含沥青石蜡质原油的降凝减粘研究

【摘要】原油是一种含蜡、沥青、胶质、芳香族化合物等的复杂烃类混合物。一方面,蜡在低温环境中易结晶析出,导致原油粘度增大,严重时甚至引起原油生产过程中管道的堵塞。另一方面,沥青因溶解度限制导致的沉积问题也给原油的输送带来巨大的经济损失。降凝减粘剂被广泛应用于提高原油的低温流动性。其中,苯乙烯-十八烷基马来酰亚胺共聚物(poly(styrene-co-N-octadecylmaleimide),SNODMI)具有良好的降凝减粘效果,一直备受人们关注。本文通过RAFT聚合制备了一系列特定结构的苯乙烯-马来酸酐共聚物作为降凝减粘剂的前驱体,再通过调控其与十八胺之间不同酰亚胺化程度的目标产物SNODMI作为含沥青的石蜡质模拟原油降凝减粘剂,重点考察特定设计的降凝减粘剂结构对降凝减粘作用的影响。首先,讨论了降凝减粘剂SNODMI的酰亚胺化程度对含沥青的石蜡质模拟原油结晶温度、结晶形态及屈服应力等的影响。与仅含石蜡质的模拟原油中的结论一致,随着其酰亚胺化率的增大,体系的结晶温度下降明显；但适中的酰亚胺化率最利于体系形态的改善、复数粘度及屈服应力的降低。同时,降凝减粘剂前驱体的马来酸酐含量越大,其最佳酰亚胺化率越大。此外,降凝减粘剂中马来酸酐含量越大,也就是说其所含十八烷烃侧基越多,模拟原油中蜡晶的尺寸越小,分散程度越好,且沥青颗粒分散变好,复数粘度及屈服应力降低的越多。其次,为了研究SNODMI的分子量及其分布对含或不含沥青的两种模拟原油降凝减粘效果的影响,通过RAFT聚合制备了不同分子量的(alt)SNODMI和(ran)SNODMI.发现在添加沥青的石蜡质模拟原油中,适中分子量的(alt)SNODMI(Mn=5600)或(ran)SNODMI(Mn=7000)均最有利于体系流动性能的改善。同样的,对纯石蜡质模拟原油体系而言,分子量为3300的(alt)SNODMI最有利于体系结晶温度、复数粘度、屈服应力的下降；分子量适中的(ran)SNODMI在降凝减粘方面也表现的最好,且过高的分子量会使其不溶于模拟原油。对其分子量分布的影响而言,在添加沥青的石蜡质模拟原油中,较宽分子量分布的(alt)SNODMI使体系结晶温度降低的越多,有利于沥青颗粒尺寸及体系复数粘度、屈服应力的减小,即有利于体系的降凝减粘。在石蜡质模拟原油中,较宽分布的(alt)SNODMI不利于降凝减粘。最后,研究了聚苯乙烯-b-(苯乙烯-ran-马来酸酐)(PS-b-(ran)SNODMI)的嵌段结构对含沥青的石蜡质模拟原油的结晶温度、复数粘度及屈服应力的影响。在所考察范围内,(ran)SNODMI嵌段及PS嵌段的增大均利于体系结晶温度、复数粘度及屈服应力的降低；且与上述结果一致,(ran)SNODMI嵌段中十八烷烃侧链含量的增大有利于改善模拟体系的流动性。
【作者】魏相霞；
【导师】曹堃；姚臻；
【作者基本信息】浙江大学，化学工程，2014，硕士
【关键词】苯乙烯-十八烷基马来酰亚胺共聚物；酰亚胺化程度；嵌段结构；分子量及分布；含沥青的石蜡质模拟原油；

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