密度泛函理论与分子力学方法研究沥青质分子间的π-π堆积作用

为准确描述沥青质分子间的π-π堆积作用,采用密度泛函理论(DFT)和分子力学(MM)方法研究π-π堆积的势能面、质心距离(Re)和相互作用能(ΔEe)。结果表明,DFT-D、DFT/mGGA、MM以及采用DNP+基组的DFT/GGA方法在描述苯和沥青质的S型、T型和PD型二聚体时均可得到典型的势能面;DFT/mGGA-M06L方法的精确度最高,得到的Re和ΔEe与苯的参考值相比,误差均小于4.60%;S型沥青质二聚体的Re与苯的非常接近,均为0.388 nm,但ΔEe比苯的大十余倍;T型沥青质二聚体中近距离作用的原子数越多,ΔEe越大,但近距离作用的原子数只有一个或几个,导致ΔEe明显小于S型;PD型沥青质二聚体的ΔEe大于S型,且质心垂直距离(Rv)在约0.35 nm时ΔEe最大(接近S型的2倍),此时二聚体的片层间距明显小于S型,结构最稳定。

微量水分对喷气燃料中悬浮物形成的影响

采用在喷气燃料中直接加入水分和加入水分后再蒸馏等方法,分别用SC-6微量水分测定仪和Abakus颗粒测量分析仪测定了喷气燃料中的微量水分和悬浮物的颗粒数及粒度分布,考察了水分对喷气燃料中悬浮物形成的影响。实验结果表明,水分的存在是影响喷气燃料中悬浮物形成的重要因素之一。加水后再蒸馏的喷气燃料中,密封静置120 d后基本没有悬浮物产生。喷气燃料中的水分含量控制在21.50×10-6时,能抑制悬浮物的生成。

用活性炭脱除石脑油中氯化物

以济南炼油厂石脑油为原料,利用水洗法对石脑油中的氯化物进行界定。利用气相色谱仪对石脑油中的氯化物进行定性,用微库仑分析仪定量,然后用活性炭作为吸附剂对石脑油中的氯化物进行吸附脱除实验。结果表明:济南炼油厂石脑油中的氯化物以有机氯化物的形式存在,主要是氯仿、1,2-二氯乙烷及四氯化碳等;温度是影响活性炭吸附脱除石脑油中氯化物的主要因素,温度为100～300℃时,随着温度的上升,活性炭对石脑油中氯化物的脱除率提高;在液时空速为5h-1,温度为300℃时,活性炭对石脑油中氯化物的脱除率达到了89.8%,石脑油中氯化物的残留量为4.4mg.L-1,满足工业生产中油品氯含量的工艺指标要求。

石油助剂对喷气燃料中悬浮物形成的影响

用模拟蒸馏等方法对石油磺酸盐、环烷酸盐等助剂与喷气燃料中悬浮物形成的相关性进行了研究,用ABAKUS颗粒测量分析仪测定了喷气燃料中悬浮物的颗粒数量及粒度分布。结果表明,石油磺酸盐和环烷酸盐等助剂都能加速喷气燃料中悬浮物的形成。当添加磺酸盐的质量分数为0.01和0.02时,样品中粒度大于25μm的颗粒数分别为770和249570。碱洗与水洗方法对此类悬浮物的形成有一定的抑制作用。

石脑油中氯化物的分析

以济南炼油厂石脑油为原料,利用水洗法对石脑油中的氯化物进行界定;利用微库仑分析仪、气相色谱仪等手段分析测定石脑油中的氯化物含量和种类;根据色谱峰面积平均值对进样体积计算回归方程,求得各种氯化物的标准曲线。结果表明:济南炼油厂石脑油中的氯化物基本上以有机氯化物的形式存在。氯含量最高为93.6μg/g,不同批次的样品氯化物含量相差较大,但均超过工艺指标20μg/g的要求。石脑油中的氯化物主要是氯仿、1,2-二氯乙烷及四氯化碳等,其中,氯仿含量最多;1,2-二氯乙烷次之;四氯化碳较少。回归方程的建立为不同氯化物的定量分析提供了方便。

