接枝改性氟硅原油破乳剂的合成及性能研究

发布时间：2017-06-14 00:02

  本文关键词：接枝改性氟硅原油破乳剂的合成及性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人类社会的不断发展,石油在政治经济生活中发挥着愈来愈重要的作用。人们采取了很多措施来提高原油采收率,这使得原油乳状液越来越稳定,原油破乳愈加困难。目前人们主要致力于聚醚改性硅油破乳剂的研究,却鲜有学者将长链烷基丙烯酸酯和含氟单体接入到聚醚改性硅油中,并对其溶液性质及破乳性能进行研究。本课题基于原油乳状液破乳难状况,制备出适用于多种原油体系的高效、清洁破乳剂。首先以聚醚(FB1000)为亲水单体,含氢硅油(PHM S)和长链烷基酯(丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯)为疏水单体,以氯铂酸为催化剂,在反应温度95℃、反应时间7 h下,制备出两亲性接枝状表面活性剂(PEH、PES)。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)对产物的结构进行表征；探讨其在水溶液中胶束的尺寸及分布；分析了疏水基团和含量对表面活性剂最低表面张力(Ycmc)和临界胶束浓度(CMC)的影响；并对表面活性剂溶液的吸附现象及其在溶液中的聚集行为进行研究。结果表明：该反应得到了预期结构的产物；随着长链烷基酯的增加,聚合物PEH胶束平均粒径从100.5 nm增至242.9 nm, PES从152.6 nm增至329.1 nm,粒度分散系数均呈增大趋势；聚合物PEH和PES的Ycmc和CMC均先减小后增大,其中PEH4的γCMC最低可达22.08 mN/m,CMC可低至0.458 g/L;PES3的Ycmc和CMC分别低至21.84 mN/m和0.447 g/L；聚合物PEH及PES分子在表面的吸附量(Γ)均先增加后减小,吸附平均面积(A)呈相反趋势；聚合物PEH及PES的临界缔合浓度(CAC)与CMC变化趋势相似。然后分别制备了系列全氟丁基乙基丙烯酸酯(TEAc-4)、聚醚改性硅油的表面活性剂(PEFB)和全氟己基乙基丙烯酸酯(TEAc-6)、聚醚改性硅油的表面活性剂(PEFH)。利用上述表征手段对聚合物的结构及溶液性能进行测试。结果表明：该反应得到了预期结构的产物；聚合物的平均粒径随含氟单体增加而增大,聚合物PEFB胶束的胶束粒径从71.2 nm增至282.5 nm, PEFH从63.86 nm增至162.2 nm；聚合物PEFB和PEFH的Ycmc和CMC先减小后升高,其中PEFB3的CMC和Ycmc分别低至0.373 g/L和21.40 mN/m, PEFH3的CMC和Ycmc分别低至21.26 mN/m和0.355g/L;聚合物PEFB及PEFH溶液的r先增大后减小,A与之相反,CAC的变化趋势与CMC类似。经氟改性后聚合物具有更高的表面活性。最后采用瓶试法探究了上述表面活性剂对河庄坪和定边原油乳状液破乳效果的影响,并对复配后破乳剂浓度、温度、pH值和矿化度的破乳性能进行评价。结果表明：上述制备聚合物对原油均有一定的破乳效果,其中PEFB3破乳剂对两种原油破乳率可达62%和56%。复配后原油乳状液破乳率大幅提高,当PEFB2:L61=2:1时,河庄坪原油破乳率可达85%,定边原油破乳率达83%；三元复配破乳剂PEFB2-L61-M(PEFB2:L61:M=4:2:1)对两种原油破乳率高达98%和95%。另外对破乳剂PEFB2-L61-M进行性能评价,发现破乳剂PEFB2-L61-M对两种原油均具有良好的破乳性和一定的耐酸碱、耐盐性,适用范围较广。
【关键词】：接枝 氟硅表面活性剂 临界胶束浓度 表面张力 破乳性
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE624.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 1 绪论12-24
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 原油乳状液13-16
• 1.2.1 影响乳状液类型的因素13-14
• 1.2.2 乳状液的稳定机理14-15
• 1.2.3 影响乳状液稳定性的因素15-16
• 1.3 乳状液的破乳16-19
• 1.3.1 乳状液的破乳机理16-17
• 1.3.2 常用破乳方法17-18
• 1.3.3 破乳剂的种类18-19
• 1.4 破乳剂的发展历程19-20
• 1.5 新型原油破乳剂研究方法20-23
• 1.5.1 原油破乳剂的改性20-21
• 1.5.2 影响破乳剂效果的因素21-22
• 1.5.3 高性能特种表面活性破乳剂22-23
• 1.6 本课题研究背景及内容23-24
• 2 长链烷基酯、聚醚共改性硅油的制备及溶液性质24-40
• 2.1 引言24
• 2.2 实验部分24-27
• 2.2.1 实验原料及仪器24-25
• 2.2.2 实验合成方法25-26
• 2.2.3 结构性能检测26-27
• 2.3 结果与讨论27-38
• 2.3.1 合成工艺参数的确定27-29
• 2.3.2 聚合物红外检测29-30
• 2.3.3 聚合物核磁共振氢谱30-32
• 2.3.4 聚合物胶束尺寸32-33
• 2.3.5 聚合物表面张力33-34
• 2.3.6 聚合物表面吸附34-36
• 2.3.7 聚合物聚集行为36-38
• 2.4 本章小结38-40
• 3 含氟单体、聚醚共改性硅油的制备及溶液性质40-53
• 3.1 引言40
• 3.2 实验部分40-43
• 3.2.1 实验原料及仪器40-41
• 3.2.2 聚合物合成方法41-42
• 3.2.3 结构性能检测42-43
• 3.3 结果与讨论43-51
• 3.3.1 聚合物红外检测43-44
• 3.3.2 聚合物核磁氢谱44-45
• 3.3.3 聚合物胶束尺寸45-47
• 3.3.4 聚合物表面张力47-48
• 3.3.5 聚合物表面吸附48-49
• 3.3.6 聚合物聚集行为49-51
• 3.4 本章小结51-53
• 4. 氟/硅非离子表面活性剂破乳性能研究53-68
• 4.1 引言53
• 4.2 原油油质及含水量测试53-54
• 4.2.1 油质分析53
• 4.2.2 原油含水量测试53-54
• 4.3 原油乳状液的配制及类型54-55
• 4.3.1 原油乳状液的配制54
• 4.3.2 原油乳状液类型54-55
• 4.4 原油破乳测试方法55
• 4.5 破乳性能检测55-65
• 4.5.1 单剂的破乳脱水率55-59
• 4.5.2 单剂与小分子表面活性剂二元复配59-63
• 4.5.3 破乳剂的三元复配63-65
• 4.6 破乳性能评价65-67
• 4.6.1 浓度对破乳性能的影响65
• 4.6.2 温度对破乳性能影响65-66
• 4.6.3 pH值对破乳性能影响66
• 4.6.4 矿化度对破乳性能影响66-67
• 4.7 本章小结67-68
• 5. 结论与展望68-69
• 5.1 结论68
• 5.2 本文创新点68
• 5.3 展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-75
• 攻读学位期间发表的学术论文目录75-76

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