816 г., вошел в историю как «год без лета». Микроорганизмы, вирусы и споры расте­ний подхватываются потоком воздуха и образуют аэрозо­ли. Споры плесени и дрожжей находят в атмосфере на высоте свыше 11 км. Аэрозоли биологического происхож­дения переносятся на огромные расстояния – были от­мечены случаи, когда споры грибов были обнаружены над Карибским морем в 1000 км от ближайшего возможного места их образования. Вода, испаряемая с водной поверхности Земли, образует аэрозоли, разрушение кото­рых приводит к возникновению дождя, снега, града. До 30% всех естественных аэрозолей дает космическая пыль. Все это – аэрозоли, которые возникают естественным путем, без участия человека.

Около 10% всех аэрозолей получается искусственно: это распыление ядохимикатов и удобрений, орошение, бытовые аэрозоли и т. д.

Таковы основные источники образования аэрозолей. Ежегодно в среднем 1 км 2 земной поверхности выбрасы­вает в атмосферу 20 т раздробленной массы, которая пре­вращается в атмосферные аэрозоли.

КЛАСИФИКАЦИЯ АЭРОЗОЛЕЙ

1. По агрегатному состоянию дисперсной фазы:

• смог (Ж+Т)/Г [Smog] = Smoke (дым) + fog (туман)

• туман (Ж/Г), 10 5 d 10 3 см;

• дым (Т/Г), 10 7 d 10 3 см;

• пыль Т/Г, d > 10 3 см.

Источник

Физико-химическая механика нефтяных дисперсных систем

Представления о нефти как об НДС

1 Введение и история развития представления об НДС

2 Классификация нефтяных дисперсных систем

1. Введение и история развития представления об НДС

Рождение Химии нефти как науки – в работах Менделеева Д.И., Зелинского Н.Д., Марковникова В.В. и др. Становление ее произошло в конце 20-30 ых годов в Московской горной академии, профессор Наметкин С.Н. читал курс лекций «Химия нефти», В 1932 году вышла книга.

Химия нефти имеет два основных традиционных направления:

— получения и практического применения нефтяных фракций и отдельных компонентов

— решения геохимических задач по поиску и разработке новых месторождений.

Для характеристики многокомпонентных нефтяных фракций используют значение средней молекулярной массы

Понятие «средней молекулы»

АСВ. Предполагают, что нефтяные фракции содержат гипотетически средние, сложные, но одинаковые молекулы равной молекулярной массы.

Все это приводит к несоответствию теоретических расчетов и практических результатов:

— доли отгона не совпадают с экспериментальными данными,

— значение вязкости нефтей зависит от условий течения, что сложности при перекачке нефти по трубопроводам.

Развитие представлений о нефти и нефтяных фракций как коллоидных систем началось в 1913 году Л.Г. Гурвич «Научные основы перерабтки нефти» (Берлин) – не получили должного теоретического развития.

Первыми среди НДС были изучены коллоидно-дисперсные свойства битумов (1923 г.), впервые была показана их коллоидная структура.

Накопленныйего лабораторией большой экспериментальный материал представлен в 1971 году на 5 Всесоюзной конференции по физико-химической механике (Уфа), где П.А.Ребиндердоказал коллоидно-химические представления о строении нефти.

НДСмогут существовать в природных условиях (нефть и газ в пластах) или образовываться в технологических процессах добычи нефти и газа (эмульсии «вода в нефти», «газ в нефти»), при их транспорте и переработке (выпадение кристаллов парафина, кипение, коксование и т. д.).

1982 году его труды продолжает Г.И. Фукса в своей книге «Коллоидная химия нефти и нефтепродуктов»

1984 г. Эти же представления З.И. Сюняев – подтверждает в своем труде «Химия нефти» раздел коллоидные свойства нефти,

. Нефтяные дисперсные системы (НДС), которыеизучал годов проф. З.И. Сюняевым и сотр., относятся к разбавленным системам (в отличие от таких высококонцентрированных систем, как пасты, порошки, бетоны и др.).

