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        納米氧化鋅與陰離子和非離子表面活性劑協(xié)同作用降低稠油黏度的研究

        2023-02-07 08:09:06楊哲成徐心茹袁佩青楊敬一
        石油煉制與化工 2023年1期
        關(guān)鍵詞:黏率加劑黏劑

        楊哲成,徐心茹,袁佩青,楊敬一

        (1.華東理工大學(xué)化工學(xué)院,綠色能源化工國(guó)際聯(lián)合研究中心,上海 200237;2.華東理工大學(xué)化學(xué)工程聯(lián)合國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

        隨著全球石油需求的增加以及常規(guī)石油資源的不斷消耗,稠油等非常規(guī)石油資源的開發(fā)和利用所占的比例越來越大[1]。然而,稠油的高黏特性為稠油的開采和運(yùn)輸帶來了很大的困難[2]。稠油的高黏特性與含有大量瀝青質(zhì)和膠質(zhì)有關(guān),近年來通過加入分散劑穩(wěn)定瀝青質(zhì)來降低稠油黏度的方法受到廣泛關(guān)注。

        Chavz-Miyauchi等[3]以芳香聚異丁烯丁二酰亞胺作為瀝青質(zhì)分散劑降低稠油黏度,降黏率達(dá)到23.25%,并發(fā)現(xiàn)瀝青質(zhì)的解聚是降黏的主要原因。Atta等[4]制備了以咪唑陽離子和油酸鹽、松香酸鹽、間烷基苯氧鹽等有機(jī)鹽離子為基礎(chǔ)的新型離子降阻劑,并從zeta電位和瀝青質(zhì)粒徑變化等方面證實(shí)了制備的離子降阻劑與瀝青質(zhì)之間的分子相互作用。Jo等[5]研究了磺化聚苯乙烯酸性共聚物(SSA)和鈉中和離聚物(SSNa)對(duì)瀝青質(zhì)在稠油中分散的影響,發(fā)現(xiàn)高離子含量的SSNa離子對(duì)瀝青質(zhì)分散有明顯的改善作用。Hashmi等[6]建立了一個(gè)瀝青質(zhì)沉降懸浮液,通過在懸浮液中加入Lubrizol公司的4F和AG聚合物分散劑延緩瀝青質(zhì)的沉降,發(fā)現(xiàn)對(duì)于平均粒徑600 nm的瀝青質(zhì)顆粒,加入1 000 μg/g的AG使得其粒徑降至210 nm,加入15 μg/g的4F使得粒徑降至230 nm。Alemi等[7]研究了Fe2O3和功能化SiO2納米顆粒對(duì)瀝青質(zhì)沉淀和聚集的影響,加入納米顆粒后,瀝青質(zhì)粒徑從110~150 nm減小到40~80 nm;聚集體瀝青質(zhì)芳香層的平均層間距增加。楊飛等[8]以阿曼原油為對(duì)象,研究了添加不同醋酸乙烯酯基團(tuán)(VA)含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)后原油中瀝青質(zhì)的穩(wěn)定性和粒度分布的變化,發(fā)現(xiàn)添加VA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的EVA油樣中瀝青質(zhì)的沉淀量減小了36.25%,瀝青質(zhì)顆粒平均粒徑減小34.14%。并發(fā)現(xiàn)EVA是通過吸附于瀝青質(zhì)表面,抑制瀝青質(zhì)絮凝沉淀,起到分散穩(wěn)定瀝青質(zhì)的作用。張磊[9]針對(duì)臺(tái)興油田興北區(qū)塊的稠油,設(shè)計(jì)了一種反相分散減阻劑,該減阻劑的高滲透組分能滲透進(jìn)膠質(zhì)、瀝青質(zhì)片狀分子之間,降黏率達(dá)96%以上。在上述研究基礎(chǔ)上,本課題針對(duì)新疆稠油,將納米顆粒和表面活性劑復(fù)配,研究其分散降黏效果,并通過對(duì)瀝青質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的表征結(jié)合稠油流變性的變化來探討降黏機(jī)理,以期開發(fā)有工業(yè)應(yīng)用前景的降黏劑。

        1 實(shí) 驗(yàn)

        1.1 原料及試劑

        試驗(yàn)中所用試劑名稱、規(guī)格和生產(chǎn)廠家見表1。

        表1 試驗(yàn)所用試劑名稱、規(guī)格和供應(yīng)商

        試驗(yàn)所用原料油為新疆稠油,對(duì)其進(jìn)行性質(zhì)測(cè)定,結(jié)果見表2。

        表2 新疆稠油的主要性質(zhì)

