Enhanced Acid/Base Catalysis in High Temperature Liquid Water

Two novel and environmentally benign solvent systems, organic acids-ennchea high temperature liquid water （HTLW） and NH3-enriched HTLW, were developed, which can enhance the reaction rate of acid/base-catalyzed organic reactions in HTLW. We investigated the decomposition of fructose in organic acids-enriched HTLW, hydrolysis of cinnamaldehyde and aldol condensation of phenylaldehyde with acetaldehyde in NH3-enriched HTLW. The experimental results demonstrated that organic acids-enriched or NH3-enriched HTLW can greatly accelerate acid/base-catalyzed organic reactions in HTLW.

基于亚磷酸自催化的含磷季戊四醇酯润滑油的合成和性能

以季戊四醇与亚磷酸、脂肪酸为原料,采用两步法合成工艺制备了含磷季戊四醇酯,利用FTIR、NMR及元素分析对其结构进行表征,并对其高温稳定性进行评价。实验结果表明,第一步酯化反应在170~185℃下,无催化剂的体系反应效果与硫酸催化反应体系接近且优于氧化亚锡体系,说明亚磷酸在反应体系中既作底物,同时又起到了催化作用;第二步酯化反应在220~230℃下,无催化剂的亚磷酸体系与表现最佳催化效果的氧化亚锡体系的反应效果相当,进一步说明亚磷酸具有良好的自催化能力。与未进行亚磷酸改性的季戊四醇酯(典型的MIL-PRF-23699规范基础油)相比,含磷季戊四醇酯润滑油的分解温度提升约76℃,HPDSC氧化温度提升约25℃,表明亚磷酸改性可很好地提升季戊四醇酯润滑油的高温性能,使其在高温领域的应用得到拓展。

钢铁企业除尘用涤纶滤料在复杂烟气环境下的老化行为分析

为研究高温烟气中酸碱耦合作用对滤料性能的影响,在3种不同温度(45,75和130℃)下对涤纶滤料进行酸碱交互老化试验.发现涤纶滤料在高温酸碱耦合环境下的耐水解性能较差,且先受到碱再受到酸腐蚀对滤料产生巨大影响.在130℃下,经碱性环境和酸性环境的交互老化后,滤料的拉伸断裂强力和面层剥离强力分别为由1638.8,143.1 N下降到1100.8,19.1 N,FT-IR(Fourier transform infrared spectroscopy)显示,C-O吸收峰减弱,表明水解过程中的聚对苯二甲酸乙二醇大分子链断裂,这也是发生水解和性能下降的主要原因.

抗高温非磺化半饱和盐水钻井液研究与应用

针对含磺水基钻井液环保性能差及现有非磺水基钻井液抗温不足的问题,基于腐植酸为主、木质素及栲胶为辅的混合原料,采用硅烷偶联剂、有机酸和二元胺进行多重复合改性,合成制备了抗高温非磺腐植酸树脂类降滤失剂DEMSEAL,并利用红外光谱、热重及凝胶色谱进行表征。结果表明,DEM-SEAL抗温达180℃,且96 h的LC50值达101020 mg/L,全硫含量为0,无毒环保;当DEM-SEAL加量为4.0%时,基浆180℃老化后API滤失量和高温高压滤失量仅7.6 mL和16.8 mL,降低率高达75.2%和83.0%,且对黏度影响较小。结合DEM-SEAL的优良特性,以其为核心构建了一套抗高温非磺化半饱和盐水钻井液体系,密度范围为1.30~1.80 g/cm^(3),抗温达180℃,API滤失量小于5.0 mL,高温高压滤失量小于15.0 mL,具有良好的流变性和低滤失特性;抗泥岩污染达20%,抗盐污染达10%,抗钙污染达1%,96 h的LC50值为55600 mg/L,BOD5/CODcr为23.51%,无毒可生物降解。高温非磺化半饱和盐水钻井液体系在新疆某油田高温深井进行了应用,该井井底温度为179℃,钻井过程中钻井液的流变性能稳定,失水造壁性能良好,无井下复杂事故。在满足安全钻井前提下实现了抗高温钻井液“去磺化”目标,为国内高温非磺钻井液的研究与发展提供了技术参考。