1990 г. Сюняев продолжает углублять знания об НДС в труде «Нефтяные дисперсные системы»

1995 год Ученые из Тоиска Унгер и Андреева развивают представления об наиболее высокомолекулярных компонентах нефти, отвечающих за ее дисперсныесвойства в труде «Фундаментальные аспекты химии нефти. Природа смол и асфальтенов.»

1998 Р.З.(Равиля Загидуловна) Сафиева «Физикохимия нефти».Р.З. Сафиевой проведено обобщение и сравнение всех используемых в научно-технической литературе терминов для обозначения дисперсной фазы нефтяных дисперсных систем. Отмечается,что понятие «ССЕ» является наиболее общим. Действительно, в образовании ССЕ могут принимать участие молекулы любого строения, в том числе и дифильного, склонные к межмолекулярным взаимодействиям. Кроме того, размеры ядра и сольватной оболочки сложно-структурной единицы могут быть переменными. Они определенным образом зависят от внешних условий.

В общем случае сложная структурная единица (ССЕ) может рассматриваться как элемент структуры нефтяной дисперсной системы, склонный к самостоятельному существованию при данных неизменных условиях.

В течение последних десятилетий идут интенсивные исследования по строению, свойствам и природе НДС, каковыми являются нефти, природные битумы,газоконденсаты и продукты, полученные при их переработке.

В настоящее время существует несколько способов описания структур в нефтяных системах.

С позиции коллоидной химии нефть – сложная многокомпонентная смесь, проявляющая свойства молекулярного раствора или дисперсной системы в зависимости от условий.

В природных условиях многие нефти и нефтепродукты представляют собой коллоидные системы, которые состоят по крайней мере из 2-х фаз: одна сплошная, а другая разделена в первой в виде мельчайших частиц.

Количество и размеры дисперсных частиц зависят от состава и внешних условий.

Физической основой образования коллоидных систем является различия величин электростатического взаимодействия между молекулами.

Дисперсионная среда – это непрерывная фаза (тело), в объѐмекото-рой распределена другая (дисперсная) фаза в виде мелких твѐрдых частиц, капелек жидкости или пузырьков газа. Дисперсионная среда может быть твѐрдой, жидкой или газоообразной; в совокупности с дисперсной фазой она образует дисперсные системы

В общем случае дисперсионная среда НДС состоит из различных компонентов нефти. В зависимости от совокупности внешних параметров эти компоненты могут быть как в составе дисперсионной среды, так и дис-персной фазы НДС. Например, алканы в нефти и нефтепродуктах встреча-ются как в составе дисперсной фазы, так и составе дисперсионной среды.

Дисперсионная среда нефти и большинства нефтепродуктов, напри-мер, таких как топлива и масла, в условиях транспортировки, хранения, эксплуатации, а также в некоторых процессах переработки, например, в процессах деасфальтизации, очистки селективными растворителями, соль-вентнойдепарафинизации, находится в жидком агрегатном состоянии.

Физикохимия НДС считает, что Дисперсионная среда НДС (состав) изменяется от внешних условий, степень дисперсности зависит как от внешних условий так и от состава дисперсионной среды.

Химический, групповой и фракционный составы дис-персионной среды существенно влияют на структурообразование в НДС. От свойств дисперсионной среды зависит ряд эксплуатационных характе-ристик нефтяных топлив, работоспособность масел и смазок в определен-ных интервалах температур, силовых и скоростных нагрузок, их окисляе-мость, коллоидная стабильность, защитные свойства, устойчивость к агрессивным средам. Низкотемпературные свойства масел и смазок (вяз-кость при отрицательных температурах, пусковой и установившийся крутящие моменты) зависят от вязкости дисперсионной среды, а испаряемость – от фракционного состава и температуры вспышки дисперсионной среды.

Изменение подхода к структуре нефти как к НДС позволяет изменить подход к технологическим процессам добычи подготовки и переработке нефти и применения нефтепродуктов.

— Возможность регулировать нефтеотдачу пласта

— Снизить гидравлические сопротивления при транспортировке (вязкость, отложение АСПО на трубопроводах).

— Регулировать фазовые переходы в НДС при переработке с помощью силовых полей и добавок, оптимального компаундирования нефтепродуктов.