        采用SY/T 0520—2008采用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì),對(duì)新疆稠油的黏溫性能進(jìn)行了研究。新疆稠油的黏度隨溫度的上升而下降,在50~80 ℃黏溫關(guān)系符合式(1)。

        lgμ=-7.6+3 878.5/T

        (1)

        式中:μ為黏度,mPa·s;T為溫度,K。

        1.2 分析測(cè)試方法

        1.2.1稠油黏度測(cè)定方法

        將表面活性劑加入乙醇中配成溶液,每次取5 mL所配溶液加入100 mL稠油中,加熱至75 ℃后用攪拌器攪拌、恒溫10 min。

        根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 0520—2008采用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)法在(40~90 ℃)測(cè)量稠油黏度。將稠油放在恒溫水槽中,恒溫加熱60 min后測(cè)試黏度,共記錄3組取平均值。改變溫度后恒溫15 min,以同樣方法測(cè)量黏度。黏度測(cè)定完成后,以降黏率為標(biāo)準(zhǔn),判斷表面活性劑的降黏效果,降黏率計(jì)算方法如下:

        (2)

        式中:εμ為降黏率,%;μ1為加劑前樣品黏度,mPa·s;μ2為加劑后樣品黏度,mPa·s。

        1.2.2瀝青質(zhì)分離與結(jié)構(gòu)表征方法

        按照SH/T 0509—2010《石油瀝青四組分測(cè)定法》對(duì)稠油中的瀝青質(zhì)進(jìn)行分離。取一定量稠油,以每克稠油加入40 mL正庚烷的比例進(jìn)行配制,使用超聲波混合45 min,在避光處靜置24 h,然后用0.25 μm的尼龍濾膜過濾,用正庚烷反復(fù)沖洗濾膜直至濾液無色。用定性濾紙包裹過濾的瀝青質(zhì),放入索氏抽提器,用甲苯進(jìn)行抽提,過濾除去不溶于甲苯的固體物質(zhì),然后蒸出甲苯,最后在真空干燥箱50 ℃下干燥4 h,得到瀝青質(zhì)。

        采用德國(guó)Elementar公司生產(chǎn)的Vario Micro Cube型元素分析儀測(cè)定瀝青質(zhì)的元素C,H,S,N的含量,元素O 含量由減差法得到。

        采用美國(guó)WATERS 公司生產(chǎn)的Waters1515型凝膠滲透色譜儀測(cè)定瀝青質(zhì)重均相對(duì)分子質(zhì)量,流動(dòng)相是四氫呋喃(THF),進(jìn)樣體積為50 μL,流速為1 mL/min,檢測(cè)溫度為35 ℃。

        采用美國(guó)Thermo Fischer公司生產(chǎn)的Nicolet 6700型傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)儀測(cè)定瀝青質(zhì)的紅外光譜,使用KBr壓片法制樣。

        采用德國(guó) Bruker公司生產(chǎn)的Ascend 400 MHz型核磁共振波譜(NMR)儀測(cè)定瀝青質(zhì)的1H NMR譜,溶劑為氘代氯仿(CDCl3),以四甲基硅烷(TMS)為內(nèi)標(biāo)物。

        采用美國(guó)Thermo Fischer公司生產(chǎn)的ESCALAB 250Xi型X射線光電子能譜(XPS)儀測(cè)定瀝青質(zhì)和膠質(zhì)的XPS能譜,使用XPS Peak 4.1 數(shù)據(jù)分析軟件擬合分峰,以C—C 結(jié)構(gòu)中的C1s 峰(284.6 eV)為標(biāo)準(zhǔn)扣除荷電效應(yīng)的影響。

        采用瑞士BRUKER 公司生產(chǎn)的X’Pert PRO MPD型X射線衍射(XRD)儀對(duì)瀝青質(zhì)粉末進(jìn)行XRD 分析;光源為Cu Kα,掃描角度為10°~80°,速率為12(°)/min,步長(zhǎng)為0.02°。

        分別取1 g加入表面活性劑前后的新疆稠油各3組,加入5 mL甲苯稀釋。將稀釋后的樣品中分別加入10,15,20 mL正庚烷,用超聲波充分混合45 min后,避光靜置24 h。采用蔡康XSP-8C三目型顯微鏡觀察靜置后的樣品,測(cè)量析出瀝青質(zhì)的粒徑。

