氯盐及其复配阻化剂对煤氧化抑制作用的实验研究

氯盐是矿井煤自燃阻化防控技术中较为普遍使用的阻化剂。为提升煤自燃的阻化效果和氯盐阻化剂的性能，选取阜生煤矿煤样，采用程序升温的方法，分别研究了水及浓度均为20%的NaCl溶液、KCl溶液、CaCl₂溶液对煤氧化的影响规律，并优选出CaCl₂与茶多酚进行复配，对比分析不同复配比例阻化剂对煤氧化的抑制作用。结果表明：水和氯盐溶液使相同温度下煤氧化气体中的O₂体积分数升高、CO和CO₂体积分数降低，表观活化能增大，对煤氧化产生抑制作用，其中CaCl₂溶液的阻化效果最好，平均阻化率约为66.00%,相对于水的平均阻化率提升了24.61%,且阻化效果较为稳定；CaCl₂/茶多酚复配阻化剂进一步提升了阻化效果，阻化率随着茶多酚质量分数的增大而增大，其中茶多酚质量分数为6%、CaCl₂质量分数为14%时，阻化效果较好，平均阻化率达到了75.37%,且阻化效果比单一CaCl₂溶液的阻化效果更为稳定，继续增大茶多酚的质量分数，则阻...     

具有高温流变学稳定的VES压裂液性能的分析研究

针对目前黏弹性表面活性剂压裂液耐温性不足、成本高的缺点,研制了双子阳离子表面活性剂FL-25,并以其作为稠化剂配制成压裂液.FL-25无须添加任何有机或无机盐,便可在水中形成黏弹性流体.对新型双子阳离子表面活性剂的流变性质和热稳定性进行实验研究.结果表明:F-25溶液具有较好的稳定性、黏弹性、触变性和抗剪切性.在温度为110℃、剪切速率为170 s?1时,剪切90 min黏度保持在69 mPa·s,表现出良好的耐高温性能.     

蒸发冷却条件下管内LiCl和CaCl2溶液降膜除湿性能对比

介绍了一种基于蒸发冷却的外冷型溶液除湿装置设计原理及实验样机结构。分别以LiCl和CaCl₂溶液为除湿剂,以除湿率和除湿空气出口温度为评价指标,通过实验对比分析了LiCl和CaCl₂在蒸发冷却条件下的除湿性能差异。结果表明：在所有实验条件下,浓度为0.35的LiCl溶液与浓度为0.45的CaCl₂溶液除湿性能相似,其除湿率与对应空气出口温度均高于浓度为0.35的CaCl₂溶液;浓度为0.35的LiCl溶液比浓度为0.35的CaCl₂溶液的除湿率要约提高73%,并且空气流量越大其绝对提高值越大。另外,蒸发冷却空气流量增加除使除湿率增加外还会降低空气出口温度,约1.4℃;改变喷淋水温度对CaCl₂溶液除湿性能的影响比对LiCl溶液更为明显。研究结果为该种外冷型溶液除湿器的实际应用提供参考。     

CO2腐蚀及其缓蚀剂应用研究进展

总结了CO₂腐蚀机理,分析了温度、CO₂分压力、pH、介质成分等因素对CO₂腐蚀的影响。介绍了目前应用较为广泛的咪唑啉衍生物、表面活性剂、季铵盐、有机胺等几类抑制CO₂腐蚀的缓蚀剂。详细阐述了几类常见缓蚀剂在CO₂腐蚀方面的应用及其作用机理。其中大部分缓蚀剂是通过物理吸附与化学吸附共同作用于活性位点进而达到缓蚀作用,指出了部分缓蚀剂的应用局限性。通常两种或多种缓蚀剂复配后效果或好于单一缓蚀剂,但单一组分发挥的作用难以测量。咪唑啉类缓蚀剂常作为CO₂腐蚀环境中复配缓蚀剂组分之一,文中对其与其他缓蚀剂的协同增效作用进行了分析归纳。最后对CO₂腐蚀以及抗CO₂腐蚀缓蚀剂未来的研究方向提出展望。     

