改性聚酰胺—胺的合成及破乳性能的研究

论文摘要

近年来,油田原油开采进入中后期,需注入大量含有化学药剂的水,从而导致油井产出液的含水量大幅增加,同时大量采油助剂的应用使得采出液组成成分变得复杂,产生了大量稳定性较高的水包油型（O/W）乳液,使得油水分离困难,采油成本提高。目前,国内外破乳剂的研究主要集中于嵌段聚醚方面,不适用于O/W型采油污水的处理。因此,开发具有新型化学结构的O/W型破乳剂具有重要意义。构成O/W乳状液界面膜的活性物质及固体颗粒大多带有负电荷,针对这种现象,常采用阳离子破乳剂进行破乳。聚酰胺-胺（Polyamidoamine,PAMAM）树枝状大分子是第一类开发出来的树形分子,也是迄今为止应用最为广泛的一类树形分子。本文分别以乙二胺（EDA）和以二乙烯三胺（DETA）为核,采用发散合成法,合成了不同代数的聚酰胺-胺树枝状分子,并对端基为胺基的两个系列整代产品进行季铵化改性,得到季铵盐型阳离子树枝状分子（M-PAMAM）,通过红外光谱、核磁共振谱、端基滴定等手段对所得产品进行了表征,结果表明得到的产品结构与预期产物结构相符。对二乙烯三胺为核的树状分子系列产品水溶液的各种性质进行了测定。结果表明：半代产品具有中等强度的荧光特性,具有一定的表面活性；整代产品具有微弱的荧光特性,没有明显的表面活性；改性产品不具有荧光特性,但具有较好的表面活性。相同浓度时,整代产品的电导率大于相邻半代产品电导率,改性产品电导率明显大于未改性产品。本文在进行PAMAM基本性质研究的同时,研究了这类高分子表面活性剂作为原油破乳剂的性能。采用端基为胺基的整代PAMAM及其改性产品对O/W模拟含油乳液进行破乳实验,研究了PAMAM和M-PAMAM随破乳时间、浓度、温度、支化代数变化时的破乳性能。结果表明：随着PAMAM和M-PAMAM破乳时间、浓度、支化代数的增加,破乳剂的破乳性能均有所提高,随着温度的升高,除3.0G M-PAMAM在60℃时破乳性能有微弱下降外,其他产品破乳性能均随温度升高而增高：在相同条件下,改性产品的破乳效果明显高于未改性产品；以二乙烯三胺为引发核的树状产品在相同情况下,破乳性能高于以乙二胺为引发核的产品。在破乳温度40℃、破乳时间90 min、添加量为120 mg·L-1时,3.0G M-PAMAM破乳除油率接近90%。使用3.0G M-PAMAM产品与目前已商品化的嵌段聚醚型产品952、T-03对东营胜利油田孤一区水样进行测试,结果表明：破乳温度为50℃、破乳时间为90 min时,3.0G M-PAMAM产品在加药量为400mg·L-1时,破乳率达到了96.1%,明显高于952和T-03型产品。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 引言
• 1.1 原油乳状液
• 1.1.1 原油乳状液的形成
• 1.1.2 原油乳状液的性质
• 1.1.3 影响乳状液稳定性的因素
• 1.1.4 破坏原油乳状液的方法
• 1.2 破乳剂研究进展
• 1.2.1 破乳剂的发展历程
• 1.2.2 破乳剂的性质
• 1.2.3 破乳机理
• 1.2.4 反相破乳剂的发展现状
• 1.3 聚酰胺-胺树枝状大分子研究概况
• 1.3.1 PAMAM树枝状大分子的结构及性质
• 1.3.2 PAMAM树枝状大分子的合成方法
• 1.3.3 PAMAM树枝状大分子的表征
• 1.3.4 PAMAM树枝状大分子的改性及应用研究
• 1.4 本论文的选题目的、意义及主要研究内容
• 1.4.1 研究的目的意义
• 1.4.2 主要研究内容
• 2 乙二胺为核的聚酰胺-胺改性产品的合成与表征
• 引言
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验仪器与试剂
• 2.1.2 乙二胺为核的改性聚酰胺-胺的合成
• 2.1.2.1 合成路线
• 2.1.2.2 合成步骤
• 2.1.3 红外光谱分析
• 2.1.4 核磁共振分析
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 产品产率讨论
• 2.2.2 各代产品的红外光谱分析
• 1H NMR谱图'>2.2.3 各代产品的¹H NMR谱图
• 2.3 小结
• 3 二乙烯三胺为核的聚酰胺-胺改性产品的合成与表征
• 引言
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验仪器与试剂
• 3.1.2 乙烯三胺为核的改性聚酰胺-胺的合成
• 3.1.2.1 合成路线
• 3.1.2.2 合成步骤
• 3.1.3 整代产品的端基滴定
• 3.1.4 红外光谱分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 产品产率讨论
• 3.2.2 合成工艺讨论
• 3.2.2.1 0.5G PAMAM反应条件的优化
• 3.2.2.2 1.0G PAMAM反应条件的优化
• 3.2.3 整代产品端基电位滴定
• 3.2.4 各代产品的红外光谱分析
• 3.3 小结
• 4 聚酰胺-胺及改性产品水溶液性质的研究
• 引言
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验仪器与试剂
• 4.1.2 产品荧光性能研究
• 4.1.3 表面活性研究
• 4.1.4 水溶液电导率测定
• 4.2 产品荧光光谱图
• 4.2.1 半代产品的荧光光谱
• 4.2.2 整代产品的荧光光谱
• 4.2.3 改性产品的荧光光谱
• 4.3 产品表面活性研究
• 4.3.1 PAMAM水溶液表面活性
• 4.3.2 改性PAMAM水溶液表面活性
• 4.4 产品水溶液电导率测定
• 4.4.1 PAMAM水溶液电导率测定
• 4.4.2 改性PAMAM水溶液电导率测定
• 4.5 小结
• 5 聚酰胺-胺及改性产品破乳性能的研究
• 引言
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验仪器与试剂
• 5.1.2 评价原理
• 5.1.3 对模拟原油乳液破乳性能研究
• 5.1.3.1 模拟含油污水的配制
• 5.1.3.2 破乳剂性能的评价方法
• 5.1.3.3 标准曲线的测定
• 5.1.4 孤岛采出液破乳实验
• 5.1.4.1 破乳评价方法
• 5.1.4.2 含油量计算公式
• 5.2 对模拟原油乳液破乳性能研究
• 5.2.1 各代产品对模拟原油乳液破乳性能研究
• 5.2.2 时间对模拟含油污水破乳率的影响
• 5.2.3 添加浓度对模拟含油污水破乳率的影响
• 5.2.4 破乳温度对模拟含油污水破乳率的影响
• 5.3 对孤岛水样测试
• 5.3.1 萃取液的选择
• 5.3.2 对孤岛采出液破乳性能研究
• 5.4 小结
• 6 结论
• 6.1 论文主要结论
• 6.2 论文创新之处
• 参考文献
• 个人简历
• 发表的学术论文
• 致谢