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原油流动性改进研究

作　者: 李小龙
导　师: 张洁
学　校: 西安石油大学
专　业: 应用化学
关键词: 原油组分流动性改进降凝降粘
分类号: TE622.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本论文通过室内实验研究添加原油流动性改进剂和原油催化热降解改质两种方法改进原油流动性。首先，研究了原油的组分及其相互作用。利用色谱分离法、差示扫描量热法(DSC)和偏光显微分析方法，对采自长庆油田和玉门油田的原油样品进行了组分分离及其相互作用对析蜡的影响机理研究。实验结果表明：(1)两种原油样品组分差异较大；原油各组分相互作用可以有效抑制蜡晶的析出，长庆油田原油析蜡点与其饱和烃组分(C1)相比低6.45℃，析蜡峰温低6.64℃；玉门油田原油析蜡点与其饱和烃组分(Y1)相比低3.46℃，析蜡峰温低6.14℃；(2)向C1中分别加入不同极性组分后，其作用结果与未分离原油状态差异较大；(3)偏光显微分析发现胶质沥青质使C1冷却结晶时的蜡晶颗粒数目增多，尺寸相对减小，导致减弱蜡晶之间的联结强度，可削弱蜡晶缔合而形成大块蜡晶聚集体。进而，以脂肪酸和多胺为原料合成多胺酰胺，再用交联剂进一步聚合，将其作为原油流动性改进剂评价了其对原油凝点和粘度的影响，并采用DSC分析所合成的聚胺酰胺对原油饱和烃组分及其沥青质组分聚集态的影响。实验结果表明：(1)甲醛交联的多胺酰胺中胺的种类与结构对原油的降粘效果影响较大，脂肪酸的种类与结构对原油降粘效果影响小，500mg/L的甲醛交联的多胺酰胺(PAA-28)对原油的降粘率最高为32.7%。(2)卤代烃交联的多胺酰胺(PAA-66和PAA-69)降凝作用效果较好且最佳用量为500mg/L，500mg/L的PAA-69降低原油凝点7.0℃，使原油饱和烃组分的析蜡点降低3.2℃，析蜡峰温降低0.3℃，凝点前析蜡量减少了0.55%，PAA-69可使沥青质在实验温度范围内的放热量减少68.0J/g，放热起始温度降低9.7℃。(3)催化醛交联的多胺酰胺(PAA-127、PAA-137和PAA-140)降凝作用效果较好且最佳用量为500mg/L，500mg/L的PAA-137降低原油凝点5.1℃，使原油饱和烃组分的析蜡点降低8.7℃，析蜡峰温降低0.1℃，凝点前析蜡量减少了3.90%；PAA-137在原油中的降粘效果较好且降粘率为39.0%，PAA-137可使沥青质在实验温度范围内的放热量减少102.7J/g，放热起始温度降低39.0℃，表明PAA-137改变了沥青质的存在方式和聚集状态，使其不易聚集或者沉积。最后，合成了水溶性稠油热裂解催化剂，通过红外光谱、紫外可见光谱、气相色谱等评价了所合成的催化剂及其对原油热降解改质的作用效果。实验结果表明：(1)所合成的部分催化剂对原油热降解改质具有明显的催化作用，催化剂N5的催化下可使原油凝点降低11.4℃，降粘率达70%以上，催化剂的最佳用量为0.5%；(2)原油热催化降解改质反应后饱和烃气相色谱显示改质后小分子烃类物质增多。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-23
  1.1 引言  11
  1.2 原油主要组成  11-12
    1.2.1 烃类  11-12
    1.2.2 非烃类  12
    1.2.3 胶质与沥青质  12
  1.3 国内外原油流动性改进方法研究现状  12-17
    1.3.1 热处理法  12-13
    1.3.2 掺稀油法  13
    1.3.3 乳化降粘法  13-14
    1.3.4 添加原油流动性改进剂法  14-15
    1.3.5 原油热催化降解改质  15-17
    1.3.6 微生物法  17
  1.4 原油流动性改进剂作用机理  17-18
  1.5 原油热催化降解改质机理  18-21
    1.5.1 热降解反应的作用  18-19
    1.5.2 水对热降解反应的作用  19
    1.5.3 过渡金属化合物催化对水热降解反应的作用  19-21
  1.6 本论文研究的意义和主要内容  21-23
第二章原油组分分析及其相互作用研究  23-30
  2.1 引言  23
  2.2 实验部分  23-24
    2.2.1 实验仪器与药品  23
    2.2.2 原油组分分离  23
    2.2.3 差示扫描量热(DSC)分析  23-24
    2.2.4 含蜡量的计算  24
    2.2.5 蜡晶微观结构分析  24
  2.3 结果与讨论  24-29
    2.3.1 原油的主要物性参数  24
    2.3.2 两种原油组分分离  24-25
    2.3.3 原油与其饱和烃组分的 DSC 曲线对比  25-26
    2.3.4 各极性组分对 C1中蜡结晶的影响  26-27
    2.3.5 原油组分对蜡晶形态的影响  27-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章甲醛交联的多胺酰胺对原油流动性作用效果评价  30-40
