6.2.2. Формирование и строение сложных структурных единиц
Для обозначения структурного элемента УДС принят термин сложная структурная единица (ССЕ).
Сложная структурная единица — это элемент дисперсной структуры нефтяных систем преимущественно сферической формы, способный к самостоятельному существованию при данных неизменных условиях и построенный из компонентов нефтяной системы в соответствии с их значением потенциала межмолекулярного взаимодействия.
В составе ССЕ различают более упорядоченную внутреннюю область (или ядро), которая в большинстве случаев образована из высокомолекулярных алканов и полиареновых углеводородов и смолисто-асфальтеновых веществ, и сольватную оболочку, окружающую ядро и образованную из менее склонных к межмолекулярным взаимодействиям соединений.
На рис.7 приведены различные модели ССЕ, соответствующие поре, а также построенные из сольватной оболочки и ядра в морфологической форме пузырька воздуха, ассоциата и кристаллита. Во всех случаях ССЕ характеризуется геометрическими размерами: радиусом ядра r, толщиной адсорбционно-сольватного слоя h и их отношением h/r.
|
Рис.7. Разновидности сложной структурной единицы (r — радиус адра, h — толщина адсорбционно-сольватного слоя): а — пора (адсорбционно-сольватный слой на ее внутренней поверхности); б, в, г — ССE с ядром из пузырька газовой фазы, ассоциата или кристаллита соответственно (адсорбционно-сольватный слой на поверхности ядра). |
Размеры ядра и адсорбционно-сольватного слоя ССЕ могут быть переменными. ССЕ может иметь более или менее постоянные размеры h и r только в дисперсионной среде определенного состава и при сохранении на определенном уровне баланса сил ММВ.
В ядре находятся молекулы, близкие по свойствам. Сольватные оболочки, окружающие ядра, содержат молекулы с другими свойствами. Главным отличием ССЕ является наличие поверхности раздела фаз, которая представляет собой переходный слой — реальный физический объект, обладающий объемом. Внутри слоя происходит непрерывное изменение свойств от значений близких к свойствам слоя на поверхности ядра до значений, характерных для дисперсионной среды.
Участие дифильных молекул смол, тяжелых ареновых и гетероорганических соединений в построении ССЕ состоит в том, что они соответствующим образом ориентируются по адсорбционному механизму на границе раздела ядра и адсорбционно-сольватного слоя.
Благодаря современным методам анализа установлены способы построения ССЕ смолисто-асфальтеновых веществ различных нефтей. Строение ядер ССЕ нефти и соответствующих остатков почти идентично. Однако, при крекинге строение ССЕ существенно меняется — ядро становится компактнее, а адсорбционно-сольватный слой увеличивается.