Структурная организация макромолекулярных ассоциатов в нефтяных дисперсных системах

• Автор: Мухаметзянов, Ирик Зирягович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 261 с. : ил.

Введение

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О КОЛЛОИДНОДИСПЕРСНОМ СТРОЕНИИ НЕФТЯНЫХ СИСТЕМ

1.1. Частицы базовой коллоидной дисперсности в нефтяных

1.2. Ассоциативные взаимодействия частиц базовой дисперсности

1.3. Иерархические уровни структурной организации дисперсной фазы нефтяных систем

1.4. Образование и свойства адсорбционносольватных слоев на частицах дисперсной фазы. Модели структуры ассоциатов
1.5. Проблемы исследования дисперсной фазы нефтяных систем. Постановка задачи исследования

2. МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭВОЛЮЦИИ СТРУКТУРЫ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ НЕФТЯНЫХ СИСТЕМ

2.1. Фрактальные структуры

2.2. Представления теории самоорганизации к описанию структурообразования в нефтяных дисперсных системах

2.3. Системный подход и имитационное моделирование

2.4. Модель нефтяной дисперсной системы, непрерывной по составу
2.5. Моделирование превращения групповых компонентов нефтяных остатков
3. МЕХАНИЗМ АГРЕГИРОВАНИЯ, МАКРО И МИКРОСТРУКТУРА КЛАСТЕРОВ ПРИ ТЕРМОЛИЗЕ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Объекты исследований
3.2. Выбор и обоснование экспериментальных методов
исследования агрегационных взаимодействий и структурной организации исследуемых образцов
3.3. Реологические свойства исследуемых образцов
3.4. Температурные условия реализации структур различных иерархических уровней
3.5. Механизм процесса роста структуры дисперсной фазы Ю
3.6. Динамика относительного числа частиц в кластерах дисперсной фазы
3.7. Парамагнетизм исследуемых образцов 1
3.8. Фрактальная структура ассоциатов асфальтенов нефтяных пеков
3.9. Образование высокоупорядоченной макроструктуры нефтяных пеков при затвердевании из расплава
3 Применение масштабной инвариантности параметров
ф структурной организации при анализе образования структур
3 Обсуждение результатов и выводы
4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭВОтОЩЛ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ В НЕФТЯНЫХ СИСТЕМАХ
4.1. Применимость агрегационных моделей роста ассоциатов к нефтяным дисперсным системам
4.2. Математическое описание процессов роста ассоциатов в нефтяных средах
4.3. Двумерная решеточная модель агрегации с однородной системой структурообразующих элементов
4.4. Идентификация кластерной системы
4.5. Постановка задач вычислительного эксперимента
у 4.6. Моделирование и подбор параметров агрегационной
модели ДЛЯ ТИПИЧНЫХ нефтяных систем
4.7. Вычислительный алгоритм модели
5. ИМИТАЦИОННЫЕ ПРОЦЕДУРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ КЛАСТЕРОВ. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
5.1. Влияние управляющих параметров модели на свойства кластеров
5.2. Влияние управляющих параметров модели на свойства кластерной системы
5.3. Определение критической концентрации агрегирования частиц базовой дисперсности в нефтяных системах
5.4. Планирование вычислительного эксперимента для решения оптимизационных задач
5.5. Восстановление параметров модели на основе вычислительного эксперимента
6. РЕГУЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ АГРЕГАТОВ НЕФТЯНЫХ СИСТЕМ В ПРОЦЕССАХ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ.
КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
6.1. Классический и синергетический подходы объяснения отклика нефтяной дисперсной системы на внешние воздействия
6.2. Влияние условий термолиза и состава исходного сырья на свойства нефтяных пеков
6.3. Влияние смешения нефтяных систем на процессы агрегации
6.4. Влияние ультразвукового воздействия на процессы агрегации
6.5. Нефтяные пеки, как модельные системы при изучении диссипативных структур
Основные выводы диссертации
Список использованных источников
Приложения
Введение