聚丙烯酰胺对喷气燃料中悬浮物形成的影响

用模拟蒸馏等方法对聚丙烯酰胺与喷气燃料中悬浮物形成的相关性进行了研究,用 ABAKUS颗粒测量分析仪测定喷气燃料中悬浮物的颗粒数及粒度分布。实验结果表明,随着聚丙烯酰胺添加量的变化,喷气燃料中不同程度地出现了悬浮物,说明聚丙烯酰胺的存在能导致喷气燃料中悬浮物的形成;当相对分子质量为6．00×106～8．00×106的聚丙烯酰胺加入量小于0．8‰、相对分子质量为 1．80×107的聚丙烯酰胺加入量小于1．0‰时,聚丙烯酰胺的存在对悬浮物的生成几乎没有影响。

烃类管式炉裂解教学实验方法改革与实践

实验教学向学生传授的是认识世界的方法,实验学习是学生接受知识、培养能力、进行创新素质教育的重要途径。将传统的固定实验条件教学模式改为选择实验条件的教学模式,改革后的实验方法为:将教学实验中的影响因素按照正交实验方法列表,学生3-4人一组,每组学生按照正交实验表中的一组条件进行实验,实验结束后写出实验报告,学生将各组的实验结果进行汇总并分析讨论,避免过去所有学生都做相同条件实验的弊端。实践表明,改革后的教学实验方法,提高了学生们的实验兴趣,在实验操作、结果汇总、数据分析讨论的过程中,学生们既学到了科学的实验方法,又锻炼了分析问题、解决问题的能力。

YM型水煤浆添加剂试验研究

ＹＭ型水煤浆添加剂是以褐煤为原料，经降解转化制得的一种阴离子表面活性剂，适用于精选烟煤和未精选烟煤的成浆，对单峰和双峰粒度分布的煤样，都能制得煤水比≥７：３、精煤浆料粘度≤１０００ＭＰａ·ｓ、粗煤浆粘度≤２０００ｍＰａ·ｓ、稳定性能良好的浆料。管输浆料浓度可达７２％～７５％，输送耗费低，无污水排放问题，也能简单有效地解决不同地区水质的影响问题。

降膜式磺化工艺合成驱油用石油磺酸盐的研究

以高芳烃的中海绥中低凝环烷基减压馏分油为原料，以三氧化硫为磺化剂，采用降管膜式反串器合成出了收率高达53．7％、有效物含量高达80％的石油磺酸盐（NPS）。SO3体积分数为4．2％、SO3与原料油中芳烃的物质的量之比为1．2、温度为30℃、稀释剂与原料油的质量稀释比为1．25是合成的较佳工艺条件。NPS具有较好的表（界）面活性，在较低的质量分数下表面张力为31．3mN／m，与盐或醇复配后，可达到10^-3～10^-4mN／m的超低界面张力。NPS作驱油剂具有很好的应用前景。

电位滴定法测定原油酸值

从测定酸值用的滴定溶剂中筛选出能够快速溶解原油(特别是稠油)的溶剂,考察了原油中的水与无机盐对电位滴定法测定原油酸值的影响。结果表明,甲苯/异丙醇/四氢呋喃/水混合溶剂(体积比=50.0:24.5:25.0:0.5)能快速溶解稠油,在电位滴定法中用该滴定溶剂测定原油酸值准确、快速。对滴定曲线有明显突跃的原油。原油中水与无机盐对原油酸值测定结果没有影响。对滴定曲线没有明显突跃的原油,当水含量≤5％或无机盐含量≤100μg/g时,对测定结果影响很小;但水含量>5％或无机盐含量>100μg/g时,原油酸值随水含量或无机盐含量的增加而增加。

水包稠油乳状液中稠油极性组分与乳化剂的相互作用研究

采用吸附色谱法分离孤岛和辽河稠油,得到了胶质和沥青质组分。以甲苯、正十二烷为模拟油,添加稠油极性组分和乳化剂十二烷基苯磺酸钠,分别考察了稠油极性组分和乳化剂添加前后体系界面张力的变化以及pH值对体系界面张力的影响。结果表明,稠油极性组分与乳化剂间存在相互作用,其相互作用程度取决于稠油极性组分自身的界面活性,界面活性越强,相互作用程度越强。加入乳化剂前稠油极性组分在碱性条件下界面张力较低,加入乳化剂后体系在强酸性条件下界面张力较低,在中性和弱酸弱碱条件下稠油极性组分与乳化剂之间表现出较强的协同作用。

