Бытовая химия
домашняя химическая лаборатория
Можно ли смешать нефть и простую воду, и как сделать радугу в стакане
Вы когда-нибудь слышали выражение «нефть и вода не смешиваются»? Сначала проверить, что выражение, а затем посмотреть на интересные комбинации из нескольких других жидкостей.
Вам потребуются следующие материалы:
• ¼ чашки (60 мл) воды
• ¼ чашки (60 мл) растительного масла
• небольшой стеклянный
• пищевые красители
Первый налить воды в стакан. Добавить несколько капель пищевого красителя и перемешать. Затем добавьте масло. Что вы видите? Какой слой на вершине? Плотно накройте стеклом полиэтиленовой пленкой или рукой (если он достаточно большой). Удерживая стекло над раковиной (в случае, если вы разлива), встряхните стекло так, что две жидкости тщательно перемешивают. Установить стакан и посмотреть, что происходит.
У нефти и воды смесь? слово «растворимость» описывает, как и два вещества смеси. Нефти и воды, как говорят, «смешиваются,» потому что они не смешиваются. Масляного слоя на поверхности воды за счет разницы в плотности двух жидкостей. Плотность вещества есть отношение его массы (веса) к его объему. Масло имеет меньшую плотность, чем вода, и поэтому на вершине.
Следующий эксперимент рассматривает растворимость и плотность нескольких жидкостей. слоистой жидкости вам потребуется следующие материалы: • ¼ чашки (60 мл) темного кукурузного сиропа или меда
• ¼ чашки (60 мл), жидкость для мытья посуды
• ¼ чашки (60 мл) воды • ¼ чашки (60 мл) растительного масла
• ¼ чашки (60 мл) спирта
• высокий 12 унций (350 мл), стекло или прозрачный пластиковый стаканчик
• две чашки для смешивания
• пищевые красители
Возьмите 12 унций стекла.
Осторожно! Не допускайте попадание сиропа на стороне стекла, залить сиропом в середине стекла. Залить сироп достаточно, чтобы заполнить стекло 1/6 часть пути. После добавления сиропа или меда, кончик слегка стекла и залить равным количеством жидкость для мытья посуды медленно вниз стороне стекла. Разве посуды поплавок жидкости в верхней части сиропа или опускаются на дно? Далее смесь несколько капель пищевого красителя с водой в одном из смешивания чашки. Покрасить спиртом разные цвета в другой смешивания чашки. Будьте осторожны, чтобы добавить следующий жидкости очень медленно. Они менее вязкой (например, не толстый) и смешайте легче, чем предыдущий жидкостей. Мы не хотим, чтобы они смешиваются. Совет стекло немного, и проливной медленно вниз сторону стекла, добавьте сначала цвета воды, то растительное масло, и, наконец, цветные алкоголя трения. На листе бумаги, сделайте эскиз из стекла и жидкости, маркировка Положение каждой жидкости в стекло. Почему жидкости остаются отделены? Можете ли вы назвать несколько способов, которые жидкостей в стекло-другому? Попробуйте описать некоторые свойства, которые отличаются в каждой из жидкостей в стекло. Одним из свойств, которое отличается во всех жидкостях цвета. Еще одно свойство, уникальные для каждой жидкости толщиной (вязкости). свойства жидкостей, который отвечает за слоев эффект плотности. Можете ли вы догадаться, что отношения между плотностью жидкости и ее положение в стакане? Еще одно свойство, которое поддерживает отдельных жидкостей является то, что некоторые из них несмешивающихся жидкостей, другими словами, они не смешиваются друг с другом. Как вы оказались в первом эксперименте, нефть и вода не смешиваются жидкости. С другой стороны, вода и спирт смешиваются и смешиваются друг с другом. Вода и жидкость для мытья посуды также смешивать. Размешайте жидкостей в стекло и смотреть, что происходит в слоях.
У Вас слои смешиваются ?
Подождите несколько минут и посмотрите еще раз.
