CC BY
8С увеличением расхода орошения эффективность процесса также возрастает. Без особой перегрузки работы колонны расход орошения предпочтительно поддерживать в пределах 5 - 6,5 т/ч (К = 0,3 - 0,4) (см. рис. 2 - 3).
В этом случае при охлаждении до 20оС части стабильного конденсата расходом в 30 - 40 % на сырье выход товарного газового конденсата увеличивается до 0,8% мас. при одновременном облегчении состава газа стабилизации. Для других условий стабилизации оптимальное соотношение расходов абсорбента и сырья колонны могут быть иными.
Таким образом, рассматриваемая технология стабилизации газового конденсата позволяет увеличить выход товарного газового конденсата, уменьшить потери бензиновых фракций.
Список литературы
1. Хафизов А. Р., Умергалин Т. Г. Отбензинивание газов сепарации установок подготовки нефти // Нефтяная и газовая промышленность. Научно-технические достижения, передовой опыт, рекомендуемые для внедрения в нефтяной промышленности. Информационный справочник. - М. - 1991. - Вып. 7. - С. 26 - 29.
2. Каеем Д. Х., Умергалин Т. Г., Захаров В. П., Шевляков Ф. Б. Аппарат однократной абсорбции высококипящих компонентов из попутного нефтяного газа// Известия вузов. Нефть и газ. - 2009. - № 1. - С. 32-34.
3. Шевляков Ф. Б., Захаров В. П., Каеем Д. Х., Умергалин Т. Г. Совершенствование процесса доизвлечения высококипящих углеводородов попутного нефтяного газа в турбулентных аппаратах диффузор-конфузорной конструкции. // Вестник Башкирского университета. - 2008. - Т. 13. - № 4. - С. 916-918.
Сведения об авторах
Мурзабеков Бахыт Ерсаиноеич, аспирант кафедры «Химическая кибернетика», Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа, тел.: (347) 242-08-37, е-mail: bm28@mail.ru
Умергалин Талгат Галеевич, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Химическая кибернетика», Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа, тел. (347) 242-08-37, е-mail: Umergalin2010@yandex. ru
Murzabekov B. E., post graduate student of the chair «Chemical Cybernetics», Ufa State Petroleum Engineering University, Ufa, phone: (347) 242-08-37, е-mail: bm28@mail.ru
Umergalin T. G., DSc, professor, Head of the chair «Chemical Cybernetics», Ufa State Petroleum Engineering University, Ufa, phone: (347)242-08-37, е-mail: Umergalin2010@yandex.ru
Химия и технология переработки нефти и газа_
УДК 677.464:678.019.3
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕЙСТВИЯ УФ-ИЗЛУЧЕНИЯ НА МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ТРИАЦЕТАТ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Б. О. Полищук, Н П. Шевелева, Т. В. Мезина
(Тюменский государственный нефтегазовый университет)
Ключевые слова: триацетат целлюлоза, фотоокислительная деструкция, стабилизация биологически активным соединением Key words: сеЫиШе triacetate, photo-oxidative degradation, stabilization by active compound
В процессе эксплуатации полимерные материалы и изделия из неполностью замещенного (степень этерификации 291,8) триацетата целлюлозы (ТАЦ), обладающие ценными практическими свойствами, проявляют недостаточную фотоокислительную устойчивость. При комплексном воздействии ультрафиолетовой части солнечного света, кислорода и озона в воздухе происходят необратимые химические превращения, которые меняют их макроскопические характеристики и обычно сопровождаются некоторым снижением физико-механических свойств.
Одним из перспективных способов стабилизации волокнистых материалов на основе ТАЦ против действия света, кислорода и других факторов окружающей среды при переработке, хранении и эксплуатации считается внесение в их состав специальных соединений -стабилизаторов, которые существенно снижают скорости химических процессов, ответственных за деструкцию полимера [1].