        1.2.3稠油流變性能測(cè)試方法

        采用德國(guó)Haake公司生產(chǎn)的MARS60型旋轉(zhuǎn)流變儀測(cè)量新疆稠油儲(chǔ)存模量(彈性模量)G′、損耗模量(黏性模量)G″。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 表面活性劑對(duì)新疆稠油分散降黏效果的影響

        2.1.1不同表面活性劑對(duì)新疆稠油的分散降黏效果

        結(jié)合新疆稠油的黏溫特性,本研究選擇在溫度為65 ℃、加劑量為200 mg/L的條件下,以降黏率為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),分別測(cè)量不同類型的表面活性劑對(duì)新疆稠油的分散降黏效果,結(jié)果見表3,其中未加表面活性劑時(shí)的稠油黏度為6 337.1 mPa·s。

        表3 表面活性劑對(duì)稠油的降黏效果

        由表3可見,在溫度為65 ℃、加劑量為200 mg/L的條件下,非離子型表面活性劑(Span-60、Span-80、Twen-80、OP-10、脂肪醇聚醚、丙二醇聚醚)、兩性表面活性劑(十二烷基二甲基甜菜堿、十四烷基二甲基甜菜堿、十六烷基二甲基甜菜堿)、陰離子型表面活性劑(十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉)降黏效果相對(duì)較好,而陽離子表面活性劑(十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨)和生物表面活性劑(海藻酸鈉、鼠李糖脂、黃原膠)降黏效果相對(duì)較差。其中降黏效果最好的兩種是十六烷基二甲基甜菜堿(BS-16)和Tween-80,降黏率分別為33.64%和32.96%。

        2.1.2表面活性劑復(fù)配對(duì)新疆稠油分散降黏效果的影響

        在溫度為65 ℃、總加劑量為200 mg/L的條件下,將Tween-80分別與十二烷基硫酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸(DBSA)和十二烷基苯磺酸鈉(SNBS)3種陰離子表面活性劑復(fù)配,其結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出,在本試驗(yàn)范圍內(nèi),陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑復(fù)配能產(chǎn)生較好的效果。其中在Tween-80加劑量為150 mg/L、十二烷基苯環(huán)酸鈉(SNBS)加劑量為50 mg/L時(shí)降黏效果最好,此時(shí)稠油黏度為3 783 mPa·S,降黏率達(dá)到40.30%,將該種復(fù)配表面活性劑命名為YTSZ-1復(fù)配表面活性劑。

        圖1 Tween-80與陰離子表面活性劑復(fù)配對(duì)新疆稠油的降黏效果■—SDS; ▲—DBSA; ●—SNBS

        2.1.3納米顆粒對(duì)新疆稠油分散降黏效果的影響

        為了進(jìn)一步提高復(fù)配表面活性劑對(duì)新疆稠油的分散降黏效果,試驗(yàn)中采用了加入納米顆粒的改性方法。在溫度為65 ℃的條件下,分別向150 mg/L YTSZ-1復(fù)配表面活性劑中加入50 mg/L的ZnO和Fe3O4納米顆粒,其結(jié)果如圖2所示。

        圖2 納米顆粒對(duì)YTSZ-1復(fù)配表面活性劑降黏效果的影響■—黏度; ■—降黏率

        由圖2可見,加入納米ZnO和Fe3O4顆粒后,YTSZ-1復(fù)配表面活性劑降黏效果均有提高,其中納米ZnO的降黏效果優(yōu)于納米Fe3O4顆粒,降黏率達(dá)到了44.34%,將該種復(fù)配表面活性劑命名為YTSZ-2分散降黏劑。經(jīng)換算,此時(shí)m(Tween-80)∶m(十二烷基苯磺酸鈉)∶m(ZnO)=9∶3∶4。納米顆粒能夠有效提高分散降黏效果,是因?yàn)槟芤揽科渥陨硖厥獾募{米效應(yīng),作為成核點(diǎn)破壞原稠油體系中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的平面重疊堆砌結(jié)構(gòu),改變稠油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的聚集方式。

        2.1.4分散劑加劑量對(duì)新疆稠油分散降黏效果的影響

        在溫度為65 ℃的條件下,進(jìn)一步研究復(fù)配分散降黏劑YTSZ-2在100~600 mg/L加劑量時(shí)對(duì)新疆稠油降黏效果的影響,結(jié)果見圖3。由圖3可以看出,在加劑量較少時(shí),隨著加劑量的增多,降黏率也隨之增高;當(dāng)加劑量到達(dá)200 mg/L后,繼續(xù)增加加劑量,降黏率基本保持不變。由此可見,對(duì)新疆稠油,在65 ℃下,加200 mg/L的YTSZ-2可以達(dá)到較好的降黏效果。

