3.7 Термодинамика процесса активации органической массы тяжелой нефти месторождения Каражанбас с помощью электрогидроимпульса

Рассчитанные по аддитивному методу термодинамические функции (С_р , ∆Н, ∆G, ∆Ф**) позволяют заключить, что продолжительность ЭГЭ воздействия на нефть не должна превышать 6 – 8 минут. Величина ∆G в этом случае не зависит от характера функциональных групп и реакция удаления гетероатомов протекает при температуре Т<500 К, а увеличение температуры приводит к ряду OH > NH₂> SH.

а б

Рисунок 9(а,б) - а)Температурная зависимость теплоемкости ВВН месторождения Каражанбас

б) Температурная зависимость энергии Гиббса ВВН месторождения Каражанбас

Таким образом, на основе аддитивного метода, рассчитаны термодинамические функции органической массы ВВН и гидрогенизатов зависимости от температуры и продолжительности времени воздействия с помощью ЭГЭ.

3.8 Исследование влияния электрогидроимпульсного воздействия на диэлектрическую проницаемость нефти, нефтепродуктов и гидрогенизатов

Импульсный электрический разряд в жидкости – процесс с большей концентрацией энергии. При этом в первоначально малом объеме канала разряда выделяется большое количество энергии, приложенного стримером, появившимся под действием высокого электрического потенциала между противостоящими электродами. Магнитные силы определяют общее число ионов и диполей, участвующих во взаимном противоположно направленном их перемещении, и определяют характер этого движения в перпендикулярном к нему направлении, либо, наоборот, раздувая движущиеся потоки зарядов. Отсюда напрашивается естественный вывод о том, что если магнитное поле изменяет концентрацию ионов, а следовательно, и свободных радикалов в том или ином объеме ячейки обработки, то тем самым оно уже превращается в очевидный и достаточно активный фактор химического воздействия.

На рисунке 10 показан стример и образование на усах высокореакционных радикалов (Н˙, ˙ОН).

а)

б)

Рисунок 10 – Стример и образование на усах высокореакционных радикалов:

а) стример

б) усы стримера в газовой оболочке

При электрогидроимпульсном воздействии на ВВН протекают ряд сильных гидродинамических превращении легкой и тяжелой части нефти, обусловленные появлением в сверхкритических состояниях высокореакционных радикальных частиц типа Н˙ и ˙ОН, которые вызывают ряд химических реакции:

1. Декарбоксилирование без раскрытие цикла.

2. Деалкилирование

В процессе обработки ВВН с помощью электрогидроимпульсных воздействии выделяется вода и весь катализатор находится в газовой смеси продуктов деструкции ВВН Н₂S, Н₂ в присутствии воды. Взаимодействия сероводорода с водой приводит к образованию сероводородной кислоты. Эта кислота слабая и диссоциирует ступенчато:

Как известно из литературы в условиях деструкции ТУС в частности ВВН образуются высокореакционноспособные радикалы такие, как Н˙ и ˙ОН, арилы и алкилы. Атомарный водород образуется при высоких температурах из газообразного водорода R˙ + H₂ → RH + H˙ за счет реакции, в которых энергия, необходимо для его образования компенсируется образованием стабильной системы:

Атомы водорода считаются основными агентами отщепления заместителей по механизму предложенному М.Г. Гоникбергом.

R˙ + H₂ → RH + H˙

Лимитирующей стадией является присоединение атома Н˙ и реакция становится ценной в присутствии водорода и происходит генерирование высокореакционных радикалов, ˙ОН, С₆Н˙₅ и СН˙₃, СН˙₂ и СН˙.

Таким образам, нами установлено, что в процессе активации тяжелой органической части нефти с помощью электрогидроимпульсного воздействия образование высокореакционных радикальных частиц (Н˙ и ˙ОН) проходит через две стадии: 1 стадия - это образование радикальных частиц, которые вызваны образованием стримера, 2 стадия – это стадия образования радикальных частиц, которые образуется за счет электропробоя, который вызывает деструкцию высокомолекулярных соединении нефти. Предложенная схема-механизм активации органической массы ВВН с помощью электрогидроимпульсного воздействия, подтверждает полученные нами данные по исследованию кинетики, термодинамики активации органической массы тяжелой нефти месторождения Каражанбас с помощью электрогидроимпульсного воздействия и квантово-химические расчеты.