聚合酸降粘剂的研究与应用

辽河油田钻井液常用的降粘剂中,FCLS含铬,有毒,硅氟降粘剂加量大,成本高,无毒降粘剂抗温能力差。辽河石油勘探局钻井二公司泥浆公司研制出了聚合酸降粘剂。该剂由多元醇等天然大分子分别经柠檬酸和碱处理后,在一定工艺条件下共聚而成。室内试验对比评价了聚合酸降粘剂在不同体系中的降粘性能以及与其它处理剂的配伍性能,评价了以聚合酸降粘剂为主钻井液的抗水泥、盐和粘土污染的能力,以及该体系的抗温性能和高温高压滤失性能。结果表明,聚合酸降粘剂的加量为0．5％-1．5％,降粘效果与FCLS相当,抗盐、抗粘土污染能力比SF降粘剂强,抗温能力达130℃。聚合酸降粘剂钻井液在46口井上得到了成功应用,取得很好的效果和经济效益,与SF体系在同井队同区块同井深条件下的应用情况比较,钻井液成本节省25％,钻速提高17．4％。聚合酸降粘剂与聚合物不分散钻井液和硅氟钻井液转化简便易行,钻井液易维护处理。

新型合成基钻井液降滤失剂合成及性能评价

为解决合成基钻井液高温高压滤失量大的问题,以有机硅、腐植酸和二椰油基仲胺等为主要原料,运用活化酯法对腐植酸进行改性,通过合成条件优化,研制一种亲有机质的有机硅腐植酸酰胺降滤失剂FRA-1;利用红外光谱(FT-IR)和热重—差热(TG-DSC)进行化学结构和热稳定性分析,评价在不同油水比合成基钻井液中的性能.结果表明:FRA-1在合成基钻井液体系中有良好的分散性和耐温性,优于常用的油基钻井液降滤失剂,并且对钻井液流变性影响较小,可以替代沥青类和褐煤类产品作为合成基钻井液降滤失剂.

高温酸化缓蚀剂的合成与筛选

根据高温油藏的特点,室内合成了咪唑啉类和曼尼希碱两种缓蚀剂,通过失重法分别评价了两种缓蚀剂在15%盐酸溶液中的缓蚀性能。室内进行了130℃条件下的模拟试验,结果表明咪唑啉类缓蚀剂在温度较高的情况下缓蚀效果急剧变差,而曼尼希碱在高温时表现出优良的缓蚀性能。曼尼希碱缓蚀剂与炔醇复配使用时,缓蚀效果更佳,实验确定了复配的最佳配比。

抗220℃高温的水基钻井液用降粘剂研究

根据已知分子设计理论 ,通过水溶液引发聚合 ,控制分子量在 1.0× 10 3 ～ 1.0× 10 4范围 ,制得了丙烯酸 /丙烯磺酸 / 2 甲基 2 丙烯酰胺基丙磺酸 /小阳离子单体共聚物 ,推荐用作钻井液降粘剂 ,代号THIN。THIN可抗 2 2 0℃高温 ,抗盐 (NaCl)达 32 0 g/L ,抗钙 (以CaCl2 计 ) 1.0 g/L ,在水基粘土钻井液特别是高固相高密度钻井液中降粘效果优于常用降粘剂XY2 7和FCLS。THIN水溶液相对粘度在 15 0℃老化后增大 ,在 180℃和 2 2 0℃老化后略有减小(老化 16h)。THIN ,XY2 7和FCLS的盐析浓度分别为 32 .4 % ,2 0 .0 %和 2 7.0 % ,析出沉淀时CaCl2 浓度分别为1.0 ;0 .0 5和 >5 .0 g/L。在 2 2 0℃滚动 (16h)前后 ,0 .5 %THIN在 8.0 %淡水泥浆中的各项流变性 (5 0℃ ) ,均优于XY2 7和FCLS ,THIN加量≥ 0 .5 %即可使泥浆粘度和切力大幅度降低 ,且对老化后泥浆有降滤失作用 ;1.0 %THIN在高固相泥浆特别是高固相高密度泥浆中的降粘效果 ,从 5 0℃下的AV ,PV和Gel1min看 ,均优于相同加量的XY2 7和FCLS。表 5参 3。

