聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物/有机蒙脱土(EVA/OMMT)纳米杂化材料对含蜡原油流动性的影响

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我国生产的原油80%以上为易凝高黏原油。在含蜡原油低温储运过程中,原油中的石蜡会因为温度降低而结晶,导致原油黏度增加,而且输油管道经常由于石蜡沉积而造成管道堵塞,甚至会发生重大安全事故,不得不采用加热输送工艺,耗费巨大的经济和操作成本。向原油中添加降凝剂能够避免或者减弱石蜡沉积,改善原油的低温的流动性。传统聚合物降凝剂广适性差、降黏降凝时效性短、凝点及黏度回升高、不抗剪切等局限。本论文制各了乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)/有机蒙脱土纳米杂化材料(OMMT)新型降凝剂,将其应用于改善含蜡原油的低温流动性,研究取得了重要进展。论文的主要研究内容和研究结果如下。  采用双十八烷基二甲基氯化铵改性钠基蒙脱土(Na-MMT)制备有机蒙脱土(OMMT)。将OMMT分散液(OMMT有效含量占模型油质量分数为100 ppm)添加到模型油中,考察其对模型油流动性的影响。结果显示,添加OMMT的模型油的屈服应力从92.9 Pa降至25.5 Pa,降低达72.6%。但OMMT的加入对模型油的凝点和黏度影响较小。采用XRD和POM研究OMMT对蜡晶的尺寸和形貌的影响。此外,研究了热历史和剪切历史(测试温度,降温速率和静置时间)对加剂及未加剂模型油屈服应力的影响,同时对OMMT的作用机理提出假设。  采用熔融共混挤出制各了OMMT/EVA聚合物纳米杂化材料降凝剂(NPPD),将其应用于改善魏荆线含蜡原油的流动性。研究结果显示,相对于商业化聚合物降凝剂N6处理的原油,添加NPPD的原油具有更低的凝点、黏度和屈月艮应力,并表现出非常好的抗重复加热稳定性。NPPD处理的原油在低温下具有更弱的凝胶网络结构,更低的析蜡点和析蜡量。实验中采用X射线衍射(XRD)和偏光显微镜(POM)研究NPPD的添加对蜡晶的尺寸和形貌的影响。Zeta电位仪测试了蜡晶Zeta电位,并使用胶体静电双电层排斥理论来解释NPPD的降凝机理。含蜡原油经过NPPD处理后,蜡晶之间的能量位垒增加,蜡晶之间的静电排斥作用能够抑制蜡晶聚集,稳定了原油体系。  采用多种表面活性剂改性Na-MMT得到相应的OMMT,然后将其与EVA共混制备不同的OMMT/EVA分散液。研究不同结构表面活性剂对复配降凝剂流动改性效果的影响。结果显示:表面活性剂中烷基链越长,复配降凝剂流动性改善效果越好;当表面活性剂结构中含有苯环时,复配降凝剂的流动改性效果最好;表面活性剂中的烷基链数目对降凝剂的流动改性效果几乎没有影响。烷基链较长的表面活性剂与石蜡烷烃的匹配性较好,有利于发生共晶作用;苄基基团增强了降凝剂与原油中沥青质的作用,能够明显降低体系黏度。加剂后,原油中石蜡的结晶度降低,蜡晶尺寸增加能够释放出更多的液相组分。同时,蜡晶表面电荷增加,能够有效抑制蜡晶聚集,改善体系的流动性。
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