Коллоидно-химические свойства нефтей

 

Уже на стадии транспортировки нефтей необходимо учитывать коллоидно-дисперсные свойства смесей, возможность их расслоения на фазы для избежания образования тяжелых вязких осадков, затрудняющих их перекачку.

Тяжелые нефти, нефтяные остатки, а также такие продукты, как битумы и пеки, являются структурированными системами уже при обычных комнатных температурах.

Более легкие нефтепродукты, а также исходные нефти при изменении условий (например, при понижении температуры) переходят в коллоидно-дисперсное состояние, приобретают характерные свойства, присущие нефтяным дисперсным системам. Изучение этих свойств дает возможность не только сопоставить нефти и нефтепродукты по этим показателям, но и разработать способы управления ими для интенсификации процессов транспортировки, хранения, переработки нефтяного сырья.

Еще в работах Л. Г. Гурвича (1920 г.) и М. М. Кусакова (1935 г.) нефти рассматривались как сложные коллоидно-дисперсные системы, физико-химические и коллоидные свойства которых переменны во времени и зависят от множества факторов: состава и свойств углеводородов, в которых в молекулярном или коллоидно-диспергированном виде распределены в различных соотношениях газообразные, жидкие и твердые низко- и высокомолекулярные компоненты, а также полярные поверхностно-активные вещества.

Большой вклад в изучение коллоидно-дисперсных свойств нефтей и нефтепродуктов внес профессор З.И. Сюняев. Под его руководством получен большой экспериментальный материал, подтверждающий теоретические положения о нелинейности поведения нефтяных смесей. Это позволило выявить общие закономерности изменения свойств, которым подчиняются нефтяные смеси, а также нефтяные системы под воздействием различного рода внешних факторов (добавок, внешних полей и т. п.). З.И. Сюняевым были предложены новые подходы к управлению технологическими процессами и качеством нефтепродуктов на основе регулирования процесса зарождения и развития новой фазы и фазовых переходов.

Смешение компонентов, различающихся химической природой, введение в нефтяную систему ПАВ или других добавок вызывает изменение прежней структуры, что приводит к усилению (синергизм) или, напротив, к ослаблению (антагонизм) эффекта воздействия на систему.

Большое влияние на развитие коллоидной химии нефти оказали идеи академика П.А. Ребиндера. Он писал: «Задача новой области знаний, объединяющих ряд проблем реологии, коллоидной химии, молекулярной физики, механики материалов и технологии их производств, состоит, прежде всего, в установлении механизма и закономерностей процесса образования, деформации и разрушения структур с целью управления этими процессами».

Основываясь на положениях, разработанных П.А. Ребиндером, для оценки нелинейного поведения сложных коллоидных объектов, З.И. Сюняев ввел понятия «нефтяные дисперсные системы» (НДС), «сложные структурные единицы» (ССЕ), «экстремальное состояние» и другие, которые вошли в научно-техническую литературу, посвященную исследованию нефтей и нефтепродуктов и процессам их переработки.

Дальнейшее изучение явлений, наблюдаемых в таких сложных объектах, какими являются нефтяные дисперсные системы, необходимо для разработки научного подхода к способам воздействия на них, достижения активного (экстремального) состояния и синергетического эффекта. Все это позволяет уже на стадии подготовки сырья влиять на результаты технологических процессов, а также получать товарные продукты улучшенного качества и создавать новые композиционные материалы с заранее заданными свойствами. Эти положения уже достаточно широко реализуются на практике.