  3.1 引言  30
  3.2 实验部分  30-32
    3.2.1 实验仪器与药品  30
    3.2.2 甲醛交联的多胺酰胺的制备  30-31
    3.2.3 甲醛交联的多胺酰胺红外分析条件  31
    3.2.4 原油凝点的测定  31
    3.2.5 原油粘度的测定  31-32
  3.3 结果与讨论  32-39
    3.3.1 原油的粘温性能测试结果  32
    3.3.2 甲醛交联的多胺酰胺红外表征  32-33
    3.3.3 甲醛交联的多胺酰胺在原油中的降凝作用效果  33-34
    3.3.4 甲醛交联的多胺酰胺在原油中的降粘作用效果  34-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章卤代烃交联的多胺酰胺对原油流动性作用效果评价  40-52
  4.1 引言  40
  4.2 实验部分  40-42
    4.2.1 实验仪器与药品  40
    4.2.2 卤代烃交联的多胺酰胺的制备  40-41
    4.2.3 卤代烃交联的多胺酰胺红外分析条件  41
    4.2.4 原油凝点的测定  41-42
    4.2.5 原油粘度的测定  42
    4.2.6 饱和烃组分、沥青质组分的分离及其差示扫描量热(DSC)分析  42
  4.3 结果与讨论  42-51
    4.3.1 原油的粘温性能测试结果  42
    4.3.2 卤代烃交联的多胺酰胺红外表征  42-43
    4.3.3 卤代烃交联的多胺酰在原油中的降凝作用效果  43-44
    4.3.4 卤代烃交联的多胺酰胺加剂量对降凝作用效果的影响  44
    4.3.5 卤代烃交联的多胺酰胺对对原油饱和烃组分的影响  44-45
    4.3.6 卤代烃交联的多胺酰在原油中的降粘作用效果  45-50
    4.3.7 添加卤代烃交联的多胺酰胺对原油沥青质的影响  50-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章催化醛交联的多胺酰胺对原油流动性作用效果评价  52-70
  5.1 引言  52
  5.2 实验部分  52-54
    5.2.1 实验仪器与药品  52
    5.2.2 催化醛交联的多胺酰胺的制备  52-54
    5.2.3 催化醛交联的多胺酰胺红外分析条件  54
    5.2.4 原油凝点的测定  54
    5.2.5 原油粘度的测定  54
    5.2.6 饱和烃组分、沥青质组分的分离及其差示扫描量热(DSC)分析  54
  5.3 结果与讨论  54-69
    5.3.1 原油的粘温性能测试结果  54-55
    5.3.2 催化醛交联的多胺酰胺红外表征  55-56
    5.3.3 催化醛交联的多胺酰胺在原油中的降凝作用效果  56-57
    5.3.4 催化醛交联的多胺酰胺加剂量对降凝效果的影响  57
    5.3.5 催化醛交联的多胺酰胺对原油饱和烃组分的影响  57-58
    5.3.6 催化醛交联的多胺酰胺在原油中的降粘作用效果  58-68
    5.3.7 添加催化醛交联的多胺酰胺对原油沥青质的影响  68-69
  5.4 本章小结  69-70
第六章原油热催化降解改质研究  70-78
  6.1 引言  70
  6.2 实验部分  70-72
    6.2.1 实验仪器与药品  70
    6.2.2 催化剂配体设计  70-71
    6.2.3 催化剂制备  71-72
    6.2.4 催化剂红外分析条件  72
    6.2.5 催化剂紫外分析条件  72
    6.2.6 水对原油热降解反应的影响  72
    6.2.7 催化剂的作用效果评价  72
    6.2.8 原油饱和烃气相色谱分析条件  72
    6.2.9 原油热重分析条件  72
  6.3 结果与讨论  72-77
    6.3.1 催化剂红外表征  72-73
    6.3.2 催化剂紫外表征  73-74
    6.3.3 水对原油热降解改质的影响  74
    6.3.4 原油热催化降解改质对原油凝点的影响  74-75
    6.3.5 原油热催化降解改质前后原油饱和烃组分分析  75
    6.3.6 原油热催化降解改质对原油粘度的影响  75-76
    6.3.7 催化剂加量对原油热催化降解改质的影响  76-77
    6.3.8 原油热催化降解改质前后原油热重分析  77
  6.4 本章小结  77-78
第七章总结与建议  78-80
  7.1 总结  78
  7.2 建议  78-80
致谢  80-81
参考文献  81-85
攻读学位期间发表的论文  85-86
详细摘要  86-96

原油流动性改进研究

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