常压渣油加氢反应产物体系的胶体稳定性

在高温高压反应釜内,使用加氢转化催化剂对绥中36-1常压渣油进行加氢反应.通过分析产物的SARA四组分组成、数均相对分子质量及沥青质的平均结构和溶解度参数考察反应后体系胶体的稳定性.结果表明:反应温度升高,体系的稳定性逐渐变差,产物的SARA四组分中饱和分与沥青质的总含量增大,芳香分与胶质的含量降低;组分的数均相对分子质量减小,组成的改变影响产物的胶体稳定性;沥青质平均分子结构中环烷碳率、烷基碳率降低,芳香碳率增大,缩合度参数变小,沥青性质变差;沥青质平均分子结构中溶解度参数增大,分子间作用增大;组分组成及平均结构的变化导致反应后体系的胶体稳定性变差.     

超稠油催化改质降粘研究

以春晖超稠油为原料,采用自制催化剂于高温高压反应釜中,模拟研究了稠油在开采过程中全温度段50~250℃下的催化水热裂解降黏反应;考察了反应温度、催化剂、供氢剂对稠油降黏率的影响,得到最佳工艺条件:反应温度为200℃,油水比为7∶3,反应时间为24 h,供氢剂为十氢萘,50℃的降黏率为98%。应用柱层析法对反应前后稠油的族组成进行了测定;并用红外光谱探索稠油反应前后胶质和沥青质的结构变化。反应后重质组分如胶质、沥青质含量明显减少,轻组分饱和分、芳香分组分显著增多;反应前后胶质和沥青质结构中部分烷烃支链断裂发生加氢反应。     

纳米镍催化剂对胜利超稠油水热裂解降黏的影响

利用微乳液法合成纳米镍催化剂,采用透射电镜对其进行表征,在200℃时对超稠油进行水热裂解催化反应,通过气相色谱仪、元素分析仪、相对分子质量测定仪、红外光谱仪对反应前后稠油的物化性质进行分析。结果表明:水热裂解催化反应后,超稠油降黏率达90.36%,稠油胶质与沥青质含量减少,稠油相对分子质量下降,沥青质相对分子质量降低幅度最大;反应后稠油及其重质组分的氢碳原子数比增加,硫与氮含量减少,氧含量增加;稠油发生水热裂解反应的同时,存在沥青质的聚合反应,沥青质的裂解在降黏反应中起到了关键的作用;纳米镍催化剂促进了水热裂解反应,同时抑制了聚合反应;纳米镍催化剂协同作用使高温水与稠油发生反应,产生具有表面活性的醇类、酚类、羧酸类等物质,导致反应后稠油含氧量增加,黏度降低。     

矿物催化低硫稠油水热裂解反应研究

采用大庆和辽河稠油油样开展室内实验,探索地质催化低硫稠油水热裂解反应的可能性.结果表明:大庆和辽河两种油样都可发生水热裂解反应;反应体系中加入矿物后,稠油的平均分子量的减小程度以及SARA组成的变化程度都得到增强;稠油的降黏率分别从未加矿物水热裂解反应的7.41%和12.95%增加到矿物催化水热裂解反应的16.05%和25.29%,证实了矿物对低硫稠油水热裂解反应具有催化活性.     

中质稠油催化裂解反应的静态模拟研究

本文主要考察了温度、反应时间、加水量、油层矿物和地层水对中质稠油催化裂解反应的影响,并对反应后稠油的组成和结构变化进行了分析,得出结论。     

稠油热裂解改质行为

为探讨稠油火烧驱油降黏机制,对乐安油田草南稠油在火驱过程中的热裂解改质行为进行试验研究.在380 ℃条件下,分析稠油在水蒸气、CO2和N2介质中高温热裂解产物及其组成,讨论不同体系的高温反应机制.试验结果表明:高温下稠油中的胶质、沥青质发生热裂解反应,分子链断裂后生成饱和烃和芳烃,产生气相、油相和焦沥青;CO2、水蒸气和N2中稠油热裂解气相产物和焦沥青产量明显降低,油相产物增加;水蒸气介质中,稠油热裂解主要是水热裂解反应,在CO2和N2环境下高温裂解为催化热裂解.     