Радуга в бокале
Вам понадобится следующие материалы:
• четыре различных цвета пищевые красители (например, красный, желтый, зеленый, синий)
• пять фужеры или прозрачные пластиковые стаканчики
• ¾ чашка (180 г) сахара-песка
• столовая ложка для измерения
• 1 чашка (240 мл) воды в первый стакан, добавить одну столовую ложку (15 г) сахара.
Во второй стекла, добавить две столовые ложки сахара, три в третью стекло, и четыре в последний стакан. Затем добавьте три столовые ложки (45 мл) воды на каждый стакан и размешайте, пока сахар не растворится. Если сахар в любом из стекла не растворится, добавить еще одну столовую ложку (15 мл) воды на все очки, и снова перемешать. Пока сахар полностью не растворится, добавить две-три капли красного пищевого красителя на первое стекло, желтое на второй, зеленый третьего и синего до последнего стакана. В остальных стекла мы создадим радуги.
Заполните стекло около четверти стакана жидкостью с голубым раствором сахара. Затем, осторожно добавить зеленый раствор в стекло. Для этого положить ложку в стакан, чуть выше уровня синий раствор. Медленно влить зеленый раствор в ложку, поднимая ложку держать его чуть выше уровня жидкости, пока стакан наполовину полон. Добавить желтого раствора, а затем красный таким же образом.
Как вы заметили — количество сахара, растворенного в жидкости влияет на его плотность. Синий решение самых сахар растворяется в ней и, следовательно, плотная. Другие решения менее плотная, чем синий раствор, так что они плавают на вершине. Плотность решения должны быть очень близки тем не менее, и решения, смешиваются, так что вы увидите, что слои не являются четко определенные границы, как и в первом эксперименте. Если все сделано достаточно тщательно, цвета должны оставаться относительно друг от друга.
Как вы думаете, что произойдет, если поднять жидкость в стакане?
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вы должны авторизоваться.
Источник
Нефть вода вид смеси
Водонефтяные эмульсии. Условия образования, тип эмульсий. Инверсия эмульсий. Свойства нефтяных эмульсий: дисперсность, вязкость, плотность, электрические свойства.
Под нефтяными эмульсиями понимают механическую смесь нефти и пластовой воды, нерастворимых друг в друге и находящихся в мелкодисперсном состоянии.
В пласте и на забое скважины эмульсии, как правило, не образуются. Они образуются в стволе скважины, при этом на интенсивность образования эмульсий влияет способ эксплуатации скважин.
Нефтяная эмульсия образуется под влиянием энергии, проявляющейся в виде:
* энергии расширения газа
* энергии , обусловленной силой тяжести.
В эмульсиях различают две фазы: внутреннюю и внешнюю. Жидкость, в которой размещаются мельчайшие капли другой жидкости называется дисперсионной средой (внешней, сплошной фазой ), а жидкость, размещенную в виде мелких капель в дисперсионной среде — дисперсной фазой ( внутренней, разобщенной фазой).
По характеру дисперсной фазы и дисперсионной среды различают эмульсии двух типов:
I — прямого типа (нефть в воде), их обозначают Н/В
II — обратного типа (вода в нефти), их обозначают В/Н
В промысловых условиях о количестве воды, содержащейся в эмульсиях, судят обычно по их цвету:
· эмульсии, содержащие до 10 % воды, по цвету не отличаются от нефти;
· от 15 до 20 % воды — изменяют цвет от коричневого до желтого;
· более 25 % воды — желтые.
Самым важным показателем нефтяных эмульсий является их устойчивость , т.е. способность не разрушаться (не разделяться на нефть и воду) в течение длительного времени.
Размеры капелек эмульсии могут изменяться в пределах от 0,1 до 100 мкм; эмульсии можно подразделить на :
· мелкодисперсные — с размером капелек до 20 мкм,
· среднедисперсные (от 20 до 50 мкм),
· грубодисперсные (от 50 до 100 мкм).
Нефтяные эмульсии являются полидисперсными, т.е. содержат капельки всех размеров.