CaCl2对聚间二苯砜对苯二甲酰胺/DMF溶液特性的影响

为了研究CaCl₂对聚间二苯砜对苯二甲酰胺(mt-PSA)在DMF中分子构象和形态的影响,采用流变仪测定了mt-PSA/DMF/CaCl₂浓溶液的流变行为,并通过乌氏黏度计和激光光散射研究其稀溶液的溶液黏度和高分子形态尺寸。结果表明:CaCl₂的加入增大了大分子与溶剂在mt-PSA/DMF/CaCl₂浓溶液和其稀溶液中的相互作用,同时CaCl₂使大分子链段得到舒展。但大分子的重均分子量没有发生明显的变化,说明CaCl₂未使mt-PSA高分子链段发生聚集或者坍塌。     

十四烷基三甲基溴化铵蠕虫状胶束的形成及其线性黏弹性

以阳离子表面活性剂十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)溶液作为反应主剂,油酸钠(NaOA)溶液作为反应助剂,制备得到了TTAB/NaOA蠕虫状胶束,并研究了表面活性剂摩尔比、主剂质量分数对蠕虫状胶束线性黏弹性的影响。结果表明,当主剂TTAB与助剂NaOA的摩尔比为2.6∶1～4.6∶1,TTAB质量分数在7%～16%之间时,溶液中均有蠕虫状胶束形成。当主剂TTAB与助剂NaOA的摩尔比为4.2∶1,TTAB质量分数为14%时,零剪切黏度可达到最大值即为η₀=15 324 mPa·s,且溶液体系的平台模量G₀和弛豫时间τ_R也达到最大值,此时溶液体系中蠕虫状胶束长度最长,网络结构最为紧密,并呈现出良好的线性黏弹性。由上述溶液体系的实际Cole-Cole图表明本文探讨研究的蠕虫状胶束体系是符合麦克斯韦模型的线性黏弹性流体。     

无机盐阴阳离子对稠油水包油型乳状液稳定性的影响

考察了两性/非离子复配表面活性剂浓度、无机/有机复配碱浓度、不同价态正负离子对稠油水包油型乳状液稳定性的影响规律。实验结果表明:随着复配表面活性剂浓度的增加,乳状液的分水率先急剧降低后缓慢下降;复配碱对乳状液的稳定性存在最优浓度;无机盐对乳状液的稳定性具有双重作用,低浓度盐提高乳状液的稳定性,高浓度盐降低乳状液的稳定性;一价阳离子对乳状液的稳定性影响顺序为KCl> NaCl> LiCl;二价阳离子对乳状液稳定性的影响程度为MgCl₂> CaCl₂;一价阴离子对分水率的影响顺序为NaCl> NaBr> NaI;高价阴离子对乳状液稳定性的影响程度为Na₂SO₄> NaCl> Na₃PO₄。     

磺基甜菜碱Gemini表面活性剂的合成与应用性能

为了改善储层的非均质性差异,有效提高碳酸盐储层的酸化解堵效果,以长链烷基二甲基叔胺、3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠和1,4-二溴丁烷为原料,通过两步反应合成了一系列磺基甜菜碱双子表面活性剂（2C _n -SGS,其中n为疏水链中碳原子数,n=12,14,16,18）自转向酸主剂。以2C16-SGS为例,采用FTIR对中间产物（C₁₆-SGS）及2C_16-SGS的结构进行表征。通过表面张力法测定2C _n -SGS的表面活性,结果表明,2C _n -SGS具有良好的表面活性,随着疏水链的增长,2C _n -SGS的CMC和表面张力均减小,且胶束化能力增强。可用于黏弹性表面活性剂自转向酸酸化技术,具有良好的转向分流能力,优选配方为4% 2C₁₆-SGS+20%盐酸+20%Ca²⁺,而且高黏胶束遇煤油等烃类能够自动破胶降黏,易返排对地层无伤害。     

耐高温缓蚀剂的制备及缓蚀性能研究

以喹啉和氯化苄为原料,以1:1:1摩尔比合成喹啉季铵盐。喹啉季铵盐用作高温腐蚀缓蚀剂的主要成分,与表面活性剂和腐蚀缓蚀剂等合成配比制成炔丙基酮缓蚀剂。通过高温静态失重法测试腐蚀缓蚀剂样品的腐蚀缓蚀效果。通过一系列合成条件和试验研究了腐蚀缓蚀剂的最佳合成条件。同时,通过对照试验和单因素试验研究了防腐剂的最佳配方,得出的结论是腐蚀缓蚀剂的最佳合成条件的反应温度为150℃,反应时间5h。腐蚀缓蚀剂使得表面活性剂的效果提高,即喹啉季铵盐的效果:丙炔基醇:甲酸:OP-10=63:25:6:6。在这些条件下,样品的腐蚀速率为44.5 g/m~2h,达到了更好的腐蚀缓蚀效果。     