Экспериментальные результаты УФ-старения (на воздухе) ТАЦ волокон, содержащих биоактивное соединение - Р-(5-нитро-2-фурил)акролеин (НФА), которые приведены в [2-4], свидетельствуют о том, что НФА в пределах выбранных концентраций и продолжи-
тельности инсоляции в большей или меньшей степени оказывает ингибирующий эффект. Однако следует подчеркнуть, что они не в полной мере характеризуют количественно кинетические параметры деструктивных процессов, особенно в промежуточных точках концентрационного и временного интервалов испытаний.
Поэтому целью настоящей работы является установление и математическое описание кинетических и концентрационных закономерностей протекторного действия НФА, выявленного в ходе непрерывного искусственного УФ-облучения модифицированных ТАЦ волокон (МТАЦ) по сравнению с контрольными образцами.
Объекты исследования и методики выполнения эксперимента
Исследования проводили на волокнах, имеющих в составе 0-5 % НФА (от массы ТАЦ), которые сформованы методом физико-химической модификации из одной партии полимера на опытно-промышленной установке завода искусственного волокна по принятым в действующем производстве технологическим регламентам [2]. Термическую обработку волокон проводили в лабораторной камере с электрическим нагревом воздуха при натяжении 0,54 сН/текс.
Термофиксированные образцы волокон с одинаковым натяжением равномерно наматывали в один слой на стеклянные рамки и облучали на воздухе при комнатной температуре нефильтрованным светом ртутно-кварцевой лампы ПРК-2. По окончании инсоляции их выдерживали (в течение 120-150 ч) в темноте в кондиционных условиях с целью исключить негативное влияние так называемого «эффекта последействия» на результаты последующих испытаний.
Об эффективности защитной функции НФА судили по степени полимеризации (СП) и физико-механическим свойствам волокон до и после светового старения. СП макромолекул облученных волокон определяли вискозиметрическим способом, для чего измеряли вязкость их разбавленных растворов в смеси дихлорметана с этанолом (в соотношении 9:1 по объему) с помощью вискозиметра Оствальда, диаметр капилляра которого равнялся 0,54 мм.
Разрывную прочность облученных волокон измеряли на приборе 7Т-4, работающем по принципу постоянной скорости растяжении, по ГОСТу 10681-63 (относительная влажность воздуха 65±2%, температура 20±2°С) и нормам испытания образцов текстильных материалов, принятым различными международными организациями (продолжительность кондиционирования образцов 24 ч) при следующих параметрах: зажимная длина 100 мм, скорость деформирования 100 %, предварительное натяжение 5 мН/текс; абсолютная ошибка определения не превышала 1,4 мН/текс.
При проверке воспроизводимости результатов фотоокислительной деструкции МТАЦ волокон учитывали оценки дисперсии Б2 для каждой из трех серий параллельных опытов и ее однородности, которые определяли по расчетным значениям критерия Кохрена Ор. Поскольку для всех образцов испытуемых волокон выполнялось условие Ор< О, где О- критические, то есть предельно допустимые значения критерия Кохрена, следовательно, опыты можно считать воспроизводимыми. Во всех случаях коэффициент вариации Су не превышал 3,45 %.
Разработка и анализ полученных эмпирических зависимостей
Из рассмотрения дискретных данных (рис. 1) можно заключить, что введение НФА в полимерную матрицу оказывает на МТАЦ волокна фотостабилизирующее действие, а с увеличением продолжительности облучения интенсивность разрушения этих волокон существенно снижается. Естественно, такой анализ носит качественный характер и не позволяет извлечь из полученных результатов максимум формализованной, численно выраженной кинетической и иной информации. Поэтому графические зависимости, построенные по опытным данным, подвергнули математической обработке, в частности, аппроксимации, позволившей представить их следующими кинетическими кривыми (см. рис. 1) и уравнениями (табл. 1). Адекватность выведенных зависимостей экспериментальным результатам оценивали по рассчитанным значениям коэффициентов детерминации Я2 и средним относительным ошибкам прогнозирования 8, %.