        圖3 加劑量對(duì)YTSZ-2降黏效果的影響■—黏度; ●—降黏率

        2.2 加劑前后新疆稠油中瀝青質(zhì)的表征

        2.2.1瀝青質(zhì)的元素組成和相對(duì)分子質(zhì)量

        加入YTSZ-2表面活性劑前后稠油瀝青質(zhì)的元素組成和相對(duì)分子質(zhì)量如表4所示。由表4可知:加劑后的稠油瀝青質(zhì)的重均相對(duì)分子質(zhì)量(7 853)比加劑前的稠油瀝青質(zhì)重均相對(duì)分子質(zhì)量(7 668)要大;瀝青質(zhì)中含有一定的N,O,S;加劑前瀝青質(zhì)的C/H原子比較大,說明加劑前瀝青質(zhì)所含的不飽和結(jié)構(gòu)更多。

        表4 稠油瀝青質(zhì)加劑前后的元素組成和相對(duì)分子質(zhì)量

        2.2.2瀝青質(zhì)的紅外光譜分析

        加入YTSZ-2表面活性劑前后的稠油瀝青質(zhì)的紅外光譜如圖4所示。瀝青質(zhì)和加劑瀝青質(zhì)分別在波數(shù)3 426 cm-1和3 405 cm-1處出現(xiàn)寬峰,這是—NH2或—OH伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的;在波數(shù)2 922 cm-1和2 933 cm-1處出現(xiàn)的吸收峰是—CH3的對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰;在波數(shù)2 852 cm-1處出現(xiàn)的吸收峰則是—CH2的對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰,在波數(shù)1 598 cm-1和1 550 cm-1處出現(xiàn)的吸收峰是苯環(huán)的對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰;在波數(shù)1 455 cm-1和1 457 cm-1處的吸收峰是—CH3的反對(duì)稱彎曲振動(dòng)峰或—CH2剪刀彎曲振動(dòng)峰;在波數(shù)1 372 cm-1和1 374 cm-1處的吸收峰是—CH3對(duì)稱彎曲振動(dòng)峰;在波數(shù)809 cm-1和870 cm-1處的吸收峰可能是C—H面外彎曲振動(dòng)峰。由此可以得出結(jié)論,瀝青質(zhì)分子中含有雜環(huán)、芳香環(huán)和烷基鏈結(jié)構(gòu),芳環(huán)含有取代基,不存在(—CH2)n-(n>4)的長(zhǎng)鏈烷烴結(jié)構(gòu),且可能含有—NH2 或—OH。

        圖4 瀝青質(zhì)的紅外光譜 —瀝青質(zhì); —加劑瀝青質(zhì)。圖5、圖7同

        2.2.3瀝青質(zhì)的核磁共振氫譜分析

        加入YTSZ-2表面活性劑前后的稠油瀝青質(zhì)的1H NMR表征結(jié)果如表5和圖5所示。由表5可知,加劑前后稠油的瀝青質(zhì)分子中的飽和氫摩爾分?jǐn)?shù)分別為88.05%和85.87%,芳香氫(HA)的摩爾分?jǐn)?shù)分別為11.95%和14.13%。飽和氫中Hβ所占的比例最高,摩爾分?jǐn)?shù)分別為56.12%和55.96%,Hα和Hγ的比例較低,Hα的摩爾分?jǐn)?shù)分別為13.25%和10.34%,Hγ的摩爾分?jǐn)?shù)分別為18.68%和19.57%。對(duì)比發(fā)現(xiàn),加入YTSZ-2分散降黏劑后瀝青質(zhì)中只有飽和氫中的Hα的摩爾分?jǐn)?shù)略有減少,不會(huì)對(duì)瀝青質(zhì)不同歸屬的氫所占比例造成太大影響。

        表5 瀝青質(zhì)的1H NMR表征結(jié)果

        圖5 瀝青質(zhì)的1H NMR圖譜

        2.2.4瀝青質(zhì)的XPS分析

        加入YTSZ-2表面活性劑前后的稠油瀝青質(zhì)的XPS表征結(jié)果如圖6和表6所示。由圖6和表6可知:加劑前瀝青質(zhì)中S以噻吩硫?yàn)橹?,加劑后則以砜硫和噻吩硫?yàn)橹?;加劑前后瀝青質(zhì)中N的存在形式基本不變,都以吡咯氮居多;加劑前后瀝青質(zhì)中O的存在形式也基本不變,都以C—O和COOH為主。