纤维表面改性对纸基摩擦材料原纸强度性能的影响

采用高温空气氧化法对碳纤维表面进行改性处理,同时采用磷酸氧化法对芳纶短切纤维表面进行处理,对改性前后的两种纤维分别进行表征;采用芳纶浆粕、竹浆、海泡石绒以及改性前后的碳纤维和芳纶短切纤维混合来抄造纸基摩擦材料原纸;探究纤维的表面改性处理对纸基摩擦材料原纸强度性能的影响。结果表明,改性后的纤维表面产生了很多沟壑,纤维表面粗糙程度增加,纤维表面的接触点和面积更多,结合力更大,同时引入了大量的活性基团;用改性纤维配抄的纸张层间结合强度比未改性纤维配抄的纸张层间结合强度提高了21%。

PVP改性酸碱复合高温质子交换膜的制备

以氨基三甲叉膦酸(ATMP)、3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTES)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料,采用溶胶–凝胶法制备了ATMP/APTES酸碱复合质子交换膜及其PVP改性膜,利用傅立叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、综合热分析仪质谱联用等对膜材料进行表征和测试。结果表明,PVP与质子膜相容性良好,PVP的添加在一定程度上能提高质子膜的抗氧化性、尺寸稳定性和耐水解性。质子电导率随温度、离子交换容量值及PVP含量增加而升高,在140℃干燥环境下含有质量分数2%PVP改性膜的电导率可达1.73×10^(–2) S/cm,且ATMP/APTES/PVP膜具有良好的热稳定性,基本满足高温低湿度运行要求。

新型高温酸化缓蚀剂SJ-1的制备及性能研究

为进一步增强酸化缓蚀剂在高温深井中的缓蚀效果,以氯甲基萘为季铵化中间体,与双曼尼希碱反应,合成得到一种双曼尼希碱季铵盐,通过单因素分析法优选复配分散剂和增效剂得到高温酸化缓蚀剂SJ-1,使用失重法和电化学法评价其缓蚀性能。研究结果表明,高温酸化缓蚀剂SJ-1在180℃下,加量仅为3%时,就能使N80钢片在20%盐酸和土酸中的腐蚀速率分别达到70.15 g/(m^(2)·h)和65.32 g/(m^(2)·h),均小于SY/T 5405—2019中的一级指标;高温酸化缓蚀剂SJ-1是以抑制阳极过程为主的混合控制型缓蚀剂;量子化学计算结果表明,以氯甲基萘为中间体合成的双曼尼希碱季铵盐缓蚀性能优于以氯化苄为中间体合成的。

高温燃烧中和法测定玻璃中硫溶解度的研究

提出了一种测定玻璃中S溶解度的方法高温燃烧中和法，它简便实用、重现性好、成本低、易于实施。本文采用高温燃烧中和法，研究了样品量、助剂的比例、测试温度、测试时间等因素对玻璃中硫溶解度测定结果的影响，得到最佳测定条件：以氧气作载气、WO3作助剂，样品量为0.3g、助剂的比例为1：1、测试温度为1400℃时，测试时间为20min.

镍基3YC51合金高温高压湿H_2S环境中应力腐蚀和高温氧化行为

为了探讨酸性油气田腐蚀环境中油气管材料的腐蚀性能,自制了3YC51镍基耐蚀合金,分别采用高温高压釜和同步热分析仪对其在高温高压湿H2S环境下的耐蚀性能和1 300℃恒温空气中的高温氧化行为进行了研究。结果表明:3YC51合金在试验条件下具有优良的耐均匀腐蚀和应力腐蚀性能;3YC51能满足酸性油气环境对金属材料的使用要求。合金氧化分2个阶段,初始氧化温度为1 047℃,在1 153℃和1 287℃分别出现氧化极值点,氧化增重呈抛物线形状,具有较高的初始氧化温度和较好的抗高温氧化性能。