Рис. 1. Кинетические кривые УФ-деструкции ТАЦ волокон (линии проведены по расчетным уравнениям): 1-обычные (немодифицированные) волокна;
2 - волокна, содержащие 2; 3,5 и 5% НФА (от массы ТАЦ) соответственно
Рассмотрение оценок адекватности свидетельствует о достаточно высоком качестве проведенного математического описания. Следовательно, выведенные уравнения можно использовать для расчета параметров процесса фотоокислительной деструкции. В то же время мы понимаем, что область адекватности математического описания лежит только в диапазонах изменения влияющих факторов (см. табл. 1), а именно:
0 < снфа < 5 %; 0 < тобл < 24 ч.
Разработанные аппроксимирующие зависимости СП = д(т) указывают на то, что степень полимеризации облученных волокон снижается по экспоненциальному закону СП=ае"Ът (см. табл.1).
Таблица 1
Кинетическое описание изменения степени полимеризации МТАЦ волокон под действием УФ-излучения
СНФА в волокне, % (от массы ТАЦ) Эмпирические зависимости деструкции волокон вида СП=Д(т), где т=0-24 ч Я2 8, %
0 СП=280ехр(-0,0514 т) 0,9787 8,01
2 СП=280ехр(-0,0262 т) 0,9581 6,00
3,5 СП=280ехр(-0,0246 т) 0,9636 4,64
5 СП=280ехр(-0,0232 т) 0,9615 4,64
Это дает нам основание констатировать, что все глюкозидные (ацетальные) связи в макромолекулах обычных и МТАЦ волокон в равной степени доступны УФ-излучению и с одинаковой скоростью взаимодействуют с инициирующими факторами фотоокислительного процесса. Полученные экспоненциальные уравнения (см. табл. 1) в дальнейшем использовали для расчета некоторых кинетических параметров, в частности, скорости и начальной скорости деструкции волокон (табл. 2).
Таблица 2
Кинетические параметры светостарения МТАЦ волокон
Снфа в волокне, % (от массы ТАЦ) Скорость деструкции волокон V, ч-1 Начальная скорость деструкции волокон V ч-1 4нач? ^ V0 нач V С нач
0 V=-14,392ехр(-0,0514 т) VнАч=-14,392 1
2 V=-7,336ехр(-0,0262 т) VнАч=-7,336 1,96
3,5 V=-6,888ехр(-0,0246 т) VНАЧ=-6,888 2,09
5 V=-6,496ехр(-0,0232 т) VнАч=-6,496 2,22
Константу скорости фотодеструкции волокон (табл. 3) находили из уравнения 1/СПт-1/СП0=Кдестр*т, где СП - начальная степень полимеризации волокон принята за 100 %; СПТ - степень полимеризации волокон после облучения в течение т (ч), %; Кдестр -константа скорости светостарения волокон, %/ч.
Таблица 3
Кинетические уравнения фотохимических превращений МТАЦ волокон
СНФА в волокне, % (от массы ТАЦ) Аппроксимирующие зависимости деструкции волокон в координатах у=£(х), где у~1/СПт-1/СП0, х~т, т =0-24 ч Кдестр волокон, %/ч К0 дестр К С дестр
0 у=0,001925 т 0,9973 19,25 10-4 1
2 у=0,000777 т 0,9857 7,77-10"4 2,48
3,5 у=0,000684 т 0,9892 6,84-10-4 2,81
5 у=0,000648 т 0,9882 6,48-10-4 2,97
Как и следовало ожидать, во всех случаях, выведенные уравнения представляют прямые линии, тангенс угла наклона которых определяет Кдестр облученных волокон.