На устойчивость системы большое влияние оказывают эмульгаторы, которые образуют на поверхности капель адсорбционные защитные оболочки (бронь), препятствующие слиянию этих капель. Асфальтены, нафтены, смолы, парафин, металлы (ванадий, никель, цинк, железо); а также тонкодисперсные глина, песок и другие горные породы, содержащиеся в нефти и пластовой воде, принимают участие в образовании адсорбционного слоя.
Адсорбция эмульгаторов на водонефтяной поверхности и утолщение брони происходит во времени, поэтому эмульсия типа В /Н со временем становится более устойчивой, т.е. происходит ее «старение». Причем старение нефтяных эмульсий в начальный период происходит интенсивно, затем этот процесс замедляется и примерно через сутки прекращается. Свежие эмульсии разрушаются значительно легче, чем подвергшиеся старению.
Нефтяные эмульсии характеризуются следующими свойствами: дисперсность, вязкость, плотность, и электрические свойства.
Дисперсность эмульсий — это степень раздробленности дисперсной фазы в дисперсионной среде. Дисперсность эмульсий во многом определяет другие свойства эмульсий.
Дисперсность эмульсий обычно характеризуется тремя величинами:
1) диаметром капелек d
2) коэффициентом дисперсности D =1/d
3) удельной поверхностью S уд (отношение суммарной поверхности частиц к их общему объему).
Удельная поверхность всякой дисперсной системы S уд равна суммарной поверхности этой системы S , деленной на суммарный объем этой системы V . Удельную поверхность эмульсий, содержащих в дисперсной фазе сферические частицы диаметром d можно определить по формуле:
(4.1)
т.е. удельная поверхность обратно пропорциональна размеру частиц.
Вязкость эмульсий нельзя представить как суммарную вязкость нефти и воды, т.е.
она зависит от вязкости нефти, температуры образования эмульсии, количества воды, диаметра капель дисперсной фазы в дисперсионной среде.
Вязкость нефтяных эмульсий, как и вязкость парафинистых нефтей не подчиняется закону Ньютона, а изменяется в зависимости от градиента скорости dw / d х и называется кажущейся вязкостью m * .
Увеличение содержания воды в нефтяной эмульсии приводит к увеличению кажущейся вязкости до точки инверсии т.е. превращения одного типа эмульсии в другой.
Эйнштейн предложил формулу для определения вязкости эмульсий:
где h 0 — вязкость дисперсной системы ; h — вязкость дисперсионной среды; j — отношение объема диспергированного вещества к общему объему системы (для эмульсий типа В /Н это процент обводненности).
На практике вязкость нефтяной эмульсии можно определить при помощи вискозиметра.
Плотность эмульсий. Плотность эмульсий определяется методами, принятыми для жидкостей, с учетом процентного содержания воды в нефти по их известным плотностям по следующей формуле:
(4.2)
где r э, r н , r в — плотность эмульсии, нефти и воды соответственно;
Электрические свойства эмульсий. Нефть и вода в чистом виде являются диэлектриками. Однако даже при незначительном содержании в воде растворенных солей или кислот, ее электропроводность увеличивается многократно. Поэтому электропроводность нефтяной эмульсии обуславливается количеством воды, степенью дисперсности, количеством солей и кислот. Экспериментально установлено, что в нефтяных эмульсиях, помещенных в силовое поле, капли воды располагаются вдоль силовых линий, что приводит к резкому увеличению электропроводности. Данное свойство и послужило причиной использования электрического поля для разрушения эмульсий.
Коагуляция — это укрупнение диспергированных частиц, вызываемое их слипанием под действием молекулярных сил сцепления при броуновском движении, когда происходит их сближение на расстояние сферы действия сил сцепления. Противодействуют же этому сближению электростатические силы отталкивания частиц.
Коагуляция (слипание) частиц может быть вызвано также изменением состава дисперсионной среды, повышением температуры, добавкой деэмульгаторов.
