超声波分散沥青质

石油行业的现状

石油工业在某些场合正在面临着一个越来越严重的矛盾，一方面，开采原油中，重质原油比例逐年加大，另一方面，轻质油品的需求量增加，为解决这一矛盾，就需要对重质油进行深加工，重质油包括重质原油、常压渣油和减压渣油，而它们的关键的限制因素是沥青质的聚沉生焦问题。

沥青质是重要的生焦前驱物，在热反应和催化反应中易发生聚沉，进而缩合生焦．焦是石油产品中价值低的产品，生焦降低了经济效益；另一方面，也是更为重要的是，生焦会导致管道阻塞和催化剂失活、甚至导致催化剂床层堵塞，严重妨碍重质油的加工。渣油是一个胶体体系，沥青质的沉积、生焦与其在渣油体系中的分散情况有着紧密的联系，胶体性质越稳定、分散颗粒越小，越不容易聚沉生焦。

超声波分散技术

超声波分散的一个作用是分散作用，可以分为乳剂的分散(液一液分散)和悬浮体的分散(固一液分散)，已经在诸多领域得应用。超声波对于悬浮体的分散的应用还有：存涂料工业中氧化钛等向水或者溶剂中的分散、染料向熔融石蜡中的分散，在医药工业中药物颗粒的分散，以及在食品工业中粉乳剂的分散等。

沥青质分散件和反应性能的研究，是重质油研究领域的一个热点。由于沥青质是根据溶解度定义的一种复杂物质体系，它的组成、结构复杂，而且具有多分散性。长期以来，对沥青质结构及反应性能的研究，是一个具有挑战性的工作。

超声波对沥青质分散

渣油是一个以沥青质为核心的胶体体系，沥青质构成了胶核，胶质吸附在沥青质上构成了溶剂化层，芳香分为良好分散剂，饱和分为不良溶剂。渣油体系的稳定性与其组分组成密切有关，尤其与沥青质的量和分散状态密切相关。因此，超声波的物理作用可能是改善渣油胶体性质，使其更加稳定；而其化学作用则可能是引发沥青质的化学反应。将超声用于沥青质处理过程的可以分为一类，一类是超声波对沥青质的分散作用，即物理作用；二类是超声波的引发沥青质的反应，即化学作用。

在物理作用上，合适的超声处理可能使沥青质的颗粒结构变小，而且可能对沥青质的层状结构造成影响，如使沥青质的层状结构破坏。超声波作用可以使原油胶体体系中的颗粒变小。超声波作用不仅能破坏沥青质的胶粒结构，还能对沥青质的片层结构造成不可逆的影响，使沥青质缔和结构解缔。

吸附剂的存在可以大大提高沥青质向可溶质的转化率，且不同吸附剂的效果不同。重要的是，产物可溶质的结构参数更为接近样品沥青质的，而不接近样品可溶质的。在吸附剂存在下的超声处理，并没有改变沥青质的分子结构，只是由于破坏了沥青质单元体之间缔合结构，促进了沥青质向可溶质转化。

吸附剂存在的作用，一方面是吸附剂颗粒的存在造成了界面，有助于微相射流的作用，另一方面，吸附剂可以选择性地吸附金属化合物，阻止了沥青质聚集体的再次形成，从而促进了沥青质转化。超声处理对层状物能造成不可逆的影响，因此，这属于物理作用，没有发生化学反应。

总结

超声作用的一个优点是超声的复合作用，即空穴塌陷产生的局部高温、高压对反应的引发作用，及强冲击波微相射流对颗粒的分散作用和对传质的改善作用，对沥青质片层结构的破坏作用等。渣油中沥青质的稳定性对于渣油深加工具有重要的意义，对于渣油这样的粘稠体系，超声作用的多效应特点尤其具有重要意义．物理效应可以导致沥青质胶粒的粉碎变小，使渣油胶体体系更加稳定，有利于加工过程。

化学效应表现在在空穴塌陷时产生局部的瞬时高温、高压区，可以引发沥青质的自由基反应，如果体系中存在有还原剂(体系处于还原环境)，会产生有利影响，促进沥青质向可溶质的转化，如果体系中存在有氧化剂(体系处于氧化环境)，会产生不利影响，促进可溶质向沥青质的转化。因此，在适当条件下对渣油进行超声分散，可能，会提高渣中沥青质的稳定性，同时使部分沥青质转化为可溶质，从而延缓或减轻渣油加工过程中的生焦行为，具有潜在的工业利用价值。

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