Цель физико-химической механики – установление закономерностей образования пространственных структур в дисперсных системах, а также процессов деформации и разрушения таких структур в зависимости от совокупности физико-химических и механических факторов.

Изменения в строениинефтяной дисперсной системы под действием внешних сил делает возможным переводить такую систему в активное состояние, которое определяется экстремальным значением соотношения размеров указанных составляющих частиц дисперсной фазы. В результате изменения размеров ССЕ возникают эффекты, ранее неизвестные в литературе. Переработка активированного сырья, имеющего в случае перегонки минимальный размер ядра сложно-структурной единицы, позволяет существенно улучшить количественные и качественные поактуальной, казатели процесса. Поэтому^ задачей является установление закономерностей перехода нефтяных дисперсных систем в активное состояние в условиях существующей технологии переработки нефти.

непосредственно измеренных размеров ССЕ;

Наполненные системы различаются по активности. Надмолекуляр-ные структуры нефтяных дисперсных систем характеризуются поверх-ностной и объемной активностью, обусловливающей определенные фи-зико-механические свойства системы. С учетом необходимости направ-ленного регулирования этих свойств нефтяных дисперсных систем предла-гается их классифицировать в зависимости от поверхностной и объемной активности.

Под активностью дисперсной фазы нефтяной дисперсной системы понимается ее способность изменять степень дисперсности, воздействуя на структурно-механическую прочность системы.

В зависимости от соотношения поверхностной и объемной активности нефтяные дисперсные системы делятся на четыре типа:

1 Объемно-активные, поверхностно-неактивные;

2 Объемно-малоактивные, поверхностно-малоактивные;

3 Объемно-активные и поверхностно-активные;

4 Объемно-неактивные, поверхностно-активные.

К 1 типу относятся нефтяные дисперсные системы, содержащие надмолекулярные структуры, находящиеся в среде нерастворителя, име-ющие максимальную структурно-механическую прочность и минималь-ную устойчивость, например, раствор асфальтенов в алканах. Введение в такую систему нерастворителя практически не изменит ее свойств. До-бавление растворителя приведет к повышению поверхностной активности надмолекулярных структур и некоторому увеличению устойчивости си-стемы к расслоению.

Ко 2 типу можно отнести системы, состоящие из надмолекулярных структур в среде плохого растворителя. Такие системы объемно и по-верхностно активны, вследствие развитой поверхностной и некоторой объемной активности надмолекулярных структур. Нефтяные дисперсные системы этого класса изменяют свойства при любом колебании состава дисперсионной среды. К этому классу НДС можно отнести нефть и ши-рокий спектр различных нефтепродуктов.

Системы 3 типа сходны с системами предыдущего типа, с той лишь разницей, что дисперсионная среда обладает большей растворяющей спо-собностью, промежуточной между плохим и хорошим растворителем. Такая система резко реагирует на всякое изменение состава дисперсионной среды, причем добавление растворителя приводит к повышению устойчивости системы. Типичным примером таких НДС являются нефтяные остатки крекингового происхождения.

К 4 типу относятся системы, состоящие из надмолекулярных структур в среде хорошего растворителя, например, растворы высокомолекулярных парафинов (гачей) в низших алканах, раствор асфальтенов в толуоле. Такие нефтяные дисперсные системы легко переходят в молекулярные (условно-молекулярные) растворы уже при небольшом увеличении растворяющей способности дисперсионной среды.

Нефть и нефтепродукты состоят из низкомолекулярных и высокомолекулярных соединений:

Низкомолекулярные – парафиновые, нафтеновые, ароматические Высокомолекулярные – углеводороды смешанного строения – парафинов, моно- и конденсированных нафтено-парафиновых, моно- поли- циклических ароматических углеводородов, гетеросоединений.

Соединения, содержащие гетероатомы, обладают так называемой химической «дефектностью» (аномалией).

Основными параметрами соединений являются:

— Энергия связей, определяющая их прочность,

— Степень регулярности молекул,

Для данного типа связи при сохранении валентности l = CONST.

Ковалентный радиус атомаА равен половине экспериментально измеренной длины связи А-А

Длина связи уменьшается при увеличении порядка связи:

Источник