Наряду с кинетическими, практически значимы аппроксимирующие концентрационные зависимости светозащитного действия НФА, по которым можно судить о его наиболее эффективном содержании в МТАЦ волокнах. Известно, что оптимальная концентрация свето-стабилизатора определяется в каждом конкретном случае, как правило, эмпирически и зависит от его совместимости с полимером, глубины действия и толщины изделия.
Между тем, ограниченное число экспериментальных данных требует отыскания предельно простых и физически объяснимых зависимостей. В то же время известно, что не все точки линий, используемых для описания установленных деструктивных процессов, математически проходят через нулевую точку. Поэтому мы прибавили одновременно к зависимой и независимой переменным (табл. 4), а также к независимой переменной СНФА (табл. 5) поправочный коэффициент 1.
Таблица 4
Эмпирическая связь между снижением разрывной прочности и степени полимеризации облученных МТАЦ волокон
СНФА в волокне, % (от массы ТАЦ) Аппроксимирующие зависимости деструкции волокон в координатах у=£(х), где у~ДР+1, %; х~ДСП+1, %; тобл =0-24 ч R2
0 у=1,2308ехр(0,0669х) 0,9587
2 у=1,1782ехр(0,0885х) 0,9641
3,5 у=1,2423ехр(0,0921х) 0,9529
5 у=1,2088eхр(0,0956х) 0,9592
Единица является самой удобной для дальнейших преобразований постоянной (при делении и умножении на единицу число не изменяется, единица в степени равняется единице и т. п.).
Кроме того, необходимость в этом поправочном коэффициенте можно объяснить реальной недостижимостью нулевого значения исследуемой величиной (например, число разрывов макромолекул, вязкость и т.п.); ее начальная величина слишком мала, чтобы быть идентифицированной. Физическая же интерпретация аппроксимирующей зависимости от введения этого коэффициента не изменяется.
Таблица 5
Влияние концентрации введенного НФА и продолжительности УФ-облучения на фотоокисление МТАЦ волокон
тобл, ч Аппроксимирующие зависимости деструкции волокон вида ДСП = Д(с+1), где с=0-5% (от массы ТАЦ) Я2
6 ДСП=34,762 ■ (с+1) 0,2883 0,9905
12 ДСП =51,932- (с+1)"°,3768 0,9623
24 ДСП=69,892- (с+1)"0,2761 0,9597
Поэтому описание концентрационных эффектов, оказываемых НФА на полимерную матрицу в выбранном временном диапазоне УФ-облучения МТАЦ волокон, иллюстрируется нижеприведенными графическими зависимостями (рис. 2) и соответствующими им адекватными эмпирическими брутто-уравнениями экспоненциального (см.табл. 4) и степенного (см. табл. 5) вида.
Рис. 2. Графическая связь между снижением разрывной прочности и степени полимеризации МТАЦ волокон, облученных в течение Т=0-24 ч (кривые проведены по расчетным уравнениям): 1-обычные (не модифицированные) волокна; 2, 3 и 4 — волокна содержащие 2; 3,5 и 5 % НФА (от массы ТАЦ) соответственно
Выводы
• Экспериментально установлено протекторное действие Р-(5-нитро-2-фурил)-акролеина на УФ-старение МТАЦ волокон.
• Рассчитанные начальные скорости и константы скорости падения степени полимеризации облученных МТАЦ волокон существенно более низкие по сравнению с контрольными образцами.
• Показано, что зависимости СП = А(тобл) и ДР+1 = f(ACn+1) в процессе облучения МТАЦ волокон в течение тобл = 0-24 ч вполне удовлетворительно описываются экспоненциальными уравнениями, в то время как ДСП = ^СНФА+1) при тобл = const изменяются по степенному закону.
Список литературы
1. Эмануэль Н. М. Кинетические аспекты исследования процессов старения и стабилизации полимеров//Синтез и модификация полимеров. - М.: 1976.
2. Патент на изобретение № 2326995 РФ, МПК8 Д0№ 2/28, C08L 1/12. Модифицированная прядильная триаце-татцеллюлозная композиция/ Полищук Б. О., Мезина Т. В.; Заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет». - №2007111294/04; Заявл. 27.03.2007. Опубл. 20.06.2008, бюл. № 17.