        圖6 瀝青質(zhì)的XPS能譜

        表6 瀝青質(zhì)中O,S,N的存在形態(tài)及其含量

        2.2.5瀝青質(zhì)的平均分子結(jié)構(gòu)參數(shù)

        計(jì)算加入YTSZ-2表面活性劑前后的稠油瀝青質(zhì)的平均分子結(jié)構(gòu)參數(shù)[10],結(jié)果如表7所示。由表7可知,加劑后瀝青質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元相對(duì)分子質(zhì)量降低,總環(huán)數(shù)、芳香環(huán)數(shù)降低,環(huán)烷環(huán)數(shù)增加,而結(jié)構(gòu)單元數(shù)增加,平均鏈長(zhǎng)L降低。根據(jù)計(jì)算和分析結(jié)果,可得到加劑前后瀝青質(zhì)的平均結(jié)構(gòu)單元。

        2.2.6瀝青質(zhì)的X射線衍射圖譜分析

        加入YTSZ-2分散降黏劑前后的稠油所含瀝青質(zhì)的XRD圖譜見圖7。由圖7可以看出,瀝青質(zhì)中主要存在3個(gè)特征峰,分別在2θ為18°,24°,42°附近,其中18°附近是表征烷基鏈堆積程度的γ晶面衍射峰,24°附近的是表征芳香片層的堆積程度的(002)晶面衍射峰,42°附近的是表征芳香片層大小的(100)晶面衍射峰。說明瀝青質(zhì)之間既有烷基鏈的堆積,也有芳香片層的堆積。

        圖7 瀝青質(zhì)的XRD圖譜

        表8是根據(jù)Scherrer公式和Bragg 方程計(jì)算得到的兩種瀝青質(zhì)的晶格參數(shù)[11]。由表8可知,加入YTSZ-2分散降黏劑后新疆稠油瀝青質(zhì)分子中烷基鏈間距略微增大,芳香片層間距由0.358 nm增大至0.368 nm,芳香片層厚度由1.453 nm減小至1.396 nm,芳香片層數(shù)由5.06層減小至4.79層,芳香層直徑由2.447 nm減小至2.083 nm。芳香片層間距的增大、厚度和層數(shù)的減小說明YTSZ-2分散降黏劑加入到稠油后,會(huì)分散進(jìn)入瀝青質(zhì)片狀分子之間,使片狀分子結(jié)構(gòu)變得松散,產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)力,從而降低芳雜稠環(huán)平面之間的π-π作用力;而芳香片層直徑的顯著減小說明YTSZ-2分散降黏劑加入到稠油中后,一定程度上破壞了芳香片層間由于極性基團(tuán)間氫鍵作用所形成的堆砌;最終使得瀝青質(zhì)沉積的顆粒粒徑變小,分散程度增大,稠油內(nèi)部的內(nèi)聚力減小,達(dá)到降黏效果。

        表8 瀝青質(zhì)的XRD結(jié)構(gòu)參數(shù)

        2.2.7瀝青質(zhì)顆粒粒徑分析

        圖8是加入YTSZ-2分散降黏劑前后,稠油中析出的瀝青質(zhì)顆粒在甲苯/正庚烷混合液中的顯微照片。由圖8可見,在加入YTSZ-2分散降黏劑后,析出的瀝青質(zhì)顆粒數(shù)量變少、粒徑變小。當(dāng)正庚烷加入量為15 mL時(shí),析出瀝青質(zhì)顆粒平均粒徑由23.34 μm降至14.08 μm。由此可見,YTSZ-2分散降黏劑加入稠油后,能很好地與稠油中的瀝青質(zhì)相互作用,起到分散穩(wěn)定效果,使得析出瀝青質(zhì)顆粒粒徑顯著減小,沉淀數(shù)量也顯著降低。

