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在太阳能、远距离输电等清洁能源技术广泛普及之前,石油工业将始终是能源产业的重要支柱。众所周知,石油开采是石油工业的一项关键环节,三次采油(即强化采油,EOR)是石油开采的一种重要手段,而在三次采油技术中,化学驱油技术因其高性价比而受到相关理论与实践工作者的普遍关注。
在化学驱油体系中,两性驱油剂是一种常用注剂,也是一种前景广阔的驱油用新材料。但实际情况是,两性驱油剂的造价十分昂贵、合成十分困难。制约着它们在实际应用领域中的推广。
为了降低成本、简化工艺,早日实现两性驱油剂的工业化生产与矿场应用,目前主要走两个途径:其一,是借助寻常表面活性剂的复配以寻求协同效应好的体系;其二,则是使用廉价原料与环保工艺并行的绿色化学路线。正是出于以上考量,本文将以脂肪醇为底物在双子型表面活性剂的合成方面开展一些工作,以期对两性驱油剂的开发和应用有所贡献。
在本文第二章中,提出通过叔胺对α,β-不饱和羧酸的亲核加成反应合成季铵盐化合物的新思路。与传统的依靠取代反应制取季铵盐的旧方法相比,以加成反应合成季铵盐的新方法是能够实现高效、节能、操作简便且没有副产物的绿色化学生产方式。
马来酸酐对高级醇的酯化反应是一类较难完成的反应。其症结在于马来酸酐升华温度低于反应体系的实际温度,大量马来酸酐未及反应即脱离体系,同时兼有高温下的马来酸酐氧化破坏。本文第二章中对这一反应进行些许改进,利用低温蒸汽保护层将马来酸酐对高级醇的酯化反应固定在其反应的活化温度96℃,其收率和纯度都提高至100%。
本文第三章给出的是一种基于脂肪醇氧化反应的两性驱油剂的合成方案。在这个方案中,以多布纳反应、由醛制取烯酸是制作两性驱油剂的桥头基的关键步骤。然而,这个经典反应会大量使用毒性较高的吡啶,这与时下提倡的“无苯实验”精神不相符合。因此,本文第三章也就这一点开展一些工作,以相对安全、毒性较低的替代试剂对多布纳反应进行一些改进。
本文第四章所记述的是基于脂肪醇酯化反应合成两性驱油剂的两种方案。其一是基于脂肪醇酯化反应制作桥头基的两性驱油剂的合成方案,其二是基于脂肪醇酯化反应制作桥联基的两性驱油剂的合成方案。参考第二章与第三章,期望本文各种方案能够相互参照、相互印证,为两性驱油剂的设计合成提供新的思路。
本文第五章基于表面活性剂的温度效应与盐效应,及两性驱油剂的实际应用环境需要,提出一种更为全面、贴切的表面活性剂物化性质的评价方法。凭借第五章的方法对本文合成的系列两性驱油剂进行鉴定、筛选与评价。这种综合评价表面活性剂(包括两性驱油剂)物化性质的方法工程简单、耗时较短、一举多得。
在本文第六章中,将给出第五章中能通过筛选与评价的表面活性剂之CMC、耐温性与抗盐性,并选取部分具有代表性的样品进行模拟驱油试验。最后得到“两性驱油剂在模拟驱油试验中提高采收率的结果与第五章表面活性剂的物化性能评价研究的结果相一致”的验证性结论。基于此结论,在本文第七章中对驱油用表面活性剂在未来的发展方向有所展望。
在化学驱油体系中,两性驱油剂是一种常用注剂,也是一种前景广阔的驱油用新材料。但实际情况是,两性驱油剂的造价十分昂贵、合成十分困难。制约着它们在实际应用领域中的推广。
为了降低成本、简化工艺,早日实现两性驱油剂的工业化生产与矿场应用,目前主要走两个途径:其一,是借助寻常表面活性剂的复配以寻求协同效应好的体系;其二,则是使用廉价原料与环保工艺并行的绿色化学路线。正是出于以上考量,本文将以脂肪醇为底物在双子型表面活性剂的合成方面开展一些工作,以期对两性驱油剂的开发和应用有所贡献。
在本文第二章中,提出通过叔胺对α,β-不饱和羧酸的亲核加成反应合成季铵盐化合物的新思路。与传统的依靠取代反应制取季铵盐的旧方法相比,以加成反应合成季铵盐的新方法是能够实现高效、节能、操作简便且没有副产物的绿色化学生产方式。
马来酸酐对高级醇的酯化反应是一类较难完成的反应。其症结在于马来酸酐升华温度低于反应体系的实际温度,大量马来酸酐未及反应即脱离体系,同时兼有高温下的马来酸酐氧化破坏。本文第二章中对这一反应进行些许改进,利用低温蒸汽保护层将马来酸酐对高级醇的酯化反应固定在其反应的活化温度96℃,其收率和纯度都提高至100%。
本文第三章给出的是一种基于脂肪醇氧化反应的两性驱油剂的合成方案。在这个方案中,以多布纳反应、由醛制取烯酸是制作两性驱油剂的桥头基的关键步骤。然而,这个经典反应会大量使用毒性较高的吡啶,这与时下提倡的“无苯实验”精神不相符合。因此,本文第三章也就这一点开展一些工作,以相对安全、毒性较低的替代试剂对多布纳反应进行一些改进。
本文第四章所记述的是基于脂肪醇酯化反应合成两性驱油剂的两种方案。其一是基于脂肪醇酯化反应制作桥头基的两性驱油剂的合成方案,其二是基于脂肪醇酯化反应制作桥联基的两性驱油剂的合成方案。参考第二章与第三章,期望本文各种方案能够相互参照、相互印证,为两性驱油剂的设计合成提供新的思路。
本文第五章基于表面活性剂的温度效应与盐效应,及两性驱油剂的实际应用环境需要,提出一种更为全面、贴切的表面活性剂物化性质的评价方法。凭借第五章的方法对本文合成的系列两性驱油剂进行鉴定、筛选与评价。这种综合评价表面活性剂(包括两性驱油剂)物化性质的方法工程简单、耗时较短、一举多得。
在本文第六章中,将给出第五章中能通过筛选与评价的表面活性剂之CMC、耐温性与抗盐性,并选取部分具有代表性的样品进行模拟驱油试验。最后得到“两性驱油剂在模拟驱油试验中提高采收率的结果与第五章表面活性剂的物化性能评价研究的结果相一致”的验证性结论。基于此结论,在本文第七章中对驱油用表面活性剂在未来的发展方向有所展望。