Коалесценция — слияние в единое целое капелек воды или нефти является наиболее глубокой стадией коагуляции частиц с полным исчезновением поверхности соприкосновения, происходит уменьшение общей поверхностной энергии за счет уменьшения общей поверхности S . Коалесценция ведет к разрушению дисперсной системы, т.е. к разрушению эмульсии.
Инверсия — это обращение фаз (превращение одного типа эмульсии в другой), которое происходит обычно при введении в эмульсию поверхностно — активного вещества, являющегося стабилизатором эмульсии другого типа, или вследствие изменения процентного содержания воды в эмульсии. Дисперсная фаза становится дисперсионной средой, а дисперсионная среда — дисперсной фазой.
Инверсия имеет важное практическое значение, так как эмульсии типа Н/В где внешней фазой является вода, имеют меньшую вязкость и для перекачки требуют меньше энергетических затрат, чем эмульсии типа В /Н. Эмульсии типа Н/В встречаются в основном при переработке нефти и при добыче сильно обводненной продукции. Такие эмульсии хорошо смешиваются с водой в любых соотношениях и могут сильно загрязнять водоемы.
Методы разрушения для эмульсий разных типов совершенно различны . Разрушение эмульсий типа Н\В достигается в основном добавкой кислот и применением фильтров, для эмульсий же типа В \Н применяются в основном термохимические методы, а также их разложение в электрическом и магнитных полях.
1. Что такое нефтяная эмульсия?
2. Какие факторы влияют на образование нефтяных эмульсий?
Источник
Понятия о нефтяных эмульсиях
На разных стадиях разработки нефтяных месторождений содержание воды в нефти может быть различным: в начальной стадии может добываться практически безводная нефть, затем количество воды в добываемой нефти постепенно увеличивается и на конечных стадиях разработки месторождения может достигать 90% и более.
Вода в нефти появляется вследствие поступления к забою скважины подстилающей воды или воды, закачиваемой в пласт с целью поддержания давления. При движении нефти, и пластовой воды по стволу скважины и нефтесборным трубопроводам происходит их взаимное перемешивание, а 
в результате перемешивания — дробление. Процесс дробления одной жидкости в другой называют диспергированием. В результате диспергирования одной жидкости в другой образуются эмульсии.
Под эмульсией понимают такую смесь двух взаимно не растворимых (или очень мало растворимых) жидкостей, одна из которых диспергирована в другой в виде мелких капелек (глобул).Диспергированную жидкость называют внутренней, или дисперсной фазой, а жидкость, в которой она находится, — дисперсионной, или внешней средой.
Нефтяные эмульсии бывают двух типов: вода в нефти (В/Н) и нефть в воде (Н/В). Почти все эмульсии, встречающиеся при добыче нефти, являются эмульсиями типа вода в нефти (В/Н). Содержание пластовой воды в таких эмульсиях колеблется в широких пределах: от десятых долей процента до 90% и более. Эмульсии типа нефть в воде (В/Н) (впластовой воде диспергированы капельки нефти), встречающиеся в нефтепромысловой практике значительно реже, обычно содержат менее 1% нефти (в среднем 1000мг/л).
Для образования эмульсии недостаточно только перемешивания двух несмешивающихся жидкостей. Если взять чистую воду и чистую нефть, то сколько бы мы их ни перемешивали, эмульсия не образуется. Чтобы она образовалась, необходимо наличие в нефти особых веществ — природных эмульгаторов. Такие природные эмульгаторы в том или ином количестве всегда содержатся в пластовой нефти. К нам относятся асфальтены, смолы, нефтерастворимые органические кислоты и другие мельчайшие механические примеси, как ил и глина. В процессе перемешивания нефти с пластовой водой и образования мелких капелек воды частицы эмульгирующего вещества на поверхности этих капелек (или, как обычно принято говорить, на поверхности раздела фаз) образуют пленку (оболочку), препятствующую слиянию капелек.На рис.1 схематически изображена такая пленка на поверхности глобулы воды. С явлением образования пленки на поверхности глобулы воды связывают процесс «старения» эмульсии. Под процессом старения понимают упрочнение пленки эмульгатора с течением времени. Процесс старения эмульсии может протекать быстро или медленно от нескольких часов до 3-4 дней. Обычно первоначально этот процесс идет очень интенсивно, но по мере насыщения поверхностного слоя глобул эмульгаторами замедляется или даже прекращается. По истечении определенного времени пленки вокруг глобул воды становятся очень прочными и трудно поддаются разрушению.