        圖8 加入YTSZ-2前后稠油中析出的瀝青質(zhì)顆粒在甲苯/正庚烷混合液中的顯微照片

        2.3 加劑前后新疆稠油的流變性能

        儲(chǔ)能模量G′又稱為彈性模量,是指材料在發(fā)生形變時(shí),由于彈性(可逆)形變而儲(chǔ)存能量的大?。粨p耗模量G″又稱為黏性模量,是指材料在發(fā)生形變時(shí),由于黏性形變(不可逆)而損耗的能量大小。分別對(duì)加入YTSZ-2分散降黏劑前后的稠油進(jìn)行流變學(xué)分析,結(jié)果如圖9所示。

        圖9 加劑前后新疆稠油G′和G″的變化 —加劑前G′; —加劑后G′; —加劑前G″; —加劑后G″

        圖9(a)是稠油在65 ℃、剪切速率10 rad/s的條件下,應(yīng)變幅值γ為0.1%~1 000%時(shí),稠油模量G′和G″隨振幅(剪切應(yīng)力)的變化曲線。由圖9(a)可知,在65 ℃下,G′和G″均基本不隨剪切應(yīng)力的變化而變化。同時(shí),在整個(gè)振幅區(qū)域內(nèi),黏性模量G″一直要遠(yuǎn)大于彈性模量G′,表明此時(shí)的體系以黏性為主。添加YTSZ-2分散降黏劑后,稠油模量特別是黏性模量G″發(fā)生顯著降低,說明表面活性劑的加入對(duì)稠油中瀝青質(zhì)的聚集結(jié)構(gòu)造成了進(jìn)一步的破壞。

        圖9(b)是稠油在65 ℃、應(yīng)變幅值5%的條件下,剪切速率為0.1~175 rad/s時(shí),稠油模量G′和G″隨頻率(剪切速率)的變化曲線。由圖9(b)可知,隨著剪切速率的增加,稠油模量特別是黏性模量也隨之減少,說明剪切的過程使得稠油中大量交聯(lián)點(diǎn)不斷解體,稠油中的瀝青質(zhì)膠質(zhì)聚集形成的膠束解纏。在加入YTSZ-2分散降黏劑后,稠油模量下降,尤其是在剪切速率較低時(shí),稠油模量顯著降低。

        圖9(c)是稠油在應(yīng)變幅值5%、剪切速率10 rad/s的條件下,溫度為40~90 ℃時(shí),稠油模量G′和G″隨溫度變化曲線。由圖9(c)可知,稠油的G′和G″都隨著溫度的上升而減小,說明隨著溫度的升高,稠油中瀝青質(zhì)膠質(zhì)重疊形成的堆積結(jié)構(gòu)會(huì)不斷被破壞。在加入YTSZ-2分散降黏劑后,稠油模量下降,說明了在不同溫度下,YTSZ-2分散降黏劑都有一定的降黏效果。

        3 結(jié) 論

        (1)通過對(duì)不同表面活性劑進(jìn)行評(píng)價(jià),并與納米顆粒復(fù)配,最終確定了m(Tween-80)∶m(十二烷基苯磺酸鈉)∶m(ZnO)為9∶3∶4時(shí)復(fù)配得到的分散降黏劑YTSZ-2降黏效果最好,在溫度為65 ℃、加劑量為200 mg/L的條件下新疆稠油降黏率達(dá)到44.34%。

        (2)加劑后瀝青質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元相對(duì)分子質(zhì)量降低,總環(huán)數(shù)、芳香環(huán)數(shù)降低,環(huán)烷環(huán)數(shù)增加,而結(jié)構(gòu)單元數(shù)增加,平均鏈長(zhǎng)L降低,說明加劑后瀝青質(zhì)平均結(jié)構(gòu)更小,更分散。

        (3)加入表面活性劑后,芳香片層間距由0.358 nm增大至0.368 nm,芳香層厚度由1.453 nm減小至1.396 nm,芳香片層數(shù)由5.06減小至4.79,芳香層直徑由2.447 nm減少至2.083 nm。說明表面活性劑插入到了瀝青質(zhì)的芳雜稠環(huán)平面之間,降低了芳雜稠環(huán)平面之間的π-π作用力,破壞了芳香片層的堆砌,使得片狀分子結(jié)構(gòu)變得松散,最終使得瀝青質(zhì)沉積的顆粒粒徑變小,不易聚集。

        (4)流變學(xué)的測(cè)試結(jié)果說明,加入YTSZ-2分散降黏劑后都會(huì)使稠油模量降低,特別是黏性模量G″顯著降低,說明加入YTSZ-2分散降黏劑會(huì)對(duì)瀝青質(zhì)膠質(zhì)的聚集結(jié)構(gòu)造成一定程度的破壞。

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