新疆重质原油沥青质分散剂的合成及其应用研究

• 作 者: 宋军
• 机 构: 华东理工大学
• 出 处: 华东理工大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 重质原油 沥青质沉积 分散剂 化学合成 聚异丁烯

近年来随着原油趋向于重质化和劣质化，沥青质沉积对原油集输与加工的危害日益受到重视，开发研制高效沥青质分散剂日益受到关注。　　本文针对新疆重质原油沥青质沉积严重的问题合成了不同类型的沥青质分散剂，对分散剂的结构进行了表征并采用分光光度法与显微镜法评价了所合成分散剂对沥青质沉积的抑制效果。合成了尾部基团均为聚异丁烯，头部基团分别为苯基、酚羟基和羧基苯基的PA系列分散剂。　　结果表明，PA3抑制沥青质沉积作用效果优于PA1与PA2。PA3的头部基团含有的羧基增强了其与沥青质之间的相互作用，使其可以更好抑制沥青质沉积。PA3的最佳合成条件为:PABA与PIBSA的摩尔比为1.2，反应温度为120℃，反应时间为6h。向新疆重质原油中加入200mg/L的PA3，在60℃下可将原油的初始絮凝点由-19.87提高到10.84。合成了尾部基团均为长链烷基，头部基团分别为苯基、酚羟基和羧基苯基的梳型结构的MAC系列分散剂。结果表明，MAC3作用效果优于MAC1与MAC2。与PA系列分散剂相同，MAC3头部基团含有的羧基增强了其抑制沥青质沉积的效果。MAC系列分散剂的效果优于PA系列，梳型结构的MAC系列分散剂的非极性烷基碳链结构紧凑，极性基团更集中，使其可以更好的抑制沥青质沉积。MAC3的最佳合成条件为:αC16∶MAH∶PABA摩尔比为10∶6∶4，引发剂BPO添加量为2％，聚合温度为110℃，聚合时间为2h，接枝温度为120℃，接枝时间为8h。向新疆重质原油中加入200mg/L的MAC3，在60℃下可将原油的初始絮凝点由-19.87提高到16.68，MAC3的加入显著改善了新疆重质原油稳定性。红外光谱分析表明，MAC3可以与沥青质形成氢键，使得沥青质分子之间的相互作用力减弱，从而阻止沥青质分子缔合沉积。通过X射线光谱进一步印证了MAC3可以使沥青质聚集体的结构变得松散，有序程度降低。最后采用量子化学密度泛函法在分子水平上研究了MAC系列分散剂与沥青质之间的作用机理，由模拟计算可知，分散剂与沥青质之间的吸附能为MAC3＞MAC2＞MAC1。