超声波对沥青质分散作用的研究进展

　　进行深加工，重质油包括质原油常乐，油和减压渣汕，时它们的关键的限制因素是沥青质的聚沉生焦问题。沥青质楚事要的生焦前驱物，在热反应和催化反应中极易发生聚沉，进而缩合生焦。焦是石油产品中价值低的产品。1焦降低了经济效益；另方面，也是史为重要的是，生焦会导致管道阻塞和催化剂失活接宁，致催化剂床2堵塞，严，涟，绉质油的加诸多研究明，渣油是个，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，皎体件质越稳定分散颗粒越小，越不容易聚沉生焦2.

　　超声波的个显著作用是分散作用，可以；为乳剂的分散液液分故和悬浮体的分散固液分散，已经在诸多领域得到应用。超声波可以将茛化钼粉碎为0.5以厂的颗粒，可以将染料等粉碎为1以的颗粒。超卢波讨悬浮体的分散的应用还有在涂料工业中氧化钛等向水或荇溶剂中的分散染料向烙融石蜡中的分散，在医药1业中药物颗粒的分散，以及在食品丁。业中粉乳剂的分散等3，对于沥青质分散性和反应件能的研究，始终是中质油研究须域的个热点。但是，由丁沥占质坫根据溶解度定义的种复杂物质体系，它的组成结构极其U杂，llliU，多分散忡。

　　长期以来，讨沥青质结构及反应性能的研究，始终是个具有挑战性的工作。不断有研究者将新的研究予段反应条件引入到这研究领域中来，0从丁。1.等7片先将超卢波作用到沥青质研究领域中来之后，这研究手段迅速得到了应1.木文对超声波作用的特点及其用于沥荇质研究领域的怙况进行了总结分析。

　　超声波作用原理及其在化工中的应用2.1超声作用原理超声在液体内的作用主要宋自丁超声的力2用声学学作用和热7作用，以及超声空化。力学作用指的是超声导致介质的膨胀压缩，以及使介质几有速度和加速度等。热学作指的是超声波在媒质中传播时，其振动能量断地被媒质吸收转变成为热能而使自身温度升高。

　　而作用强度大，效果为显著的是空化作用。超声空化作用指的是在超声作用下，液体在强度较弱的地方产生空穴，即小气泡。小气泡随超声脉动，在个声期内，空穴会塌陷，并在塌陷时产卞瞬时的部岛温句出区8研究明气相内温度可达约5200±6.5，液相内温度可宁穴外以度约为20，1流或声冲流，在液体中产生强大的冲击波。

　　2.2超声作用的物理效应从作用的具体效果来说，超声空化作用的影响可以分为物理作和化学作用=物理作13指的是对颗拧的粉碎作用和灰面改性作用，以及对体系的搅拌作用，化学作用指的是空化产1的岛温高压促进或加速化学反，或改变了化学反应途径。超声的个显茗物理作用是，颗粒的粉碎作⑴。SuslickK.S.etalJm，强度超声对，体尤机物的影响。采用的超声频率为20件2，超声功率约207分别利用扫描电子显微镜研究了脆性的丁以2和03，以及有延展性的1超声处理后的微粒形态=使用的丁2和03分布为60 1颗粒分布为35叫1研究发现，在所有情况下，高强度超声处理可以迅速使颗粒大个降低为大约但即使延长超卢处理时间，也很难使颗粒大小再降低；对于脆件的同体，如丁52和03，长时间的超声处理可使其面严黾受损，出现大量坑洼和侵蚀痕迹，而对于具延展性的微晶颗粒，如，超声处理后，微粒面变得甲泔研究者认为，颗粒间碰撞微相流和冲击波是导致颗粒面形态变化的主要原超声处理可以使许多无机物和有机金属化。31.

　　合物的层状结构受到破坏。以，1技此12研究发现，超声处理可以使许多有机物和有机金属化合物在层状无机物上的插入速度大大提高，甚至可以提高200倍。对丁必2采用207，超声处理，超声处理前后分别用电子，微镜和队。丁。测定比面积，发现15min超声处理，可以使颗粒由6レ90μm变为近5μm，比面积和迅速上升；继续处理至45，颗粒大小变化不大，但比面积仍持续上升；继续超声处理，颗粒大小和比面积都变化不大。先将32在惰性溶剂中进行超声予处理，然后再加入客体物质，发现客体的插入速度仍大大提。这说明插入速度的提高不是通过传质速度的提高实现的，而是由于超声处理对主体造成了不可逆的影响。

　　2.3超声作用的化学效应超声波的化学作用指的是超声波加速化学反应，提高反应收率，或者引发反应。超声作用可以促进自由基反应。

　　超声波对沥青质作用研究的新进展渣油是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。有研究明，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。目前，将超声用于沥青质处理过程的研究还不很多，可以分为两类，第类是超声波对沥青质引发沥青质的反应，即化学作用。

　　3.1超声作用对于沥青质的物理效应在物理作用上，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。有研究者认为超声波作用可以使原油胶体体系中的颗粒变小131.

