复配烷基苯磺酸盐在大庆油砂上的吸附

考察了9种结构明确的烷基苯磺酸盐经五种分布形式复配得出的五种相对分子质量的复配烷基苯磺酸盐在大庆油砂上的吸附,探讨了温度、盐、碱、醇加量对复配烷基苯磺酸盐体系在大庆油砂表面吸附量的影响。结果表明,复配体系在油砂表面的吸附量随着温度的升高而降低,随NaCl、Na2SO4浓度的增加而增加,随MgSO4浓度的增加先缓慢增加后有所降低,随NaOH和Na2CO3含量的增加而增加,随着NaHCO3和KHCO3含量的增加而降低,随着醇浓度及醇碳链的增加而逐渐降低;异丁醇对复配体系在油砂表面吸附的影响依次大于叔丁醇、正丁醇。

煤炭地下气化关键技术综述

煤炭地下气化技术(简称UCG)能够将受传统井工开采技术水平限制,而无法使埋藏更深一些的地下煤炭资源得到有效开发的一种补充技术,其中煤炭地下气化选址、气化炉建造技术及运行控制技术为其核心技术,该技术是集建井、采煤、气化三大工艺为一体的煤炭清洁利用技术。我国煤炭资源储量丰富,煤层厚度大、分布广,具有充足的资源基础,十分适合开展煤炭地下气化。

烷基芳基磺酸盐结构对原油-表面活性剂-碱体系油-水界面张力的影响

采用旋转液滴法测定了在不同碱浓度下自制的3种结构烷基芳基磺酸盐(C19-4S、C19-6S、C19-8S)与大庆六厂原油体系的油-水动态界面张力,分别考察了磺酸盐结构、强碱和弱碱浓度对油-水动态界面张力最小值(DIFTmin)和动态界面张力平衡值(DIFTequ)的影响。结果表明,在各自适宜碱浓度下,3种结构烷基芳基磺酸盐均可使大庆六厂原油-表面活性剂-碱体系的油-水界面张力达到超低值(10-3mN/m);随芳环在烷基芳基磺酸盐长烷链上的位置向烷链中心移动,达到DIFTmin、DIFTequ所需的强碱或弱碱的浓度降低、时间缩短。

烷基芳基磺酸盐的分子动力学模拟与自由能微扰计算

为研究不同结构的表面活性剂分子在溶液中胶束化能力的差异,采用分子动力学方法模拟三种烷基芳基磺酸盐在真空和水溶液环境下的结构与相互作用.利用自由能微扰(FEP)方法计算了水合自由能,发现与用传统热力学表面张力法测定自制的烷基芳基磺酸盐结果一致.研究表明:烷基芳基磺酸盐在水溶液中的胶束化过程是自发进行的,随着分子结构中芳环向长烷基链中间位置移动,胶束化能力和胶束稳定性均下降;疏水基周围水分子的"冰山结构"会影响胶束的稳定性,而水分子中氢键的生存周期是反映冰山结构变化的重要指标;同时,亲水基与水分子间形成氢键的数目会增强或减弱分子脱离胶束体的趋势,从而影响胶束结构的稳定性.

十四烷基芳基磺酸盐形成的分子有序组合体

以表面张力法、碘光谱法、水增溶法和相态图法研究了自制的三种十四烷基芳基磺酸盐在不同条件下形成的分子有序组合体(胶束、反胶束和微乳液),并考察了分子结构、溶剂、无机盐和短链醇等对其的影响.结果表明:增加十四烷基芳基磺酸盐分子亲油基支化度,不利于其在水溶液或混合极性溶剂(乙二醇-水)中形成胶束而有利于其在非极性溶剂正庚烷中形成反胶束;溶剂极性的降低,促使表面活性剂溶液由胶束溶液→单体溶液→反胶束溶液转变;无机盐或短链醇的加入促进了水溶液中胶束的形成,且反离子价态数或醇烷基碳原子数越大,越有利于胶束形成;无机盐浓度的增加导致表面活性剂/正丁醇/正辛烷/NaCl/水形成的微乳液体系在一定温度下发生由WinsorI→WinsorIII→WinsorII型的转变.

