• Институт геологии и нефтегазовых технологий Кафедра высоковязких нефтей и природных битумов Нефтепромысловая химия
  • Поверхностно-активные свойства ПАВ
  • Определение поверхностного натяжения на границе воздух – жидкость.
  • Определение поверхностного натяжения на границе жидкость – жидкость.
  • Определение ККМ по поверхностному натяжению
  • Определение адсорбции ПАВ в статических условиях.



  • страница1/5
    Дата09.12.2018
    Размер0.74 Mb.
    ТипМетодическое пособие

    Поверхностное натяжение на границе воздух раствор пав и углеводород раствор пав замеряется сталагмометрическим методом. В каждом отдельном случае применяется свой тип сталагмометра


      1   2   3   4   5

    Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

    высшего профессионального образования

    Казанский (Приволжский) федеральный университет”



    Институт геологии и нефтегазовых технологий

    Кафедра высоковязких нефтей и природных битумов

    Нефтепромысловая химия

    Методическое пособие (макет)

    2012

    СОДЕРЖАНИЕ

    Стр.
    Поверхностно-активные свойства ПАВ 3


    Определение деэмульгирующей активности ПАВ 13
    Определение эффективности ингибиторов солеотложения 26
    Определение защитного действия ингибиторов коррозии 34
    Асфальто-смоло-парафиновые парафиноотложения (АСПО), их удаление и предотвращение таких отложений 46
    Определение эффективности действия водных растворов ПАВ в процессе нефтевытеснения 60
    Список литературы 70

    Поверхностно-активные свойства ПАВ
    Поверхностное натяжение на границе воздух – раствор ПАВ и углеводород – раствор ПАВ замеряется сталагмометрическим методом. В каждом отдельном случае применяется свой тип сталагмометра. Точность определения зависит от чистоты сталагмометра, поэтому перед началом опыта нужно тщательно промыть его хромовой смесью, дистиллированной водой, ацетоном и вновь дистиллированной водой.

    Сталагмометрический метод определения σ жидкости прибором, называемым сталагмометром (от греч. сталагма – капля), основан на установлении массы капли жидкости, медленно образующейся и отрывающейся с конца капилляра. Масса капли зависит от радиуса капилляра и пропорциональна σ жидкости на границе капля – окружающая среда. Капля, образовавшаяся при медленном вытекании жидкости из капилляра, стремится принять форму шара. У шара минимальная поверхность и, следовательно, минимальный изобарно-изотермический потенциал поверхности в сравнении с другими геометрическими фигурами равного объема. Практически удобнее определять не массу капли, а ее объем или число капель в резервуаре с известным объемом. Число капель подсчитывают при вытекании жидкости через капилляр. Применяют сравнительный метод для определения σ жидкости. Он заключается в том, что подсчитывают число капель n0 эталонной жидкости, σ0 которой известно, и число капель nX испытуемой жидкости с поверхностным натяжением σx. Поверхностное натяжение испытуемой жидкости вычисляют по уравнению:



    или , (4)

    где ρ0 и ρX – плотность эталонной жидкости и испытуемой жидкости соответственно;

    72,75 – поверхностное натяжение воды при 200С, дин/см.

    Основные недостатки сталагмометрического метода – испарение жидкости при истечении капли, остаток жидкости на срезе капиллярной трубки при отрыве капли, сложность термостатирования сталагмометра. Сталагмометр представляет собой прямую или изогнутую трубку, имеющую расширение (резервуар), выше и ниже которого нанесены метки А и В. Нижний конец трубки является капилляром, оканчивающимся горизонтальной хорошо отшлифованной плоскостью. На верхний конец сталагмометра надевают резиновую трубку с винтовым зажимом, при помощи которого регулируют скорость образования и отрыва капли жидкости.



    Рис. 2. Сталагмометр для определения поверх-ностного натяжения на границе воздух – раствор ПАВ

    Определение поверхностного натяжения на границе воздух – жидкость. Тщательно вымытый и высушенный сталагмометр (рис. 2) вставляют в деревянную или пластмассовую крышку. Опускают нижний конец сталагмометра в эталонную жидкость (обычно вода), налитую в стакан. Грушей засасывают жидкость выше верхней метки и закрывают винтовой зажим. Поднимают сталагмометр над жидкостью и устанавливают его в штативе в строго вертикальном положении. Опускают крышку так, чтобы закрыть стакан. Открывают зажим и предоставляют жидкости возможность свободно образовывать капли.