特超稠油水热裂解降粘反应研究

针对特超稠油开采难的问题,进行了无水及有水条件下超稠油的裂解实验,通过族组分、气相色谱仪及红外光谱仪对水热裂解反应前后稠油裂解降黏规律进行了研究。结果表明,超稠油经过无水参与的裂解反应后,胶质含量减少,沥青质的含量大幅上升,芳烃的含量大幅下降,饱和烃含量略有增加。超稠油经过有水参与的裂解反应后,沥青质及胶质的含量降低,饱和烃与芳烃的含量增加。无水存在的情况下,超稠油在高温的条件下发生了裂解及聚合反应,且以生成沥青质的聚合反应为主,主要由芳烃及胶质聚合转化生成沥青质,稠油黏度增加。高温水参与了稠油水热裂解反应后,其中的聚合反应得到了抑制,促进了裂解反应的进行,使稠油的重质组分向轻质组分转化,稠油黏度降低。     

陕北低阶烟煤回转热解反应特性

针对陕北低阶烟煤在回转式反应器中的中低温热解过程,考察热解温度、粒径等级、回转速率对粉煤热解反应规律的影响。结果表明:相比于粒径和回转速率,热解温度对热解规律的影响最为显著;随着热解温度升高,半焦产率降低,半焦中挥发分明显减少;焦油产率先增大后减小;热解气中H_2体积分数增加,CH_4体积分数减少;煤样粒径为3～4 mm时,热解焦油产率达8.48%;粒径变化在一定程度上影响半焦和热解气的产物分布与性质;提高回转速率有利于挥发分的析出,焦油和热解气产率有所增加;煤粒热解粉化程度随着热解温度升高、煤样粒径增大、回转速率提高而加剧;过高的回转速率会导致热解焦油中机械杂质含量增大,恶化产物性质。     

TiO_2改性乳化沥青薄层罩面的净化性能

基于纳米TiO_2可以催化降解汽车尾气,提出了纳米TiO_2改性乳化沥青薄层罩面的方法,定义了累积降解率和催化效能指数的评价体系,研发了配套试验仪器,分析了TiO_2粉体粒径、沥青中TiO_2质量分数、罩面厚度、温度以及紫外光辐照度对指标的影响,确定了最佳罩面厚度和TiO_2掺量.研究结果表明:TiO_2粉体粒径为25 nm以及TiO_2掺量在10%左右时,累积降解率和催化效能均达到最大;随着温度和紫外光辐照度的增大,TiO_2催化降解尾气性能明显增大;随着罩面厚度不断增大,尾气降解总量不断增大后趋于平稳,而催化降解效率不断减小;推荐的材料制备优化方案为TiO_2质量分数为8.5%、薄层厚度为15.0 mm.     

膜法CuO的制备及其对异丙苯氧化反应的催化作用

用中空纤维超滤膜制备了纳米CuO,探讨了CuO对异丙苯氧化反应的催化作用;用XRD和SEM对催化剂的结构和形貌进行了表征;考察了催化剂制备条件及反应温度,氧气浓度对催化性能的影响.结果表明:UF膜法CuO是以单斜晶系为主的薄片晶体,晶粒间存在大量的缺陷;增大中空纤维超滤膜内侧物料流速以及增大NaOH与Cu(NO3)2物质的量比,均可减小CuO粒径及增大比表面积,其粒径和比表面积分别为14 nm及36.91 m2/g;提高反应温度及O2浓度,均可增加催化异丙苯氧化反应的转化率,但选择性有一最佳区间,反应温度90 ℃、O2 体积分数为28.8%时,表现出最佳的催化反应效果;在相同实验条件下,膜法CuO比商品CuO的催化效果提高50%～60%.     