多元泡沫化学剂复合驱油数值模拟研究

对多元泡沫复合驱油进行了实验研究,分析了渗流机理、渗流规律,根据质量传输流体力学、化学动力学、物质平衡原理和泡沫上浮运动机理,建立了多元泡沫化学剂复合驱油渗流数学模型。结合实验结果建立了描述泡沫流动机理和物理化学性质的数学模型方程。实验研究表明,多元复合泡沫具有驱油、调堵及提高驱油效果的多重作用。泡沫上浮总体上有利于开采及提高油层的驱油效率。采用复合泡沫驱油对高含水油田仍有较好的驱油效果。该方法可以作为三次采油后和高含水期进一步提高采收率的有效手段。

三元复合驱和聚合物驱采出原油组成和破乳脱水的关系

进行了三元复合驱采出液和聚合物驱采出液与水驱采出液的对比破乳脱水实验及模拟采出液的破乳脱水实验,考察了三元复合驱和聚合物驱采出原油与水驱采出原油组成的差异,以及沥青质和胶质对破乳脱水效果的影响。结果表明,与水驱相比,由于原油各组分与岩石表面相互作用力的差异及不同驱替液的驱替能力的差异,三元复合驱和聚合物驱采出原油中沥青质、胶质和芳烃含量增加。原油中沥青质和胶质含量的增加,导致采出液的油、水相分离更困难,因为沥青质和胶质是原油中对油-水界面膜强度贡献较大的组分,其进入油-水界面使界面膜强度较大。沥青质形成的界面膜的强度大于胶质形成的界面膜,因此沥青质对油、水分离的影响大于胶质。

表面活性剂界面吸附行为的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD,Molecular dynamics)方法模拟了油、水两相分离过程及表面活性剂十二烷基苯磺酸钠在油-水界面的吸附行为,考察了十二烷基苯磺酸钠分子支化程度、在油-水体系中的浓度和不同油相对油、水两相分离过程的影响及作用。结果表明,对于油-水体系,油、水两相在短时间内可达到分离平衡,形成一个明显的油-水界面;在烷烃-水体系中,以十二烷作为油相时,十二烷基苯磺酸钠在界面处浓度最大,吸附趋势最强;随着体系中十二烷基苯磺酸钠浓度的增大,模拟得到的吸附峰值浓度先增加然后略降,与实验结果相符。表面活性剂的界面接触面积(ASA,accessible surface area)可以作为衡量表面活性剂的油-水界面吸附能力及电解质降低油-水界面张力效果的指标。MD给出的分子水平的微观信息可以为三次采油技术中表面活性剂的筛选及有效应用提供指导。

聚合物溶液的弹性效应对驱油效率的作用

从微观驱油实验出发,研究了系列质量浓度的黏弹性聚合物(HPAM)溶液和系列黏度的甘油溶液对斑状润湿条件下的残余油的驱油效率,分析了黏弹性的HPAM溶液和甘油溶液对残余油的作用,给出了HPAM溶液的弹性与驱油效率的关系.研究结果表明:在相同黏度条件下,HPAM溶液的驱油效率高于甘油溶液的驱油效率;HPAM溶液的弹性可以提高驱油效率,在该实验条件下,HPAM溶液弹性作用的最佳质量浓度为1.0～2.0g/L.

烷基苯磺酸盐弱碱体系对油水界面张力的影响

研究了十四、十六和十八烷基苯磺酸盐和弱碱 (Na2 CO3)体系对降低大庆第四采油厂油水界面张力的特性 .结果表明 ,在研究范围内 ,十四、十六烷基苯磺酸盐和弱碱的复合体系对油水界面张力降到最低值的速度快 ,但回升速度也快 ;十八烷基苯磺酸盐复合体系对油水界面张力降到最低值的速度相对较慢 ,且达到最低值后基本不再变化 ;适合该厂油水的弱碱复合驱体系的烷基苯磺酸盐当量应在 43 0左右 .

自由能微扰法研究系列烷基芳基磺酸盐的胶束化焓-熵补偿现象

为了研究不同结构的表面活性剂分子在水溶液中的胶束化焓-熵补偿现象,采用自由能微扰(FEP)法计算了系列烷基芳基磺酸盐的溶剂化自由能,并根据胶团化过程的质量作用模型讨论了相关热力学性质.结果表明:自由能微扰法得到的溶剂化自由能大小与用传统热力学表面张力法测定的吉布斯自由能相近,能够用于比较不同结构的烷基芳基磺酸盐间胶束化能力;烷基芳基磺酸盐在水溶液中的胶束化过程是自发进行的,且存在焓-熵补偿现象,补偿温度范围均在(302±2)K;随着分子结构中芳环向长烷基链中间位置移动,胶束化能力和胶束的稳定性均下降;而随着芳环上短烷基链或长烷基链碳数的增加,形成胶束的能力与稳定性均提高.