    Капля должна отрываться примерно через 10 секунд. Подсчитанное число капель воды, которые вытекают из объема, заключенного между двумя метками называется водяным числом сталагмометра. Подсчитывают число капель 3-4 раза и вычисляют среднее арифметическое значение (n0). Промывают сталагмометр и приступают к подобным измерениям с исследуемой жидкостью. По уравнению вычисляют σ испытуемой жидкости.


    Определение поверхностного натяжения на границе жидкость – жидкость. Основной частью сталагмометра (рис. 3) является микрометр 1, прикрепленный при помощи скобы 8 к втулке 9, которая может свободно передвигаться на стойке штатива 11. Положение микрометра фиксируется винтом 10. В скобе 8 укреплен корпус медицинского шприца 4. Верхний конец поршня 3 шприца прикреплен к пружине 2. На шприц надевается игла 5, которая вводится в стеклянный изогнутый капилляр 6, опускаемый в сосуд 7. Кончик капилляра отшлифован и имеет форму плоской площадки. Внутренний диаметр капилляра 0,6-0,8 мм. Игла должна иметь такой внешний диаметр, чтобы посадка на нее капилляра была скользящей. Микрометр обеспечивает точное определение объема выдавливаемой капли жидкости V, который составляет произведение площади поперечного сечения поршня шприца сталагмометра и


    Рис. 3. Сталагмометр для определения поверхностного натяжения на границе жидкость – жидкость:

    1-микрометр; 2-пружина; 3-поршень; 4-шприц; 5-игла; 6-капилляр; 7-сосуд с раствором ПАВ; 8-скоба; 9-втулка; 10-винт;

    11-штатив

    длины его хода:

    V = , (5)

    где R – радиус поршня;

    l – длина хода поршня (определяется микрометром с точностью до 0,001 см).

    Капля углеводородной жидкости отрывается от капилляра в тот момент, когда подъемная сила, действующая на каплю, будет превышать силу поверхностного натяжения, удерживающего ее. Подъемная сила P определяется по формуле

    P = (6)

    где ρb – плотность воды или водного раствора ПАВ;

    ρh – плотность углеводородной жидкости;

    g – ускорение силы тяжести.

    Исходя из условий равновесия сил, можно записать:



    , (7)

    где σ – поверхностное натяжение;

    r – радиус капилляра;

    V – объем капли.



    Подставляя значение объема капли из уравнения (5) в уравнение (7) и решая его относительно σ, получаем:

    . (8)
    Выразим l через n (число делений Лимба). Тогда:

    . (9)

    Для прибора (при данных радиусах капилляра и поршня) величина постоянная. Выразим ее через постоянную К прибора. Тогда величина поверхностного натяжения может быть представлена в виде формулы:



    . (10)

    Для определения постоянной прибора К используют справочные данные поверхностного натяжения, которое для н-октана на границе с дистиллированной водой равно 50,9 дин/см (при t = 200С).

    Тогда К данного прибора равна:

    , (11)

    где n – ход поршня.

    Лимб вращают с таким расчетом, чтобы время образования капли до ее отрыва от капилляра составляло 1 мин (время засекают секундомером).

    Постоянную прибора определяют следующим образом. В градуированный стаканчик наливают до определенной метки дистиллированную воду, в шприц – н-октан. Поверхность капилляра и капилляр должны быть тщательно вымыты хромовой смесью и дистиллированной водой. Изогнутый капилляр погружают в жидкость и поворотом лимба выдавливают каплю (время формирования капли 1 минута). Фиксируется число делений лимба при выдавливании капли. Всего выдавливают 8 – 10 капель, каждый раз замеряют число делений лимба. В формулу расчета подставляют среднее значение из десяти определений. Определив величину К прибора, находят величину поверхностного натяжения на границе с исследуемой жидкостью. Ход определения такой же, как и при расчете константы прибора. Только в этом случае в стаканчик наливают водный раствор ПАВ заданной концентрации и определяют число делений лимба (на основе 8 – 10 опытов).

