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马来酸酐共聚物分子量的调控及其对石油流动性的影响

作　者: 陈胜
导　师: 郭旭虹
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 梳型聚合物 分子量 油品流动性 蜡 沥青质
分类号: TE31
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


通过设计正交实验,本文系统研究了聚合条件对马来酸酐-α-十八烯共聚物分子量的影响。分别用十八胺与1-萘胺对不同分子量的马来酸酐=α-十八烯共聚物化学修饰,得到了不同分子量的梳型聚合物MAC和NMAC。MAC能明显降低模型油的屈服应力。而NMAC由于其侧链具有较高的芳香度,对含沥青质较高的模型油和原油屈服应力的降低都更明显。最后利用模型油,对MAC与NMAC的降凝、降粘机理进行了深入研究。主要工作如下：一、设计正交实验,系统研究了聚合反应条件对马来酸酐-α-十八烯共聚物分子量的影响。并通过核磁共振氢谱(1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)以及热重分析(TGA)对所合成的马来酸酐-α-十八烯共聚物的结构进行表征。GPC测试表明马来酸酐-α-十八烯共聚物的分子量在4500-7800g/mol之间。TGA测试表明马来酸酐-α-十烯共聚物的耐热温度在144-166℃之间。二、用十八胺对五个不同分子量的马来酸酐-α-十八烯共聚物胺化修饰得到不同分子量的MAC。对MAC的核磁图谱进行积分,计算其胺化度,进而计算出五个MAC的分子量在6400-11000g/mol之间。研究了不同分子量的MAC对模型油屈服应力的影响,分子量越大,对模型油屈服应力降低幅度越大,在MAC浓度为0.5wt%时,模型油屈服应力降低幅度达99.7%。从偏光显微镜照片可以看出,添加了MAC的模型油蜡晶的形貌和尺寸都明显改善。三、用1-萘胺对五个不同分子量的马来酸酐-α-十八烯共聚物胺化修饰得到不同分子量的NMAC。通过GPC与核磁积分,计算出五个NMAC的分子量在5400-9000g/mol之间,热重分析测定了五个NMAC的耐热温度在169-230℃之间。通过配制不同沥青质含量的模型油研究了NMAC对含沥青质模型油流动性的影响,发现NMAC对沥青质含量较高的模型油流动改性效果较好。并且分子量越高,对模型油屈服应力降低幅度越大,NMAC浓度为0.5wt%时,对模型油屈服应力降低幅度达99.9%。通过偏光显微镜照片和X射线衍射测试可知,模型油蜡晶的结晶形态、尺寸和结构都明显改善。选取静41-161原油(来自沈阳油田)研究NMAC对原油屈服应力的影响。原油屈服应力的降低幅度随分子量增大而变大。NMAC浓度为0.5wt%时,原油屈服应力降低幅度达93.2%。综上所述,梳型聚合物的油品流动改性机理为：梳型聚合物油品流动改性剂分子中具有疏水基团和亲水基团。其中,聚合物碳骨架和长烷基侧链是疏水的,而侧链羧酸、酰胺和芳香基团是亲水的。疏水的碳骨架使得聚合物油品改性剂能够溶解在原油当中,同时,疏水的侧链基团和原油中的蜡相互作用,使蜡晶的形态、尺寸和生长取向都得到了改善；而梳型聚合物油品流动改性剂中的亲水基团则起到屏障的作用,防止蜡晶堆积成三维网络结构,由于原油中沥青质也具有较强的极性,故流动改性剂分子中的极性基团可以和沥青质相互作用,使沥青质更为分散。因此,原油的流动性能可以较显著提高。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章 文献综述  12-22
  1.1 引言  12
  1.2 原油主要组分  12-14
    1.2.1 烃类组分  13
    1.2.2 非烃组分  13-14
    1.2.3 胶质与沥青质  14
  1.3 油品流动改性剂的研究概况  14-16
    1.3.1 油品流动改性剂的发展历史  14-15
    1.3.2 国内外研究进展  15-16
  1.4 原油流动改性剂作用机理研究进展  16-18
    1.4.1 国内外研究概况  16-17
    1.4.2 共晶理论  17-18
    1.4.3 吸附理论  18
    1.4.4 成核理论  18
    1.4.5 改善蜡晶溶解性理论  18
    1.4.6 吸附共晶理论  18
  1.5 影响改性剂对油品流动改性效果的因素  18-20
    1.5.1 分子量的影响  18-19
    1.5.2 支化度的影响  19
    1.5.3 极性基团含量和极性强弱的影响  19
    1.5.4 长链烷基碳数及其分布的影响  19-20
    1.5.5 改性剂在原油中溶解性的影响  20
  1.6 本课题组前人研究概述  20
  1.7 本课题研究内容与意义  20-22
第二章 不同分子量的马来酸酐-α十八烯共聚物的合成  22-31
  2.1 引言  22
  2.2 仪器与试剂  22-23
  2.3 马来酸酐-α-十八烯共聚物的合成  23
  2.4 正交实验设计及马来酸酐-α-十八烯共聚物分子量的测试条件  23-25
  2.5 结果与讨论  25-30
    2.5.1 核磁共振氢谱表征  25
    2.5.2 马来酸酐-α-十八烯共聚物中间体的耐热实验  25-27
    2.5.3 马来酸酐-α-十八烯共聚物中间体的分子量测定  27-30
  2.6 本章总结  30-31
第三章 梳型聚合物MAC的分子量对模型油屈服应力的影响  31-41
  3.1 引言  31
  3.2 梳型聚合物的合成  31-32
  3.4 梳型聚合物MAC的分子量的计算  32-34
    3.4.1 MAC分子量的计算  32-34
  3.5 不同分子量的梳型聚合物MAC对模型油屈服应力的影响  34-40
    3.5.1 模型油的配制  34
    3.5.2 模型油屈服应力的测试原理  34-35
    3.5.3 不同分子量MAC对0.1%沥清质模型油屈服应力的影响  35-38
    3.5.4 MAC对0.1%沥青质模型油蜡晶形态的影响  38-40
  3.6 本章总结  40-41
第四章 不同分子量的梳型聚合物NMAC对模型油及原油屈服应力的影响  41-61
  4.1 引言  41
  4.2 仪器和试剂  41-42
  4.3 梳型聚合物合成  42-43
  4.4 梳型聚合物NMAC的结构表征  43-47
    4.4.1 梳型聚合物NMAC的核磁共振氢谱表征及分子量计算  43-45
    4.4.2 梳型聚合物NMAC的耐热实验  45-47
  4.5 不同分子量的NMAC对模型油屈服应力的影响  47-53
    4.5.1 模型油的配制  47-48
    4.5.2 梳型聚合物NMAC对含沥青质模型油的影响  48-50
    4.5.3 不同分子量NMAC对1%沥青质含量模型油屈服应力的影响  50-53
  4.6 不同分子量的NMAC对模型油蜡晶形态的影响  53-54
  4.7 使用X射线衍射(XRD)研究不同分子量NMAC对模型油蜡晶结构的影响  54-56
    4.7.1 NMAC对模型油中蜡晶结构的影响  55-56
  4.8 梳型聚合物NMAC对原油屈服应力的影响  56-59
  4.9 本章总结  59-61
第五章 结论与展望  61-63
  5.1 结论  61-62
  5.2 展望  62-63
参考文献  63-67
硕士期间发表的论文  67-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 油气田开发与开采 > 基础理论
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