均聚后水解制备超高相对分子质量聚丙烯酰胺

选择均聚后水解工艺 ,采用双官能度引发剂和二段聚合法合成了部分水解超高相对分子质量聚丙烯酰胺 ;考察了聚合工艺参数和水解条件对聚丙烯酰胺相对分子质量的影响 .结果表明 ,优化的聚合工艺条件 :w (单体 )为2 5 % ,c(引发剂 )为 45 μmol/L ,c(EDTA)为 0 .15mmol/L ,引发温度为 0℃ ;水解条件 :以w为 5 0 %的NaOH为水解剂 ,水解时间为 2 .5h ,水解温度为 90℃ ;在此条件下 ,合成出相对分子质量达到 3 .3× 10

烷基芳基磺酸盐分子量及其分布对中相微乳液特性参数的影响

用Winsor相图法研究了由实验室自制的8种烷基芳基磺酸盐复配体系/正丁醇/正癸烷/NaCl形成的微乳液,探讨了烷基芳基磺酸盐平均分子量及其分布对中相微乳液特性参数的影响,为中相微乳液体系最佳配方的选择提供了理论指导。结果表明:中相形成盐度S1,中相消失盐度S2,中相盐宽ΔS,最佳盐度S*值均随高分子量磺酸盐含量的增加而减小;最佳中相微乳液体积V*和增溶参数S.P值均随高分子量磺酸盐含量的增加而增大;S1、S2、ΔS、S*值均随磺酸盐平均分子量的增大而减小;V*和S.P值均随磺酸盐平均分子量的增大而增大;且在实验范围内,lgS*、V*、S.P与磺酸盐平均分子量均呈线性关系。

烷基芳基磺酸盐分子量及其分布对微乳液结构参数及热力学函数的影响

用稀释法求得了由自制的7种烷基芳基磺酸盐复配体系(AAS)/正丁醇/正癸烷/水组成的W/O型微乳液的结构参数,还求得了醇从油相转移到界面时的标准自由能,并计算出标准焓变和标准熵变。探讨了烷基芳基磺酸盐平均分子量及其分布对结构参数及热力学函数的影响。结果表明,分散相有效半径Re,内核水半径Rw,二者之差di和表面活性剂分子在每个液滴中的平均聚集数n值均呈现为正态分布<递减分布<均匀分布<递增分布<反正态分布;分散相颗粒总数Nd和分散相界面外层总面积Ad值均呈现为正态分布>递减分布>均匀分布>递增分布>反正态分布;-ΔG0o→i值呈现为正态分布(5.36 kJ/mol)<递减分布(5.49 kJ/mol)<均匀分布(5.64 kJ/mol)<递增分布(5.78 kJ/mol)<反正态分布(6.01 kJ/mol);ΔS0o→i值呈现为正态分布(26.88 J/(mol.K))<递减分布(27.12 J/(mol.K))<均匀分布(27.60 J/(mol.K))<递增分布(28.06 J/(mol.K))<反正态分布(29.23 J/(mol.K));Rw、Re、n、di、-ΔG0o→i、ΔH0o→i和ΔS0o→i值均随磺酸盐平均分子量的增大而增大;Nd、Ad值均随磺酸盐平均分子量的增大而减小;且在实验范围内,结构参数、-ΔG0o→i、ΔS0o→i与磺酸盐平均分子量均呈线性关系;后两者分别为y=0.0586x-17.916,y=0.2203x-61.275。

相对分子质量对烷基芳基磺酸盐复配体系固液吸附性能的影响

测定了5种平均相对分子质量和相对分子质量(以下简称分子量)分布不同的烷基芳基磺酸盐复配体系的吸附等温线,分别考察了分子量、分子量分布、温度和无机盐对复配体系在油砂/石英砂表面的吸附量的影响。结果表明,对5种分子量分布复配体系吸附量依次降低的顺序为递增分布、正态分布、反正态分布、递减分布和均匀分布;复配体系在油砂表面的吸附量随着磺酸盐的平均分子量的增大而增大,随温度的升高而降低,随NaC l浓度的增加而增加。另外,在低浓度时,MgC l2、CaC l2和Na2SO4比NaC l对吸附的影响显著。NaC l对复配体系在油砂表面的吸附影响比对石英砂表面吸附的影响略大。

