Дисперсные системы. Разрушение нефтяных эмульсий

1.

К тесту седиментация

2.

Дисперсные системы рассматривают двух видов:
Высокодисперсные системы – частицы растворенного вещества
имеют размер ≈ 10- 9 - 10- 7 м.
Грубодисперсные системы – частицы растворенного вещества
имеют размер ≈ 10- 7 - 10- 5 м.
Дисперсная среда (растворитель) – вещество, взятое в избытке, и
представляющее непрерывную фазу.
Дисперсная фаза (растворенное вещество) – вещество, взятое в
недостатке, и образующая структуры, часто называемые
мицеллами.
Дисперсные системы записывают в виде дроби (часто в числители
и знаменателе пишут фазовое состояние вещества)

3.

• Нефтяные эмульсии делятся на два типа Н/В (эмульсия прямого типа)
и В/Н (эмульсия обратного типа), переход эмульсии одного типа в
другой называют «обращением фаз», объемное содержание нефти и
воды в этот момент называют «точкой инверсии».
• В условиях образования нефтяных эмульсий при добыче и
обессоливании нефти более агрегативно устойчивы эмульсии типа
В/Н, как правило, на практике приходится иметь дело с эмульсиями
именно этого типа.
• Глобулы дисперсной фазы имеют сферическую форму, которая
обеспечивает их наименьший объем и наименьшее значение
избыточной поверхностной энергии. Свободная энергия глобул
дисперсной фазы способствует их слиянию (коагуляции,
коалесценции), однако в агрегативно устойчивых эмульсиях
присутствуют вещества – эмульгаторы, или стабилизаторы эмульсии,
которые препятствуют этому, вследствие образования на поверхности
глобул адсорбционной оболочки, механически препятствующих
коагуляции.

4.

• Расположение молекул ПАВ на границе раздела фаз в воднонефтяных эмульсиях: молекулы ПАВ адсорбируются, таким
образом, что их полярная (гидрофильная) часть ориентирована в
сторону молекул воды, которые являются также полярными
молекулами; неполярная (гидрофобная) часть молекул ПАВ
ориентирована в сторону молекул нефти, углеводороды которых
являются неполярными молекулами.

5.

Разрушение нефтяных эмульсий
Для замедления процесса старения и предотвращения образования
устойчивых эмульсий применяют деэмульгаторы, специально
синтезированные поверхностно-активные вещества. Деэмульгатор,
обладающий высокой поверхностной активностью, адсорбируется на
поверхности глобул воды и препятствует образованию прочных
адсорбционно-сольватных слоев природными стабилизаторами. Поэтому
процесс старения эмульсии после добавления деэмульгатора практически
прекращается. Для наиболее полного разрушения и прекращения старения
нефтяных эмульсий деэмульгатор подают в свежие эмульсии. Деэмульгатор
должен соответствовать следующим требованиям:
• – не изменять физико-химические свойства нефти;
• – не взаимодействовать с молекулами воды;
• – иметь малый расход при высокой деэмульгирующей способности;
• – извлекаться из подтоварной воды;
• – нетоксичность, инертность к технологическому оборудованию (не
вызывать коррозию оборудования).

6.

Деэмульсация (разрушение нефтяных эмульсий) лежит в основе
процессов подготовки нефти к транспортировке – обезвоживания и
обессоливания. Механизм разрушения нефтяных эмульсий состоит
из нескольких стадий: столкновение глобул воды, преодоление
структурно-механического барьера между глобулами воды с
частичной их коалесценцией, снижение агрегативной устойчивости
эмульсии вплоть до полного расслоения на фазы.
Устойчивость эмульсий определяется:
• вязкостью и плотностью дисперсной среды
• типом и концентрацией природных стабилизаторов
• средним диаметром глобул воды
• температурой

7.

Скорость расслоения (скорость седиментации) эмульсии выражается
уравнением Стокса:
2 2 ρ д.ф. ρ д.ср.
υ r
g
9
η д.ср.
где r – радиус глобулы дисперсной фазы, м;
ρд.ф. – плотность дисперсной фазы, кг/м3;
ρд.ср. – плотность дисперсионной среды, кг/м3;
η – динамическая вязкость дисперсной среды, Па·с;
g – ускорение свободного падения,
υ – скорость седиментации, м/с
Если значение скорости получается с отрицательным знаком, то
частицы дисперсной фазы всплывают; если значение скорости
положительное, то частицы дисперсной фазы оседают на дно.

8.

Для системы Н/В, в уравнении Стокса динамическая вязкость воды берется
как постоянная, равная 1·10-3 Па·с.
Для системы В/Н, динамическая вязкость рассчитывается через
кинематическую вязкость которая дана в условии (в условии кинематическая
вязкость дается в мм2/с):

9.

Терминология
Абсорбция
Агрегативная устойчивость
Адсорбат
Адсорбент
Адсорбтив
Адсорбция
Аэрозоли
Гель
Гидрозоли
Деэмульгаторы
Диспергирование
Дисперсная система
Диффузия
Золь
Кинетическая устойчивость
Коагуляция
Коалесценция
Коллоидный раствор
Лиофильные системы
Лиофобные системы
Мицелла
ПАВ
Пептизация
Порог коагуляции
Седиментация
Сорбция
Стабилизаторы (эмульгаторы)
Суспензии
Эмульсии