热化学就地生热促进稠油水热裂解实验研究

针对稠油就地水热裂解反应因地层温度有限而受影响的情况,开展了利用热化学就地生热提升地层温度促进稠油水热裂解反应的模拟实验。结果表明:向反应釜中注入5mL浓度为5mol/L的NaNO2/NH4Cl放热体系后,反应釜温度从200℃提升到了240℃以上,压力增加了近0.4MPa,反应后稠油降黏率增加了40%左右,饱和烃、芳香烃含量明显增加,胶质、沥青质含量明显降低,热化学生热提温可促进稠油水热裂解反应。分析认为现场热化学体系注入工艺可行、放热反应速度与热峰位置可控、对地层无伤害,热化学生热提温促进稠油就地水热裂解降黏具有可行性,具体应用时应深入分析热化学就地生热提温的影响因素并优化相关操作参数。     

稠油催化水热裂解降黏实验研究

采用高温高压反应釜模拟研究了稠油在开采过程中全温度段(50～300℃)条件下的催化水热裂解降黏反应,利用元素分析仪和高效液相色谱分析了稠油元素组成和族组成变化,利用旋转流变仪测试并分析了稠油黏度变化及黏温特性,初步探讨了200℃以下的稠油催化水热裂解降黏的实质.结果表明:稠油在低温条件下水热裂解反应降黏以破坏弱化学作用力为主,稠油降黏率与重质组分减少密切相关.有催化剂存在时,稠油催化裂解作用的主要温度在150～200℃,反应24 h降黏率可达到80%以上.     

大庆蜡油催化裂解反应动力学研究

采用重油微反装置考察了大庆蜡油催化裂解反应的主要产物随反应温度的变化规律。试验结果表明 ,乙烯的收率随着反应温度的升高而单调增加 ;丙烯及丁烯的收率随着反应温度的升高呈现先增加后降低的趋势 ,分别存在一个最佳温度点 ,且丙烯收率的最佳温度高于丁烯的。根据试验结果推导了大庆蜡油催化裂解反应的动力学表达式 ,求取了不同反应温度下的催化裂解反应动力学速率常数、指前因子及反应活化能。     

稠油低温氧化过程结焦行为实验

采用热重(TGA)、差热(DSC)和高温高压反应釜实验,研究稠油在空气和氮气介质中热转化过程及其反应产物,分析稠油油藏注空气过程中低温氧化对稠油结焦反应的影响,考察稠油在不同反应条件下的临界结焦温度。实验结果表明:随着温度升高,稠油在空气介质中的热转化过程经历低温氧化、沉积结焦和高温氧化3个阶段;低温氧化使稠油的临界结焦温度降低,稠油在氮气介质中的临界结焦温度约为400℃,而在空气中经历低温氧化后其临界结焦温度降低至280℃。结合稠油结焦机制分析认为其临界结焦温度降低与低温氧化存在显著热效应及组分变化有关,低温氧化过程导致稠油上述变化降低其胶体结构稳定性,引起相分离,加速沥青质物理聚沉,发生化学共聚生焦。     

黑荆树单宁稳定钯纳米胶体催化水有机两相苯甲醇氧化反应

催化氧化苯甲醇是制备苯甲醛的一种简便高效的方法.以天然高分子黑荆树单宁(BWT)为两亲性稳定剂,制备水溶性钯纳米胶体催化剂,用于苯甲醇的氧化反应.采用透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征手段表征所制备催化剂的形貌,探讨制备条件对催化剂形貌的影响.TEM测试表明,单宁的用量对胶体中钯纳米粒子的粒径具有显著的影响,随着BWT用量从2 mg增加到60 mg,Pd粒子的粒径呈现减小趋势.FT-IR测试表明,BWT通过其结构中大量的酚羟基对Pd纳米粒子进行稳定和分散.系统考察单宁用量、反应温度、反应时间等因素对Pd纳米胶体在苯甲醇氧化反应中活性的影响,结果表明:当BWT用量为15 mg时制备的BWT15 mg-Pd胶体催化剂在50℃,空气气氛下8 h催化苯甲醇的转化率高达98.58%; BWT用量对催化剂重复使用性能也有显著的影响,BWT15 mg-Pd可以重复使用5次转化率仍然在90%以上,明显优于BWT5 mg-Pd和BWT60 mg-Pd.     

MD膜驱剂对油藏矿物ζ电位的影响

用微电泳法考察了3种季铵盐(MD膜驱剂、四乙基溴化铵((Et)4NB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB))和无机盐对石英砂和大庆油砂界面电性的影响.结果表明,3种季铵盐对石英砂ζ电位影响的顺序为:CTAB>MD膜驱剂>(Et)4NB.无机盐使石英砂在MD膜驱剂溶液中的ζ电位升高,无机盐中的Al3+离子影响比Ca2+和Na+离子明显.大庆油砂在MD膜驱剂和(Et)4NB溶液中的ζ电位较沥青质-大庆油砂的低,而大庆油砂在吸附沥青质前后在CTAB溶液中的ζ电位变化很小.理论计算表明,沥青质-大庆油砂饱和吸附季铵盐的ζ电位大于大庆油砂,季铵盐在沥青质-大庆油砂表面的相对覆盖率小于大庆油砂.     

