石油磺酸盐的合成及性能研究

论文摘要

在三次采油中,石油磺酸盐作为主要的表面活性剂,能够显著降低油水间的界面张力,且价廉易得。但由于其原料油成分复杂,使得结构和性能差异较大,而实际应用中的表面活性剂应满足低界面张力、低吸附量等性能才能达到提高采收率的目的,故开发具有高界面活性,低吸附损失的石油磺酸盐具有重要的实际意义。本文以绥中低凝环烷基减压馏分油为原料,三氧化硫为磺化剂,采用降膜式磺化反应器开发合成石油磺酸盐产品。通过对几种原料油物理性质的对比考察,选择了适合用该法合成石油磺酸盐的两种馏分油;同时通过大量的实验,优化了合成的操作工艺条件。选取其中的减三线馏分油为原料油,对该降膜式磺化装置合成过程的传质特性进行了探讨,通过实验计算,得出了反应器的气膜传质准数关联式;证实了该反应器的传质属气膜扩散控制;分析了反应器的结构参数和操作参数对磺化率的影响。采用红外光谱法、两相滴定法和电喷雾质谱法等对产物的组成和分子量等性质进行了分析测定,谱图中出现S=O基伸缩振动特征峰,并发现平均相对分子量适中,且具有较宽的平均相对分子量分布,适合用作三次采油驱油剂;采用元素分析、核磁共振法等对其中的减二线馏分油合成的产物的分子结构进行了表征分析。在对产品的应用性能研究中,采用石油磺酸盐产品与其他活性剂复配进行对比分析,通过测定这些配方在胜利油田原油及地层水构成的油水体系中界面张力的大小,筛选出最佳的配方,使体系的界面张力达到超低值(≤0.001mN·m-1);并模拟岩心进行了驱油实验,以测定配方的驱油效率,满足实际采油中的应用要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题的目的及意义
• 1.2 磺化反应理论
• 1.2.1 磺化反应的历程
• 1.2.2 磺化反应的热力学
• 1.2.3 磺化反应的传质动力学
• 1.3 石油磺酸盐合成工艺研究
• 1.3.1 国内外研究现状
• 1.3.2 原料油的选择
• 1.3.3 磺化剂的选择
• 1.3.4 磺化反应条件的探索
• 1.4 磺化反应器的设计
• 1.4.1 罐组式反应器
• 1.4.2 喷射环流磺化反应器
• 1.4.3 膜式反应器
• 1.5 石油磺酸盐基本性质的分析及评价
• 1.5.1 石油磺酸盐组分的分离及定量分析
• 1.5.2 石油磺酸盐有效物含量的分析
• 1.5.3 石油磺酸盐结构分析
• 1.5.4 石油磺酸盐平均分子量及其分布的测定
• 1.5.5 石油磺酸盐的表/界面张力及CMC测定
• 1.6 石油磺酸盐性能影响分析
• 1.6.1 石油磺酸盐结构及相对分子量对界面性能的影响
• 1.6.2 无机盐对界面性能的影响
• 1.6.3 碱对界面性能的影响
• 1.6.4 醇对界面活性的影响
• 1.6.5 协同效应对界面活性的影响
• 1.7 研究内容
• 第二章 原料油的基本性质测定
• 2.1 原料油的族组成测定
• 2.1.1 实验仪器及试剂
• 2.1.2 实验步骤
• 2.1.3 实验结果
• 2.2 原料油分子量的测定
• 2.2.1 实验仪器及试剂
• 2.2.2 实验原理
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.4 实验结果
• 2.3 原料油粘度的测定
• 2.3.1 实验仪器及试剂
• 2.3.2 实验方法
• 2.3.3 实验结果
• 2.4 原料油密度的测定
• 2.4.1 实验仪器
• 2.4.2 实验方法
• 2.4.3 实验结果
• 2.5 原料油元素分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 石油磺酸盐的合成及过程传质性能探讨
• 3.1 石油磺酸盐合成工艺
• 3.1.1 反应原理
• 3.1.2 实验仪器及药品
• 3.1.3 石油磺酸盐合成工艺及流程
• 3.2 石油磺酸盐的合成工艺考察
• 3.2.1 工艺条件的考察
• 3.2.2 原料油磺化率的计算
• 3.3 磺化过程传质性能探讨
• 3.3.1 磺化反应过程分析
• 3.3.2 反应器结构参数及操作参数的确定
• 3.3.3 气体物性数据的确定
• 3.3.4 实际反应器传质系数的核算
• 3.3.5 传质分系数的准数及准数关联式
• 3.3.6 对比与讨论
• 3.3.7 磺化反应器结构参数和操作参数对磺化率影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 石油磺酸盐的组成及结构分析
• 4.1 石油磺酸盐产品的红外光谱分析
• 4.2 石油磺酸盐组成分析
• 4.2.1 实验仪器及试剂
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 实验结果与讨论
• 4.3 石油磺酸盐平均相对分子量及其分布的测定
• 4.3.1 两相滴定法测定平均相对分子量及有效物含量
• 4.3.2 电喷雾质谱法测定平均相对分子量及其分布
• 4.4 石油磺酸盐分子结构的测定
• 4.4.1 实验仪器及测定条件
• 4.4.2 实验方法
• 4.4.3 实验结果与讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 石油磺酸盐的界面性能研究
• 5.1 油相基本性质分析
• 5.1.1 油相的脱水预处理
• 5.1.2 油相密度的测定
• 5.1.3 原油粘度的测定
• 5.1.4 油相酸值的测定
• 5.1.5 原油族组成分析
• 5.1.6 煤油族组成分析
• 5.2 地层水的基本性质分析
• 5.3 石油磺酸盐界面性能影响因素考察
• 5.3.1 仪器设备及试剂
• 5.3.2 实验原理及测定条件
• 5.3.3 实验结果及讨论
• 5.4 其他表面活性剂与PS复配的影响
• 5.4.1 石油磺酸盐与环烷酸皂的复配
• 5.4.2 石油磺酸盐与YG-55 复配
• 5.4.3 石油磺酸盐与OP-10 复配
• 5.4.4 石油磺酸盐与尼纳尔复配
• 5.5 胜利油田孤岛原油驱油配方的筛选
• 5.6 石油磺酸盐驱油配方室内岩心驱油实验
• 5.6.1 岩心的制备及其物性测定
• 5.6.2 室内模拟驱油实验
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