3. Шевелева Н. П., Мезина Т. В., Полищук Б. О. Моделирование фотохимических превращений триацетата целлюлозы в присутствии биоактивного соединения// Проблемы функционирования систем транспорта [Текст]: материалы международной научно-практической конференции; под ред. И.А.Анисимова. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. -С. 364-365.
4. Шевелева Н. П., Мезина Т. В., Полищук Б. О. Влияние биоактивного соединения на степень полимеризации УФ-облученных триацетатцеллюлозных волокон//Актуальные проблемы науки и техники: сборник трудов II Международной научной конференции молодых ученых. - Уфа: Нефтегазовое дело, 2010. - С. 187-188.
Сведения об авторах
Полищук Борис Оесеееич, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Текстильное производство», Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.:(3452)68-27-20.
Шевелева Надежда Павловна, к.т.н., доцент кафедры «Текстильное производство», Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.:(3452)68-27-20.
Мезина Татьяна Владимирована, аспирантка, кафедра «Текстильное производство», Тюменский государственный нефтегазовый университет, тел.:(3452) 68-27-20
Polyschuk B. O., Doctor of Technical Sciences, professor, Head of Department «Textile Manufacture», Tyumen Oil and Gas University, phone: (3452) 68-27-20.
Sheveleva N. P., Candidate of Technical Sciences, associate professor, of the chair «Textile production», Tyumen State Oil and Gas University, phone: (3452)68-27-20
Mezina T. V., graduate student at Department «Textile Manufacture» of the Tyumen State Oil and Gas University, phone: (3452) 68-27-20
УДК 553.982: 541.64
ГЕЛЕОБРАЗУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ПОЛИАКРИЛАМИДА И СОЛЕЙ АЛЮМИНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ
Л. К. Алтунина, Е. М. Березина, В. Н. Манжай, Ю. Р. Насибуллина, Н. Н. Шелест
(Институт химии нефти СО РАН, Томский государственный университет)
Ключевые слова: нефть, полиакриламид, вязкость, гель, нефтеотдача Key words: crude oil, Polyacrylamide, viscosity, gel, oil recovery
При добыче нефти происходит быстрое истощение высокопроницаемых зон сложно построенных пластов, в то время как низкопроницаемые пропластки оказываются мало затронутыми заводнением. Поэтому имеется насущная потребность в разработке новых технологий, позволяющих регулировать направление и скорость фильтрационных потоков и тем самым повышать количество извлекаемой нефти. С этой целью в настоящее время для выравнивания фронта вытесняющего флюида широко применяются полимерные растворы [1], в частности, водные растворы полиакриламида (ПАА) или вязкие гелеобразные композиции.
В Институте химии нефти СО РАН разработаны научные основы и промышленная технология для селективного блокирования промытых высокопроницаемых зон закачкой в пласт растворов низкомолекулярных соединений, способных под действием тепловой энергии пласта генерировать в нем высокопластичные неорганические гели [2]. Исходная композиция для получения геля представляет маловязкий водный раствор (n ~ 1 мПас), содержащий карбамид (4% и выше) и соль алюминия (2% и выше). Вследствие гидролиза соли сильной кислоты и слабого основания (хлорид или сульфат алюминия) раствор обладает кислотными свойствами (рН ~ 2,5 - 3). Под действием повышенной температуры (343 К и выше) с течением времени [3] происходит гидролиз карбамида с выделением углекислого газа и аммиака. Углекислый газ большей частью абсорбируется в углеводородной фазе и снижает её вязкость, а растворение аммиака в воде сопровождается её подщелачиванием и повышением рН от 3 до 9. В процессе гидролиза карбамида и уменьшения кислотности среды во всем объёме раствора происходит мгновенное образование геля гидроксида алю-