脱油沥青的改性及应用初探

为提高脱油沥青反应活性,采用热处理工艺对其进行了处理,并对处理前后脱油沥青的性质进行了分析比较,采用FT-IR和1H-NMR对其官能团和分子结构变化进行了考察,。在对甲基苯磺酸催化下与交联剂对苯二甲醇反应制备了改性沥青。研究表明,脱油沥青在热处理过程中发生了热裂解反应,热处理后的脱油沥青芳香分、胶质含量增加,沥青质含量降低,残炭率升高,软化点降低,芳香氢含量增加,反应活性提高。改性沥青具有较高的残炭率和β树脂含量,由其制备的石墨复合材料具有良好的机械性能。     

过渡金属元素作用下H_2O_2碱性分解动力学及机理

通过调节体系pH值,并引入微量的过渡金属元素与OH-共同作用,研究了过氧化氢碱性分解动力学及反应机理.结果表明:碱性条件下过氧化氢的分解反应宏观表现为"准"一级反应,10.0≤pH≤11.6时,过氧化氢分解"准"一级反应动力学速率常数kobs随pH值的增加而增大,70℃下、pH=11.6时kobs达最大值0.0922min-1;pH11.6时,kobs随pH值的增加而呈下降趋势.文中还考察了过渡金属胶体粒径随体系pH值及时间的变化,发现Mn2+和Fe3+形成的胶体颗粒的平均粒径分别随反应时间和pH值的增加而增大,指出过渡金属胶体催化分解和过氧化氢碱性电离是过氧化氢的碱性分解的原因所在.     

二氧化碳分散岩屑机制的模拟试验研究

以东营组实钻岩屑为例,采用模拟试验装置考察井下二氧化碳对岩屑分散机制,并进行岩屑XRD矿物成分和反应液离子成分分析。结果表明:二氧化碳对岩屑粒径影响甚微,地层水长时间浸泡会使岩屑粒径变小,地层水与二氧化碳共存时,岩屑平均粒径先急剧减小,后渐趋稳定,随着温度和压力的升高,岩屑平均粒径逐渐减小;地层水和二氧化碳共存时,东营组岩屑粒径变化的主要是由于二氧化碳促进了岩屑中的黏土矿物分散,缩短了黏土矿物的水化反应时间,同时二氧化碳与水反应生成碳酸,溶解了岩屑中的部分胶结矿物,促进了岩屑粒径的减小。     

稠油组分油水界面zeta电势及其影响因素研究

测定了辽河油田杜 84稠油化学官能团四组分 (酸性分、碱性分、两性分、中性分 )与极性四组分 (饱和分、芳香分、胶质和沥青质 )的zeta(ζ)电势 ,考察了水相pH值、盐度等因素对 ζ电势的影响。结果表明 ,官能团各组分间 ζ电势绝对值的差别较明显 ,其中酸性分最高 ,两性分最低、碱性分和中性分居中。酸性分在 pH =11时 ζ电势绝对值达到最高 ,其他组分的 ζ电势在 pH =12时达到最高。极性四组分 ζ电势绝对值差别不大 ,各组分 ζ电势绝对值都随着pH值升高而升高。在盐度为 1g/L左右时 ,各组分的 ζ电势绝对值都有一个极大值 ,总趋势是 ,各组分 ζ电势绝对值基本上随着盐浓度的增加而减小。碱性条件下 (pH =11～ 12 )水包稠油乳状液中起稳定作用的官能团组分主要是酸性分和极性四组分中的沥青质。水相的碱性条件有利于水包稠油乳状液的稳定 ,盐在特定浓度下具有一定的稳定水包稠油乳状液的作用。但从总体趋势看 ,盐含量的增加会破坏乳状液的稳定性。用离子交换色谱分离得到的官能团组分更能揭示稠油中界面活性组分的内在本质。