　　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。1抑5，5等14在吸附剂存在下，以氢呋喃丁只或1甲基萘131作溶剂，研究了沥青质在超声作用下的解聚和脱金属。研究了两种吸附剂的脱金属效果，第种吸附剂为经过改性的Am 1加，01多孔性芳香族聚合物微球离子交换树脂，34，13；第种吸附剂为磺化离采用的样品为种33重质原油减压渣油和溶质脱沥青的重组分，由正己烷沉淀得到沥青质。实验中，取沥青质溶于氢呋喃或1甲基萘，加入定量的吸附剂，在4，或150超声处理1小时；然后对超声处理后的溶液进行过滤，并用氢呋喃或1甲基萘淋洗，洗后的吸附剂在50 17燥夜称，发现它的重量仅增加了明沥质和可溶质在吸附剂上吸附不多，然而对吸附剂的元素分析却明它们可以选择性地吸附金属。

　　滤液用正己垸沉淀分离，得到沥青质和可溶质组分，蒸发溶剂后，对沥青质和可溶质进行分析，与超声吸附剂处理前进行对比。结果明，吸附剂的存在可以大大提沥青质向可溶质的转化率，且不同吸附剂的效果不同。尤为重要的是，产物可溶质的结构参数更为接近样品沥青质的，时不接近样品可溶质的。由该研究来看，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，而促进了沥青质向可溶质转化。吸附剂存在的作用，方面是吸附剂颗粒的存在造成界面，有助丁微相射流聚集体的再次形成，从而促进了沥育质转化；另外，根据KalyanChatakonduetal.12l的研究，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。

　　水苯乙烯甲苯氢萘吡咯丙酮苯氯化碳沸点相对空化强曳32超声作用对于沥青质的化学效应在溶剂存在下，超声波可以激发沥存质的反应，但反应途径受反应环境影响，如，无还原剂的存在等。

　　5gHY，mLCHCl3中，出电磁搅拌器搅拌使沥fr溶解；再加超声作用，同时滴加H2027t作为氧化剂，超卢作用1小时，发现沥青质食景由4，9上升至15.代；迮止超声处理17的溶液加入1正戊烷来沉淀沥质，过滤十燥后，将0.00，沥青质与0.2gKBr混合压片，用1扫描，用入12013的伸缩振动峰团峰1728.91532.0，1来揭示沥青质含量升高原因。研究发现1.2随超卢处理时间，长而下降，这是山沥青质，能团的增多而引起的。

　　1七等7研究了沥质在甲苯水乳状液中在还原剂在庄超声作用，沥青质的反心性能，采用乩识研究了反应前后沥青质中氢分布。认为在该实验条件下，环烧结构为沥质中具活性结构，既叫发生脱氧反应使芳碳比例上升，又可发生裂化反应而造成甲基和亚甲莘，贪量上升。山加与不加还原剂必4的讨比实验见，加还原剂者，芳1含量低，亚基氢含，高，环烷，量下降，说明还原剂的存在促进丁环烷的裂化反应，1的研究明16在相同条件下，水的空化强度于大部分，机物的，包括笨乙烯甲苯葚萘吡咯内酮苯口4氯化碳等，它们的相，空化强度如1因此，可以推测，水与，1水与甲苯或水与氢萘的浞斤物，在超声作用下，空化应该主要出现作水相中，尤其是水末经除气处理的倩况下。在油水乳状液中，沥青质应该是心7，卢学存在油相，吸附于油水界时上。而空穴应该是产生在水相中，油水界面越大则沥青质的反应几率越大。邱只出等17将，邱沥青质溶于1.08甲苯中，并在该溶液中缓慢加入308水，剧烈搅拌以生成水包油型乳状液，在溶液面使用6输出的超声发生器来处理溶液，能量密度大约为4，2，并且，在些实验中，在超声处理前，加入了不同量的面活性剂和还原剂8研究发现，在超声作用下，还原剂；和面活性剂的加入都有利于沥青质转化，另外，利用紫外可见光分光光度计法研究广不同面活性剂对沥青质的稳定作用，发现与它们对沥青质转化作用效果是致由以上可见，在溶剂存在下，超声作用可以激发沥青质的反应，俏反应途衿受反应环境，如还原剂的影响，创造合适的条件，有可能使汹舞质沿符理想方向转化。

　　总结超卢作用的个突出优势是超声的复合作用，即空穴塌陷产生的局部高温高压对反应散作用和对传质的改善作用，对沥质片层结构的破坏作用等淹油沥质的稳定性对亍，油深加具有8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总义。物理效应叶以导致沥青质胶粒的粉碎变小，使渣油胶体体系更加稳土，存利尸加工过柞。化学效应友现1空穴埸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，如果体系中作在有还原剂体系处尸还原环境，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，渣沥青质的稳定性，同时使部分沥质转化为可溶质，从而延缓或减轻淹油加工过程中的生焦行为，具有潜在的工业利用价值，但这研究领域尚未得到国内外研究者的足够重视。

　　同时，对于渣油这样个组成复杂非常粘稠的体系，超声作用的空化强度和还原剂的加入等都是研究者所曲临的困难。

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