Границы такой классификации являются размытыми и определяются как составом нефтяной системы, так и термодинамическими условиями, в которых рассматривается та или иная нефтяная система. К нефтяным системам относят собственно нефть и разнообразные дистиллятные и остаточные фракции ее первичной и вторичной переработки. В достаточно широкой термодинамической области большинство дистиллятных фракций ведут себя как молекулярные растворы. Остаточные фракции имеют значительное содержание высокомолекулярной части нефти и, как правило, образуют коллоидные системы с развитой поверхностью раздела фаз. В соответствии с коллоиднодисперсным представлением нефтяных систем, к таким системам в полной мере могут быть отнесены и общие задачи коллоидной химии, сформулированные в работах академика П. А. Ребиндера и его школы 9. Это следующие четыре специфические проблемы 1 образование и свойства коллоидных частиц 2 образование и свойства адсорбционносольватных слоев на частицах 3 контактные взаимодействия частиц и связанные с ними вопросы устойчивости дисперсных систем 4 структура и реологические свойства дисперсных систем. Данные постановки задач применительно к нефтяным дисперсным системам попрежнему являются актуальными, поскольку изучение и анализ процессов, происходящих в высокомолекулярных дисперсных системах, находит все более широкое применение в технологиях добычи, транспорта и переработки нефти. Под частицами коллоидной дисперсности понимаются образования, состоящие из порядка 0 молекул, до частиц, сохраняющих эффективное броуновское движение мкм. В соответствии с теорией поверхностных явлений 9, частица дисперсной фазы должна обладать достаточным избытком свободной энергии для совершения работы образования новых поверхностей раздела фаз. Свободные молекулярные силы на поверхности частиц компенсируются адсорбционным поверхностным слоем, т. Поэтому полагается, что размеры частиц во всех трех направлениях должны превышать, по меньшей мере, удвоенную толщину поверхностного слоя и составлять порядка А. Несколько другой подход к определению дисперсной фазы представлен в основополагающей работе Р. И. Нигматуллина . Указанные допущения позволяют описывать макроскопические процессы в гетерогенной смеси в рамках представлений сплошной среды с помощью совокупности нескольких взаимопроникающих и взаимодействующих континуумов, заполняющих один и тот же объем. Данные представления связаны прежде всего с корректностью математического описания многофазных сред с помощью уравнений сохранения массы и импульса каждой фазы в отдельности. Следующее важное замечание к определению дисперсной частицы связано с определением нижней границы размера частиц. В понятие частица в теории дисперсных систем вкладывается смысл того строительного кирпичика, на основе которого строится вся коллоидная система ее структура и физикохимические свойства. Согласно , необходимо разграничить представления дисперсных частиц для низкомолекуляриых систем и для растворов высокомолекулярных соединений в низкомолекулярных растворителях. В случае высокомолекулярных соединений, размеры и массы смолистоасфальтеновых образований и высокомолекулярных углеводородов нефтяных сред не уступают таковым для типичных коллоидных частиц и могут быть приняты в качестве дисперсной фазы нефтяных систем. Для макромолекул выделяется два случая, в соответствии с ее конформацией. Если структура молекулы линейная или плоская, то ее нельзя считать частицей дисперсной фазы, поскольку при удалении адсорбционносольватного слоя теряется понятие дисперсного размера по двум или одному из направлений. Это положение в первую очередь относится к высокомолекулярным углеводородам. В случае достаточно компактных конформаций макромолекул в объеме, требование ассоциативного надмолекулярного строения частицы дисперсной фазы не обязательно. Исходя из положений современной теории образования новой фазы, развитых в работах Дж. Гиббса, М. Фольмера, Я. И. Френкеля, А. И. Русанова и др. Данное положение является основой понимания явлений при образовании дисперсной фазы нефтяных систем.