基于EVA结构的新型降凝剂的合成及降凝机理研究

来源 :东北石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjubaoli
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原油是由烷烃、环烷烃、芳香烃、沥青质和胶质等组成的混合物。原油中的蜡是烃类混合物,含蜡量高的原油,表现出较高的蜡析出温度,当油温低于析蜡温度(WAT)时,蜡晶析出,并在油相中形成三维网状结构,导致原油的流动性变差,甚至失去流动性,这就为原油的开采和运输造成了困难。降凝剂作为一种常用的化学添加剂,广泛的用于原油开采与运输过程中,能够有效提高原油的流动性,降低原油的运输成本和风险。大庆原油属于石蜡基原油,具有凝点高、粘度高、蜡含量高等特点,而传统降凝剂,对于高含蜡原油的感受性较差。本文以传统EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)型降凝剂为基础,通过EVA降凝剂与脂肪酸酰胺类降凝剂助剂的复配来进一步提高EVA降凝剂的降凝性能,在复配实验的基础上,分别制备了接枝改性EVA类降凝剂和EVA纳米蒙脱土复合型降凝剂,并分别进行了原油宏观的流动性测试和微观的蜡晶分析。基于实验结果,结合相关文献,对各类新型降凝剂的降凝机理进行详细的分析与总结,为今后降凝剂的结构优化打下良好基础,本文主要研究内容和结果包括:测试不同VA(醋酸乙烯酯)含量的EVA降凝剂对大庆原油的降凝性能,经筛选确定降凝效果最佳的降凝剂为EVA(33),在后续的研究中使用。合成一系列脂肪酸酰胺类降凝剂助剂,并与EVA(33)进行复配,实验结果证明,EVA(33)降凝剂与脂肪酸酰胺类降凝剂助剂之间有良好的协同作用,脂肪酸酰胺类降凝剂助剂能进一步提高EVA类降凝剂的性能,使原油凝点进一步降低。脂肪酸酰胺的烷基链对降凝性能有影响,其中烷基链碳数为18和20时的脂肪酸三乙烯四酰胺与EVA(33)降凝剂复配后降凝效果最好。通过酯化反应和酰胺化反应,合成了一系列马来酸双链化合物,并利用接枝共聚合成接枝改性EVA类化合物,通过核磁氢谱(1H-NMR)与凝胶渗透色谱(GPC)等表征方法确认了接枝改性EVA类化合物的结构。以接枝改性EVA类降凝剂为研究对象,通过对加剂原油凝点和粘度的测试,证明接枝改性EVA类降凝剂的降凝降粘效果均好于未接枝的EVA类降凝剂。其中接枝片段中烷基长链碳数为18时,最有利于降凝剂与蜡晶分子的共晶作用,降凝效果最好;与接枝酯类化合物相比,接枝酰胺类化合物更有利于蜡晶分散,降凝效果更好;接枝含苯环的化合物,促进降凝剂在原油中的溶解,更有利于降凝剂分子与蜡晶分子相互作用,当加剂量为0.1 wt%时,具有最佳降凝效果,能使原油凝点从38℃降至16℃,降凝率达到57.9%。与未加剂原油的蜡晶相比,发现加入接枝改性EVA类降凝剂后,蜡晶的形态和数量均有明显变化。利用十八烷基三甲基氯化铵对纳米蒙脱土进行有机改性,通过溶液共混法,制备了EVA/纳米蒙脱土复合降凝剂(NEVA)。利用X射线衍射分析(XRD)等表征方法对NEVA进行表征。通过模拟油和原油的降凝实验,得到NEVA降凝剂的降凝性能顺序如下:NEVA(33)>NEVA(28)>NEVA(38)。其中,NEVA(33)降凝剂能将原油凝点从38℃降至22℃,降凝率达到42.1%;在粘度测试中,得到不同VA含量的NEVA降凝剂同时具有良好的降粘性能。并通过对比加入NEVA降凝剂前后模拟油和原油的蜡晶图像,发现加入NEVA降凝剂后,蜡晶的形态和数量均有明显变化,但由于原油中胶质和沥青质的存在,导致模拟油和原油中的蜡晶形态存在明显差异。
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