石油磺酸盐组分的结构与性能关系

以绥中低凝环烷基馏分油为原料,以三氧化硫为磺化剂,在单管降膜式磺化反应器中合成了石油磺酸盐NPS。采用溶剂萃取法将NPS按平均相对分子质量的不同分离为若干组分,采用元素分析、1H-NMR及13C-NMR表征各组分的分子结构,并测定了它们的界面张力、临界胶束浓度(CMC)和在孤岛地层砂上的吸附量。采用室内模拟驱油实验考察了NPS各组分的驱油性能。结果表明,NPS的界面化学性质与其分子结构密切相关。NPS浓度在CMC左右,其吸附量达到最大值;NPS各组分的界面活性和吸附性质有较大差异。NPS各组分的驱油效率不同,NPS与Na2CO3、NaOH、NaCl及Na2SO4等电解质复配后,油-水界面张力降低,驱油效率大大增加。

一种驱油用石油磺酸盐的制备及评价

以绥中36-1低凝环烷基减压馏分油为原料,以三氧化硫为磺化剂,用单管降膜式磺化反应器制备了一种石油磺酸盐产物。对磺化工艺条件进行了优化,在反应温度30℃、SO3与芳烃物质的量比为1.2∶1、三氧化硫体积分数为4.2%、稀释剂与原料油质量比为1.25∶1、稳定60min、老化温度40℃、老化30min的条件下,石油磺酸盐产物的收率为53.7%,产物有效物含量高,平均相对分子质量适中,具有较宽的平均相对分子质量分布,表面活性强。石油磺酸盐产物在较低浓度下,即可有效降低原油-水体系的界面张力,分别与正戊醇、碳酸钠或氯化钠复配后,界面张力可降低至10-3mN/m,适合用作三次采油用驱油表面活性剂。

NPS石油磺酸盐在孤岛地层砂上的吸附性能

在70℃研究了NiX3石油磺酸盐在孤岛洗油地层砂上的静态和动态吸附。NPS为以渤海绥中低凝环烷基馏分油为原料，在实验室单管降膜式磺化反应器中用SO3磺化得到的石油磺酸盐，M=439．6。NiX3在孤岛地层砂上的最大吸附量为1．123mg／g砂，出现在CMC值（～3．0g／L）附近，NPS水溶液浓度进一步增大时吸附量略有下降。当NPS水溶液浓度为2．5g／L时，其吸附量随NaCl加量的增大（0-40g／L）而持续增大；当外加盐浓度为5．0g／L时，CaCl2、MgCl2、NaCl、Na2SO4使NPS吸附量由1．013mg／g砂分别增至2．338、1．541、1．501、1．484mg／g砂，NaHCOs、Na2CO3、NaOH使NP3吸附量分别降至0．884、0．643、0．614mg／g砂；随外加HPAM浓度增加（0-6．0g／L），NPS的吸附量出现最大值（超过1．7mg／g砂），最大值对应的HPAM浓度为3．0g／L。70℃下通过长30cm的地层砂填充管连续注入2．5g／L的NPS水溶液共10h，测得无盐溶液的动态吸附量为0．503mg／g砂，外加盐的影响相似，NaOH、Na2GO3使动态吸附量降低，Na2SO4、NaCl使其增大。对实验结果作了解释和讨论。图3表2参10。

沥青乳化剂及沥青乳液性能研究

测定了 4种沥青乳化剂的临界胶束浓度、临界胶束浓度下的表面张力以及沥青乳液的油水界面张力和 ζ电位。考察了胜华 10 0 # 道路沥青的最佳乳化工艺条件以及水中阴、阳离子对油水界面 ζ电位的影响。研究结果表明 ,乳化剂的性质是决定乳化效果及沥青乳液基本性质的主要因素 ,乳化剂水溶液 pH值对乳化效果的影响比乳化剂浓度和乳化温度的影响大。乳化沥青油水界面张力越低 ,ζ电位越高 。

生物柴油组分在铁表面吸附的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟的方法,考察了生物柴油的典型组分(8种脂肪酸酯)在Fe(110)表面的吸附行为。结果表明,脂肪酸酯的酯基或双键以平行于表面的方式吸附在铁表面上,脂肪酸端中引入双键或羟基以及增加醇端的链长都能提高脂肪酸酯与铁表面之间的结合强度。双键或羟基的引入可提高脂肪酸酯在铁表面形成的吸附膜的致密性,醇端链长的增加可增大吸附膜的厚度。这是因为双键或羟基可增强吸附膜中分子间的静电作用,从而提高吸附膜的内聚能,其中羟基的影响更为明显;醇端链长的增加增强了分子间的范德华作用,也可提高吸附膜的内聚能。

