ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ТОПЛИВА И УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
реклама
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ТОПЛИВА И УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ Лекция № 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОДГОТОВКИ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ К ПЕРЕРАБОТКЕ Авторы к.т.н. Ивашкина Е.Н., к.т.н. доцент Левашова А.И. Дата разработки 2008 год Классификация нефтяных дисперсных систем Агрегатное состояние дисперсной фазы дисперсионной среды Твердая 1 Твердая 2 Жидкая Твердая Газообразная Условное обозн ачени е т1/т2 Тип Примеры Твердые структуры Нефтяной углерод различной степени анизотропности ж/т Твердые эмульсии Петролатум, гач, церезин Твердая г/т Твердые пены Нефтяной углерод Твердая Жидкая т/ж Суспензии, золи, гели Крекинг-остатки, смолы пиролиза, мазуты гудроны, пеки Жидкая 1 Жидкая 2 ж1/ж2 Жидкостные эмульсии Системы «масло – растворитель» вблизи критической температуры растворения, водонефтяная эмульсия Газообразная Жидкая г/ж Газовые эмульсии, пены Нефтяное сырье в процессе перегонки, ректификации Твердая Газообразная т/г Аэрозоли Измельченный технический углерод Жидкая Газообразная ж/г Аэрозоли Туман, образованный каплями углеводородных жидкостей в воздухе, газах Газообразная Газообразная – * Природные, попутные, заводские газы Классификация НДС по дисперсности высокодисперсные (нефтяные системы, содержащие частицы с размерами от нескольких нанометров до долей микрона, удельная межфазная поверхность составляет десятки, сотни, а иногда и тысячи квадратных метров на один грамм дисперсной фазы ) грубодисперсные (частицы грубодисперсных НДС имеют размеры от микрона и более, удельная поверхность таких НДС менее 1 м2/г ) Классификация НДС по дисперсности ультрамикрогетерогенные НДС (1–100 нм) микрогетерогенные НДС (100–10000 нм) грубодисперсные НДС (размеры частиц превышают 10000 нм) Классификация НДС по форме образующих их частиц частицы волокнистой формы частицы сферической формы и др. Классификация П. А. Ребиндера 2 σ m γ RT /( N A r ) где r – средний размер частиц, участвующих в броуновском движении; – безразмерный множитель; R – универсальная газовая постоянная; NA – число Авогадро; Т – температура, К. При комнатной температуре (T 300 K) для частиц радиусом 10-8 м σ m 10-4 Дж/м2. Классификация П. А. Ребиндера > m лиофобные НДС < m лиофильные НДС Нефтяные эмульсии Эмульсии – это дисперсные системы, состоящие по меньшей мере из двух взаимно мало- или нерастворимых жидкостей, одна из которых диспергирована в виде мельчайших капель (глобул) и называется дисперсной фазой, а другая – дисперсионной средой (жидкость, в которой глобулы распределены) Нефтяные эмульсии нефть в воде (Н/В) – гидрофильная вода в нефти (В/Н) – гидрофобная Термодинамика и кинетика фазовых переходов в НДС Дисперсное состояние в нефтяной системе может формироваться двумя путями: 1) диспергированием макроскопических фаз (без изменения агрегатного состояния веществ дисперсной фазы); 2) конденсацией из молекулярных растворов (с изменением как агрегатного, так и химического состава дисперсной фазы). Термодинамика и кинетика фазовых переходов в НДС G Gv Gs Gv – объемная составляющая потенциала Гиббса Gs – поверхностная составляющая потенциала Гиббса μ μ x μv 0 μ kT ln C C 0 μ kT ln P P 0 Gs 4πr 2σ r – радиус частицы σ – поверхностное натяжение на границе дисперсная частица– дисперсионная среда Термодинамические условия возможности образования нефтяных дисперсных систем Возможность образования НДС H S G >0 <0 >0 Исключается <0 >0 <0 Существует при температурах <0 <0 <0 Существует, но при определенной температуре >0 >0 >0 <0 Исключается Существует при температурах любых высоких Термодинамика фазовых равновесий многокомпонентных смесей Условие равновесия между фазами в гетерогенной системе μi dz α μi α α dni μi β ... μi α dz β ξ μi β dni β α β α α β β dz dz dz μ i dni μ i dni ; β α dz μ i μi dni , ni – число молей i-го компонента В равновесных условиях dz 0 β μ μ α i i Основные термодинамические принципы H f P, T ; H H dH dP dT ; P T T P P2 H H 2 H1 P1 P T2 H dP T T1 T1 dT . P 2 Основные термодинамические принципы Изменение энтальпии при переходе системы из состояния А в С