    Поверхностное натяжение на границе с н-октаном определяют по формуле (10).
    Определение ККМ по поверхностному натяжению. Готовят 8 10 растворов ПАВ различной концентрации с тем расчетом, чтобы ожидаемая ККМ приходилась примерно на середину охватываемого интервала концентрации. Обычно используют следующие концентрации ПАВ в дистиллированной воде: 0,005; 0,01; 0,02; 0,03; 0,05; 0,7; 0,1; 0,15; 0,25% масс. Для этого сначала готовят 500 г 0,25%-го водного раствора исследуемого ПАВ, а затем из него, используя «правило креста», готовят нужные растворы. Например, необходимо получить 0,15%-ный из 0,25%-ного раствора. По «правилу креста» записывают следующим образом:

    в левой части пишут исходные концентрации вещества (0 и 0,25% масс. – концентрации ПАВ в применяемом растворителе и в исходном растворе соответственно), в середине – концентрацию раствора, которую необходимо получить. В правой части по разнице в диагоналях находим необходимое количество исходных раствора и воды: в данном примере 15 частей раствора и 10 частей воды. Исследуемый раствор обычно готовят в количестве 100 см3, поэтому 0,25 раствора необходимо 15 · 4 = 60 см3, воды – 10 · 4 = 40 см3. Итого 100 см3. При приготовлении растворов большого разбавления исходные растворы следует брать пипеткой. Растворы готовят в склянках с притертыми пробками. Измеряют поверхностное натяжение растворов сталагмометрическим методом. Строят график зависимости:



    и .

    По резкому излому кривой определяют концентрацию, которой соответствует ККМ.



    Определение адсорбции ПАВ в статических условиях. Изучение адсорбции ПАВ в статических условиях дает возможность получить изотерму адсорбции А = f(σ) при достижении равновесного распределения между поверхностью породы и раствором и сопоставить адсорбционную способность различных ПАВ.

    Определяют количество ПАВ, адсорбированного поверхностью молотого кварцевого песка при достижении равновесия. Из кварцевого песка удаляют оксиды железа и глинистые частицы путем обработки его 10-15%-ной HCl в течение суток при периодическом помешивании, затем песок промывают водой до нейтральной реакции, высушивают и размалывают в шаровой мельнице с фарфоровым барабаном и шарами в течение 8 часов.

    Помол освобождают от пыли, высушивают и рассеивают по фракциям на ситах с размерами отверстий 0,5; 0,25; 0,10; 0,06 мм. Из полученных фракций составляют смесь, которая должна иметь следующий гранулометрический состав.


    Размер зерен, мм

    Массовое содержание в смеси, %

    0,50 – 0,25

    3

    0,25 – 0,10

    57

    0,10 – 0,06

    24,5

    0,06

    15,5

    Удельная поверхность такого песка равна 1 м2/г. Можно применять песок другого фракционного состава, если известна его удельная поверхность.

    Для определения адсорбции берут навеску песка 15 г (точность до 0,01 г) и помещают в колбу с пробкой, куда затем заливают с помощью пипетки или бюретки по 45 мл раствора из исследуемого вещества, приготовленного для определения поверхностной активности. Для достижения адсорбционного равновесия колбы с раствором ПАВ и песком встряхивают в течение 2 часов на лабораторном встряхивателе с частотой 120 – 140 колебаний в минуту или выдерживают в течение 2 суток при периодическом встряхивании в течение 3 мин дважды в сутки. Затем растворы декантируют. Равновесную концентрацию ПАВ в растворе после адсорбции определяют по его поверхностному натяжению с использованием графика σ = f(С), полученного при определении поверхностного натяжения вещества. Рассчитывают количество адсорбированного вещества по формуле.

    , (12)

    где А – адсорбция, мг/г;

    С1 и С2 – концентрация раствора ПАВ до и после контакта с песком, %;

    Р – навеска песка, г;

    V – объем раствора ПАВ, мл.

    По полученным данным строят график изотермы адсорбции А= f(c), из которого определяют величину предельной адсорбции А. Продукт считают выдержавшим испытание, если величина А не превышает 0,6 мг/г.

      1   2   3   4   5

    Коьрта
    Контакты

        Главная страница


    Поверхностное натяжение на границе воздух раствор пав и углеводород раствор пав замеряется сталагмометрическим методом. В каждом отдельном случае применяется свой тип сталагмометра