烷基芳基磺酸盐结构对微乳液热力学性质的影响

用稀释法研究了自制的6种不同结构的烷基芳基磺酸盐(AAS)在多组分体系中形成微乳液的标准热力学函数,并考察了分子结构、温度、短链醇、含水量和无机盐含量对其的影响。结果表明,随着烷基芳基磺酸盐分子长烷基链碳原子数的增加,导致表面活性剂/正丁醇/正癸烷/水形成的微乳液体系中醇由油相转移到界面相的标准自由能ΔG0o→i减小,有利于微乳液的形成;ΔH0o→i无明显变化,ΔS0o→i增大,且与烷基链碳原子数呈线性关系。ΔS0o→i=1.7975n+71.538。随着表面活性剂分子芳环向烷基链中间位置移动,导致表面活性剂/正丁醇/正癸烷/水形成的微乳液体系中醇由油相转移到界面相的标准自由能ΔG0o→i减小,有利于微乳液的形成;ΔS0o→i增大,ΔH0o→i减小;温度的升高导致微乳液体系的ΔG0o→i减小,微乳液的形成更容易。随醇碳链上碳原子数增加,ΔG0o→i减小,有利于微乳液的形成,且ΔG0o→i与碳原子数n呈线性关系,ΔG0o→i=-2790.8n+7286.4(328 K);含水量的增加导致ΔG0o→i增大,不利于微乳液的形成,且ΔG0o→i与含水量V也呈线性关系。ΔG0o→i=6697.8V-7170.4(318 K);无机盐浓度的增加导致ΔG0o→i减小,有利于微乳液的形成。

系列2,5-二甲基十四烷基苯的柱层析分离技术及波谱表征

利用柱层析法分离2,5-二甲基十四烷基苯同系物,首先用薄层板进行点样,根据板上点的个数确定待分离的物质所含化合物的种类,以此确定所要的组分,并通过各点的距离初步确定洗脱液的极性配比;然后对样品进行柱层析分离,在洗脱过程中,根据不同极性物质谱带距离的不同,分别收集,并通过薄层板监控,确定所需谱带,再经旋转蒸发仪去除洗脱液,得到所要的纯净物.确定了最佳的展开剂体系体积比为:V(正己烷):V(四氯化碳):V(氨水)=3:1:0.2,利用核磁氢谱(1HNMR)和气质联用(GC-MS)法验证了纯化后产物的化学结构与分子设计相符.

系列离子液体型Gemini咪唑表面活性剂在水溶液中的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法研究了系列离子液体型Gemini咪唑表面活性剂在水溶液中的表面活性和胶束化能力.模拟结果表明,压力张量法得到的表面张力模拟值偏小,需乘以修正系数矫正;分子动力学模拟得到的临界胶束浓度变化规律与实验相符,可以定性比较不同结构的离子液体型Gemini咪唑分子间的胶束化能力;温度的升高会加剧分子的热运动,不利于离子液体型Gemini咪唑表面活性剂在水溶液中形成胶束;此外,研究还发现联接基不同的离子液体型Gemini咪唑表面活性剂可能遵循不同的胶束化机理.S≤6时,单个分子自组装成胶球后发生聚合形成大胶团.随着咪唑上长烷烃链碳数的增加,[Cn-4-Cnim]胶束化能力提高;而随着联接链长度增加,[C10-S-C10im]胶束化能力降低;当S>6时,分子联接基弯曲并伸入其它分子烷烃链内部以减小头基分离力,从而形成稳定的胶束或胶团.随着联接基团亚甲基数的增加,头基斥力减小,附加疏水相互作用增强,[C10-S-C10im]胶束化能力提高.

烷基芳基磺酸盐界面性质的分子动力学模拟

利用分子动力学方法模拟了阴离子表面活性剂在水/辛烷,水/甲苯,水/辛烷、甲苯混合油相时的动力学特点,结果很好地展示了体系静止时清楚的油水界面,并与无表面活性剂的油水界面进行了比较。利用密度剖面图可说明表面活性剂对不同油相的诱导作用。同时,模拟计算出烷基芳基磺酸盐表面活性剂在油水界面的界面张力、均方根偏差、接触面积等,由计算结果可知,油相为甲苯时能很好的降低其界面张力,油相为辛烷时更易于形成清楚的油水界面且界面强度较大。