CaO脱除高温热解医疗垃圾酸性尾气效率的多因素优化试验研究

针对医疗垃圾高温热解过程产生危害环境的含HCl酸性尾气,利用钙基吸收剂(CaO)进行吸收处理。为了测试CaO的吸收效率,自行搭建医疗垃圾高温热解酸性尾气吸收试验装置,利用正交设计试验方法随机将CaO布置层数A、HCl体积浓度B、反应温度C、CaO粒径D4个单因素进行组合,并计算各因素的极差值,极差计算结果显示各因素影响程度的大小顺序为A>C>B>D;设计得到最佳正交试验组合为CaO布置层数4层、HCl体积浓度5%、反应温度500℃、CaO粒径5mm。试验结果表明:当高温蒸汽气化气成分CO_2体积分数为20%、水蒸气体积分数为40%~50%、HCl体积浓度为5%时,其脱氯率可达到98.5%以上,能够满足气化气净化需求。

高温环境乳牛日粮电解质平衡调节与调剂时间

选择泌乳中期奶牛10头,随机分成A和B组,设定两组日粮阴阳离子差(DCAD)均为32.4/100g DM,A组日间三次给予,B组是早晨一次添加,研究日粮电解质平衡与调剂时间对热应激奶牛生产、酸碱平衡的影响。结果表明,B组采食量和产奶量分别提高16.7%(P<0.05)和19.4%(P<0.01);乳蛋白、乳脂、乳糖以及乳中矿物质含量亦有增加的趋势,但组间无显著影响;14:00尾静脉血中B组N a、K、Ca离子浓度和血pH以及pCO2和HCO3-浓度组间无明显差异,B组碱储增加,为正值,但组间差异不显著;尿pH升高(P<0.05),N a+、K+、C l-排出量有增加趋势,尿中电解质平衡,DCAD降低。

粉煤灰的水热预处理联合酸浸过程元素溶出行为研究

粉煤灰中含有大量的Si、Al、Fe、Ca等元素,但粉煤灰中的元素被致密的无定型硅铝酸盐玻璃相覆盖,阻碍了其中元素的溶出,对粉煤灰的预活化处理是解决这一问题的关键,联合盐酸酸浸可提取其中的元素。探讨了酸浸条件和水热预处理对粉煤灰中Si、Al、Fe和Ca等元素溶出行为的影响。分别应用电感耦合等离子体发射光谱仪和电子扫描显微镜检测酸浸液中元素的浓度和酸浸渣的形貌变化,结果表明:最佳的酸浸条件为3 mol/L的盐酸、45℃下酸浸1.5 h、液固比为25 mL/g;在374℃下进行预处理,随着碱溶液浓度增加,粉煤灰中更多的元素可被活化而溶于盐酸中;当碱溶液为1.0 mol/L,温度为250℃时,粉煤灰中的Si、Al、Fe和Ca等元素较易溶出,且Al比Si更易被活化、溶于稀盐酸。

大冶有色1500 kt/a烟气制酸方案的选择及思考

介绍了大冶有色400 kt/a高纯阴极铜项目配套的1500 kt/a烟气制酸方案选择情况。从环保政策、行业竞争及工业自动化方面考虑,根据“双闪”(闪速熔炼和闪速吹炼)冶炼烟气成分复杂、SO2浓度高且烟气量稳定的特点,结合国内外制酸技术的进展,选择1套净化、2套干吸转化的“一头两尾”整体配置,采用一级动力波高效洗涤器+气体冷却塔+二级动力波高效洗涤器+两级电除雾酸洗净化工艺,干吸采用低温余热回收,转化采用非衡态高浓度二次转化二次吸收制酸技术方案。通过技术交流和实地考察,对系统中可能出现的问题进行思考及优化。

氟橡胶耐高温酸碱性能的研究

研究氟橡胶(FKM)的耐高温酸碱性能.对氟橡胶标准试样的力学性能、老化性能、耐酸碱腐蚀性能进行分析,结果表明:FKM胶片分别在100℃、质量分数为40%氢氧化钠溶液及100℃、质量分数为20%盐酸溶液中浸泡24 h,标准试样力学性能均有下降,但胶片能够达到高温耐腐蚀.进一步研究得出:BaSO4 10份、不添加硅藻土时,橡胶的耐碱性能最好,其拉伸强度达13.33MPa;BaSO4 10份、硅藻土5份时,橡胶的耐酸性能相对较好.