В зависимости от размера капелек воды и степени старения нефтяные эмульсии разделяются на три вида:
В легкорасслаивающихся эмульсиях обычно большинство глобул крупные — размером от 50 до 100 мкм, в то время как стойкие эмульсии содержат в основном мелкие глобулы размерами от 0,1 до 20 мкм. Эмульсии средней стойкости занимают промежуточное положение. Кроме отмеченных выше условий, на стойкость водонефтяных эмульсий влияют и некоторые другие факторы: температура, содержание парафина, условия образования эмульсии количество и состав эмульгированной воды и др.
Основными характеристиками нефтяных эмульсий являются: агрегативная устойчивость, вязкость, размер эмульгированных глобул водной фазы.
Устойчивость эмульсий – это способность в течение определенного времени не разрушаться и не разделяться на две несмешивающиеся фазы.
Вязкость эмульсий зависит от содержания воды и наибольшая вязкость эмульсий для сырой нефти любых сортов приблизительно равна вязкости сырой нефти, умноженной на коэффициент 1,3; 1,8; 2,7; 4,1 для эмульсий, содержащих соответственно 10, 20, 30, 40% воды.
С повышением температуры вязкость нефти уменьшается, что способствует снижению стойкости эмульсии. С понижением температуры из нефти выделяются кристаллики растворенного в ней парафина, который накапливается на оболочке глобулы и увеличивает ее прочность. Поэтому эмульсии нефти, содержащей парафин, в зимних условиях имеют большую устойчивость. Интенсивность перемешивания нефти с водой при добыче также влияет на стойкость эмульсии. При фонтанном способе добычинефти в результате постепенного выделения газа в подъемных трубах и соответственного увеличения скорости потока могут образоваться весьма стойкие эмульсии. Дополнительное перемешивание нефти происходит при резких поворотах потока в фонтанной арматуре и при прохождении через штуцеры. Степень диспергирования капель воды при прохождении через штуцер тем больше, чем больше перепад давления в штуцере. При газлифтном способе добычи нефти условия для образования эмульсий примерно те же, что и при фонтанной добыче.Образование эмульсий при газлифтном способе происходит в основном в месте ввода рабочего агента в насосно-компрессорные трубы. Эмульсии, образующиеся при газлифтном способе добычи нефти, также отличаются стойкостью.
При глубинно-насосной эксплуатации скважин эмульгирование нефти происходит в узлах клапана, в паре плунжер — цилиндр и в подъемных трубах при возвратно-поступательном движении насосных штанг. При использовании погружных электроцентробежных насосов перемешивание продукции скважины происходит в рабочих колесах насоса, а также при турбулентном движении смеси в подъемных трубах.
Стойкость эмульсии при добыче нефти глубинными штанговыми насосами значительно ниже, чем при эксплуатации погружными электроцентробежными насосами, но она может повышаться в обоих случаях при малом к. п. д. оборудования. Особенно сильное влияние на стойкость эмульсии при насосной эксплуатации оказывают неисправности оборудования — пропуски в насосах через неплотности, изношенные участки. В случае пропуска жидкости в клапанных узлах за счет давления столба жидкости над клапаном истечение жидкости происходят с большой скоростью, что вызывает турбулизацию и эмульгирование нефти. Особенно сильное эмульгирование происходит при наличии зазора плунжера.
Немалую роль в повышении стойкости эмульсий играет также и наземное оборудование — это система нефтесборных труб, распределительные коллекторы групповых замерных установок, штуцеры, задвижки, клапаны, уголки, тройники и сепараторы.
Источник
