Kucherov_V.G._Processy_kristallizacii_i_steklovaniya_v_dispersnyh_uglevodorodnyh_sistemah

дисперсной системе. При доле последних более 50% оставшаяся вязкая жидкость не будет перколировать на всю систему, а останется в замкнутых нано полостях между кристаллическими фракциями. Тогда вследствие размерных эффектов кристаллизация будет влиять на стеклование. Однако, для всех нефтей доля кристаллизуемых компонентов не превышает 20-30%, и оставшаяся высоковязкая матрица ведет себя так, как будто кристаллизации не происходило.

Известно, что в нефтях и нефтяных фракциях с низкой вязкостью кристаллизация парафинов при понижении температуры (повышении давления) сопровождается выпадением молекул из раствора, что говорит о том, что молекулы парафинов формируют множество различных кристаллических кластеров, а не объемную кристаллическую решетку. Во время кристаллизации в нефтяной системе совершается серия фазовых переходов первого рода, в основном, кристаллизация алкановых углеводородов с различной молекулярной массой. Кристаллизация продолжается до начала стеклования оставшейся матрицы, содержащей не кристаллизовавшиеся молекулы. При этом, если в системе нет углеводородов с температурой кристаллизации выше температуры стеклования, то в системе наблюдается только стеклование.

В общем случае нефтяную дисперсную систему можно представить в виде вязкой матрицы, с растворенными в ней кристаллизующимися при различных термобарических условиях компонентами.

3.3. Контрольные вопросы

1. Является ли стеклование фазовым переходом?

2. Является ли стеклование равновесным процессом?

3. Выполняется ли характеристическое уравнение Эренфеста для стекол?

31

4. Что сначала происходит при охлаждении нефти – кристаллизация парафинов или стеклование?

5. Зависит ли температура стеклования от начальной вязкости нефти?

6. Возможно ли в нефти при ее охлаждении стеклование без кристаллизации?

7. Что произойдет с температурой стеклования нефти, если из нефти удалить часть легких фракций?

8. Если доля кристаллизуемых компонентов в нефти не превышает 30%, будет ли влиять кристаллизация на стеклование?

32

Литература

1.Colloidal macrostructure of crude oil studied by neutron and X-ray small angle scattering techniques / D. Espinat, J.C. Ravey, V. Guille, J. Lambard, T. Zemb, J.P. Cotton // J. Phys. IV France. – 1993. – Vol 3. – P.181–184.

2.Gao P., Zhang J., Guixia Ma. Direct image-based fractal characterization of morphologies and structures of wax crystals in waxy crude oils // J. Phys. Condens. Matter. – 2006. – 18. – P.11487–11506. – DX.DOI.ORG / 10.1088/0953-8984/18/50/006

3.Kutcherov V., Chernoutsan A. Crystallization and Glass Transition in Crude Oils and Their Fractions at High Pressure // Int. J. Thermophys. – 2006. – Vol 27. – P. 474-485. – DOI: 10.1007/s10765-005-0005-2

4.Kutcherov V., Chernoutsan A., Brazhkin V. Crystallization and Glass Transition in Crude Oils and their Fractions at Atmospheric and High Pressures

//J. Mol. Liquids – 2017. – Vol 241. – P. 428–434. – http://dx.doi.org/10.1016/j.molliq.2017.05.056

5.Bridgman P.W. Collected Experimental Papers. // Cambridge, Mass: Harvard Univ. Press. – 1964. – Vol.6. – P.2043-2048.

6.Andersson S.P., Andersson O. Relaxation studies of poly (propylene glycol) under high pressure // Macromolecules. – 1998. – Vol 31. – P.2999–3006.

7.Wax Precipitation from North Sea Crude Oils. 1. Crystallization and Dissolution Temperatures, and Newtonian and Non-Newtonian Flow Properties / H.P. Ronningsen, B. Bjorndal, A.B. Hansen, W.B. Pedersen // Energy Fuels. – 1991. – Vol 5. – P.895–907.

8.Wax Precipitation from North Sea Crude Oils. 3. Precipitation and Dissolution of Wax Studied by Differencial Scanning Calorimetry / A.B. Hansen, E. Larsen, W.B. Pedersen, A.B. Nielsen, H.P. Ronningsen // Energy Fuels. – 1991.

– Vol 5. – P. 914–923.

9.Кучеров В.Г. Экспериментальные исследования теплофизических свойств и фазового поведения сложных углеводородных систем при высо-

ком давлении: Дисс. на соиск. уч. степ. докт. физ.-мат. наук. − М.: МИТХТ,

2005. – 211 с.

10. Кучеров В.Г., Черноуцан А.И. Изучение взаимовлияния процессов кристаллизации и стеклования в нефтях и нефтяных фракциях // Химия и технология топлив и масел. – 2006. – Т.42. – С. 206–210.

33

11.Crude oils and their distilates: Characterization by Differential Scanning Calorimetry / P. Claudy, J.M. Létoffé, B. Chagué, J. Orrit // Fuel. – 1988. – Vol

67.– P.58-61.

12.Class Transition in Crude Oil Under Pressure Detected by the Transient Hot-Wire Method / V. Kutcherov, G. Bäckström, M. Anisimov, A. Chernoutsan // Int. J. Thermophys. – 1993. – Vol 14(91). – С. 91–100.

13.Glass Transition in Viscous Crude Oils Under Pressure / V.Kutcherov, A.Lundin, R.G.Ross, M.Anisimov, A.Chernoutsan // Int. J. Thermophys. – 1994. – Vol 15(1). – С. 165–176.

14.Kutcherov V., Lundin A. Equation-of-State Measurements for Crude Oils at Pressure up to 1 GPa // Int. J. Thermophys. – 1993. – Vol 14(2). – С. 215–

15.Kutcherov V. Glass transition in crude oils under pressure // Int. J. Thermophys. – 2006. – Vol 27. – P. 467–473.

16.Davies R.D., Jones G.O. Thermodynamic and kinetic properties of glasses // Adv. Physics. – 1953. – Vol 2. – P.370–410.

17.Gupta K., Moynihan C.T. Prigogine–Defay ratio for systems with more than one order parameter // J.Chem. Phys. – 1976. – Vol 65. – P. 4136–4141.

34

Кучеров Владимир Георгиевич

Профессор Королевского технологического института (г. Стокгольм), профессор кафедры физики РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина. Читает авторские курсы на русском и английском языках студентам и аспирантам ряда российских и европейских университетов, специалистам и экспертам энерге-

тических и инвестиционных компаний.

Исполнительный директор шведской компании Флоттен. Родился 20 августа 1955 г. в г. Москва.

В1977 г. с отличием окончил Московский институт нефтехимической

игазовой промышленности имени И.М. Губкина, в 1987 году защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата технических наук, в 2005 году защитил диссертацию на соискание ученой степени доктора фи- зико-математических наук.

Автор более 160 научных работ по вопросам фундаментальных исследований углеводородных систем при сверхвысоких термобарических параметрах, генезиса углеводородов, использования возобновляемых и альтернативных источников энергии, оценки эффективности энергетических технологий.

35