改性活性炭对石脑油中有机氯的吸附性能研究

采用硝酸和双氧水对活性炭进行氧化改性,研究改性活性炭对石脑油中有机氯的吸附性能。采用Boehm滴定和FT-IR方法对改性活性炭表面官能团进行表征并用BET方法分析其物理结构,使用微库仑仪分析产物有机氯含量。结果表明,活性炭通过氧化改性可以在表面大量引入酸性官能团(羧基、内酯基、酚羟基),酸性明显提高。通过脱氯实验发现,温度的提高可以显著增加改性活性炭的吸附性能,在350℃下,5%双氧水改性活性炭对有机氯的脱除率可高达96.6%。剧烈的氧化作用虽然能引入更多的酸性官能团,但对活性炭微孔结构破坏严重,导致物理吸附容量降低,其综合的吸附效果没有显著提高。

非离子表面活性剂分子结构对CO_2驱混相压力的影响

为揭示非离子表面活性剂对油/CO_2界面张力和最小混相压力(MMP)的影响,利用高温高压界面流变仪,采用下悬滴法,研究了温度和非离子表面活性剂分子结构对超临界CO_2/油界面张力和MMP的影响规律。结果表明,随着温度的升高,超临界CO_2/油界面张力和MMP逐渐增大,月桂醇聚氧丙烯醚(C12PO6)降低CO_2驱混相压力的幅度先增大后减小,60℃时的降幅最大(25.6%)。直链脂肪醇碳数由12增至18时,超临界CO_2/油MMP逐渐增加,C12PO6降低CO_2驱混相压力的效果最好。聚氧丙烯醚基团(亲CO_2端)降低界面张力和CO_2驱混相压力的效果好于聚氧乙烯醚基团。随聚氧丙烯醚聚合度增加,超临界CO_2/油MMP先降低后增加,聚合度为6时的MMP最小(13.22 MPa)。降低CO_2驱混相压力效果最好的表面活性剂分子结构为碳十二醇聚氧丙烯醚-6(C12PO6)。

GL系列特稠油乳化降粘剂及其O/W型乳状液流变性研究

开发出了适合辽河油田冷家堡特稠油和胜利油田孤岛特稠油的ＧＬ系列乳化降粘剂，对其Ｏ／Ｗ型乳状液流变性进行了研究。由这两种特稠油制备的乳状液的流变性具有较大差异。剪切速率在５０～８００ｓ－１范围内，对于辽河特稠油乳状液，当其内相浓度低于２８％时呈牛顿型流体状态，高于３０％时呈胀流型流体状态；对于孤岛特稠油乳状液，当其内相浓度低于２８％时呈牛顿型流体状态，高于３０％时呈假塑性流体状态。剪切速率增加到约８００ｓ－１后，两种乳状液（即使内相浓度高达７１％时的辽河特稠油乳状液）呈现牛顿流体状态。

稠油组分在水包油乳状液中作用机理的研究 I.稠油组分分离及基本性质研究(英文)

本文主要研究了稠油的组分分离及其基本性质,为稠油组分在水包油乳状液中的作用机理研究提供基础数据。首次建立了将稠油分为酸性分、碱性分、两性分和中性分四组分的离子交换色谱分离技术。采用该分离技术对辽河杜-84稠油和胜利孤岛垦西稠油进行了组分分离,同时用极性分离法将稠油分为饱和分、芳香分、胶质和沥青质四组分。之后对这些组分进行了元素、酸碱值、相对分子质量及红外光谱等组成结构测定。结果表明,杜-84稠油中酸性分、碱性分、两性分含量达36.92%;孤岛垦西稠油中酸性分、碱性分、两性分含量达20.65%。元素分析、酸碱值和红外光谱分析结果表明,分离效果较好,离子交换色谱分离法收率可达95%以上。极性四组分以沥青质相对分子质量最高(2000-3000),且辽河沥青质比孤岛沥青质要大许多,反映出辽河稠油的超稠油特性;相对分子质量大小顺序为:沥青质>胶质>芳香分>饱和分;官能团四组分中,碱性分相对分子质量最大(1150-1222),其它由大到小依次为两性分、酸性分、中性分。