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超声波分散沥青质

石油行业的现状

石油工业在某些场合正在面临着一个越来越严重的矛盾,一方面,开采原油中,重质原油比例逐年加大,另一方面,轻质油品的需求量急剧增加,为解决这一矛盾,就需要对重质油进行深加工,重质油包括重质原油、常压渣油和减压渣油,而它们的关键的限制因素是沥青质的聚沉生焦问题。

沥青质是最重要的生焦前驱物,在热反应和催化反应中极易发生聚沉,进而缩合生焦.焦是石油产品中价值最低的产品,生焦降低了经济效益;另一方面,也是更为重要的是,生焦会导致管道阻塞和催化剂失活、甚至导致催化剂床层堵塞,严重妨碍重质油的加工。渣油是一个胶体体系,沥青质的沉积、生焦与其在渣油体系中的分散情况有着紧密的联系,胶体性质越稳定、分散颗粒越小,越不容易聚沉生焦。

超声波分散技术

超声波分散的一个显著作用是分散作用,可以分为乳剂的分散(液一液分散)和悬浮体的分散(固一液分散),已经在诸多领域得到应用。超声波对于悬浮体的分散的应用还有:存涂料工业中氧化钛等向水或者溶剂中的分散、染料向熔融石蜡中的分散,在医药工业中药物颗粒的分散,以及在食品工业中粉乳剂的分散等。

沥青质分散件和反应性能的研究,始终是重质油研究领域的一个热点。由于沥青质是根据溶解度定义的一种复杂物质体系,它的组成、结构极其复杂,而且具有多分散性。长期以来,对沥青质结构及反应性能的研究,始终是一个具有挑战性的工作。

超声波对沥青质分散

渣油是一个以沥青质为核心的胶体体系,沥青质构成了胶核,胶质吸附在沥青质上构成了溶剂化层,芳香分为良好分散剂,饱和分为不良溶剂。渣油体系的稳定性与其组分组成密切有关,尤其与沥青质的量和分散状态密切相关。因此,超声波的物理作用可能是改善渣油胶体性质,使其更加稳定;而其化学作用则可能是引发沥青质的化学反应。将超声用于沥青质处理过程的可以分为丽类,第一类是超声波对沥青质的分散作用,即物理作用;第二类是超声波的引发沥青质的反应,即化学作用。

在物理作用上,合适的超声处理可能使沥青质的颗粒结构变小,而且可能对沥青质的层状结构造成影响,如使沥青质的层状结构破坏。超声波作用可以使原油胶体体系中的颗粒变小。超声波作用不仅能破坏沥青质的胶粒结构,还能对沥青质的片层结构造成不可逆的影响,使沥青质缔和结构解缔。

吸附剂的存在可以大大提高沥青质向可溶质的转化率,且不同吸附剂的效果不同。尤为重要的是,产物可溶质的结构参数更为接近样品沥青质的,而不接近样品可溶质的。在吸附剂存在下的超声处理,并没有改变沥青质的分子结构,只是由于破坏了沥青质单元体之间缔合结构,耐促进了沥青质向可溶质转化。

吸附剂存在的作用,一方面是吸附剂颗粒的存在造成了界面,有助于微相射流的作用,另一方面,吸附剂可以选择性地吸附金属化合物,阻止了沥青质聚集体的再次形成,从而促进了沥青质转化。超声处理对层状物能造成不可逆的影响,因此,这属于物理作用,没有发生化学反应。

总结

超声作用的一个突出优势是超声的复合作用,即空穴塌陷产生的局部高温、高压对反应的引发作用,及强冲击波微相射流对颗粒的分散作用和对传质的改善作用,对沥青质片层结构的破坏作用等。渣油中沥青质的稳定性对于渣油深加工具有重要的意义,对于渣油这样的粘稠体系,超声作用的多效应特点尤其具有重要意义.物理效应可以导致沥青质胶粒的粉碎变小,使渣油胶体体系更加稳定,有利于加工过程。

化学效应表现在在空穴塌陷时产生局部的瞬时高温、高压区,可以引发沥青质的自由基反应,如果体系中存在有还原剂(体系处于还原环境),会产生有利影响,促进沥青质向可溶质的转化,如果体系中存在有氧化剂(体系处于氧化环境),会产生不利影响,促进可溶质向沥青质的转化。因此,在适当条件下对渣油进行超声分散,可能,会提高渣中沥青质的稳定性,同时使部分沥青质转化为可溶质,从而延缓或减轻渣油加工过程中的生焦行为,具有潜在的工业利用价值。

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