新型耐高温酸化缓蚀剂XAI-180的研发与性能评价

为了使缓蚀剂适用于高温深井酸化施工的恶劣工况,提高其高温缓蚀综合性能,以曼尼希碱季铵盐和喹啉季铵盐复配物作为缓蚀剂主剂,通过协同优选复配增效剂和助溶剂等辅剂,采用正交实验完成了高温酸化复合缓蚀剂XAI-180的配方设计,结合失重法和电化学测试分析法评价了XAI-180的缓蚀性能。研究结果表明:①自制的曼尼希碱季铵盐缓蚀剂与喹啉季铵盐缓蚀剂复配主剂形成了明显的协同效应,当两者配比为21∶5时,缓蚀效果为最佳;②高温缓蚀剂XAI-180是一种既可以抑制阴极反应,又可以抑制阳极反应的混合控制型缓蚀剂;③在加入5%酸化缓蚀剂XAI-180、180℃的条件下,N80钢片在盐酸浓度为20%的常规酸中腐蚀速度为70 g/(m^2·h),在0.4%胶凝剂和0.8%胶凝剂的体系中的腐蚀速率分别为92.3 g/(m^2·h)、95.8 g/(m^2·h)。结论认为,高温酸化缓蚀剂XAI-180在180℃、20%盐酸浓度的胶凝酸体系中具有配伍性好、缓蚀性强等优点,能满足180℃以上储层酸化压裂施工的要求。

抗240℃高密度复合有机盐钻井液在翼探1井的应用

翼探1井是中油股份公司在青海油田柴达木盆地柴西北区南翼山构造较高部位部署的一口重点风险探井,设计井深6500 m,完钻井深6194.22 m,目的层E31、E1+2、基岩。钻探目的是探索南翼山构造E31和基岩含油气性,为下一步研究和勘探部署提供依据。南翼山地区E1+2下部地层以前无钻井史,钻遇地层条件复杂,高陡构造,存在3条断裂带、破碎带和膏泥岩。其E32、E31、E1+2地层裂缝发育,易漏易涌,多层高压盐水伴CO2酸性气体,盐水中Cl-含量达235000 mg/L,CO2侵地面监测浓度高达75%以上,钻井液密度高达2.32 g/cm3,且存在多套硬脆性碳质泥岩破碎地层,极易发生垮塌掉块、井斜。该区域显示异常高温,因为测井公司高温仪器受限,无法实测井底温度,该区地温梯度在(3.80~4.30)℃/100 m之间,以及钻井液出口实测温度达到102℃,钻井液维护处理量达到井眼容积的10倍以上,从以上资料计算,以及钻井液材料与体系循环稳定周期等综合分析,预测该井井底温度在235~266℃之间,给钻井液工作提出了严峻挑战。为解决超高温、高密度、井壁稳定、酸性气体污染、窄窗口漏失等技术难题,优选采用了渤海钻探泥浆技术服务分公司的发明专利技术,即抗240℃高温的高密度复合有机盐钻井液。在此技术基础上,结合井下地质、工程实际情况,施工现场对配方进行了优化调整,引入抗240℃高温的滤失控制材料,引入刚性和塑性材料组配的随钻锲入封堵防漏材料,以及纳米类化学吸附护壁防塌材料,并提供良好的“非氧还原”钻井液环境,通过精心施工,取得了较好效果。全井施工顺利,钻井液高温流变性良好,高温高压滤失量控制在12 mL以内,较好地解决了高温流变性、沉降稳定性、漏失、破碎性地层垮塌、酸性气体污染等一系列钻井液技术难题。