双尾型丙烯酰胺类疏水缔合共聚物的合成与表征

通过光引发自由基聚合的方式,将双尾型丙烯酰胺类疏水单体(N-苯乙基-N-十四烷基甲基丙烯酰胺,PETMAM),与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)等水溶性单体进行共聚,制备出双尾型疏水缔合水溶性共聚物(DTHAP),来解决丙烯酰胺类聚合物耐温抗盐性以及稳定性差的难题。通过测定聚合物溶液的表观黏度作为评价其性能的主要手段,考察了丙烯酸加量、盐、表面活性剂(SDS)含量、疏水单体含量等因素对聚合物性能的影响,从而确定了比较理想的反应条件。实验中发现:丙烯酸加量和表面活性剂含量的变化会影响聚合物的临界缔合行为;盐的引入能够显著降低表面活性剂的用量,提高聚合物的增黏效果;疏水单体含量较低时[0.35%～0.45%(mol)],聚合物可以表现出明显的增黏效果。当聚合物浓度为1 g·L^-1时,聚合物的黏度可以达到141.5 mPa·s,其临界缔合浓度(CAC)为0.75 g·L^-1左右。聚合物在120 g·L^-1的NaCl溶液和120 g·L^-1 NaCl、0.4 g·L^-1 CaCl₂溶液中,80℃下老化90 d,黏度分别为47.6 mPa·s和45.9 mPa·s。采用红外光谱、扫描电镜两种手段,表征了聚合物的结构。     

经济型多元溶液的替代方案及除湿再生性能验证

本研究旨在寻求更经济的替代单一溶液的多元溶液并验证其除湿再生性能。基于简单混合法则,预测多元溶液的配制方案。以空气出口含湿量作为除湿、再生性能的评价指标,搭建实验台进行实验验证。综合考虑除湿性能、再生性能和经济性,实验结果表明,43%、45%、48% LiCl/CaCl₂多元溶液替代39% LiCl溶液作除湿剂,48% LiCl/CaCl₂除湿性能略差,再生能力比39% LiCl提高了29.5%,再生能力最优,成本是39% LiCl的1/3,是最佳的替代除湿剂;51% LiBr/CaCl₂多元溶液替代52% LiBr溶液作除湿剂,两者除湿能力相近,51% LiBr/CaCl₂再生能力提高了50.8%,成本是52% LiBr的1/2,是很好的替代除湿剂。     

三元体系AlCl3+CaCl2+H2O，AlCl3+FeCl3+H2O和CaCl2+FeCl3+H2O在35℃时的相平衡

缺少含AlCl₃、CaCl₂和FeCl₃的溶液相平衡,使通过蒸发结晶从粉煤灰盐酸浸取液中制备纯净的AlCl₃·6H₂O变得比较困难。采用等温溶解法研究了三元体系AlCl₃+CaCl₂+H₂O,AlCl₃+FeCl₃+H₂O和CaCl₂+FeCl₃+H₂O在35℃时的相平衡关系,测定了相应的溶解度及密度,并绘制了相应相图及密度-组成图。实验结果表明：三元体系AlCl₃+CaCl₂+H₂O和AlCl₃+FeCl₃+H₂O分别有两条溶解度曲线,两个单盐结晶区,无复盐和共溶体产生,同离子效应导致增加溶液中CaCl₂和FeCl₃浓度会有效降低AlCl₃的溶解度;CaCl₂+FeCl₃+H₂O体系会形成复盐CaCl₂·2FeCl₃·7H₂O;所得35℃相图与25℃相图相比,三元体系AlCl₃+CaCl₂+H₂O和AlCl₃+FeCl₃+H₂O中AlCl₃·6H₂O结晶区增大,CaCl₂·6H₂O结晶区转变成CaCl₂·4H₂O结晶区,CaCl₂+FeCl₃+H₂O体系中CaCl₂·2FeCl₃·8H₂O结晶区转变为CaCl₂·2FeCl₃·7H₂O结晶区。     

黏弹性表面活性剂压裂液的研究与应用进展

黏弹性表面活性剂压裂液是以黏弹性表面活性剂为主剂的清洁压裂液。黏弹性表面活性剂压裂液体系具有破胶后无残渣、携砂性好、滤失控制性能好等特点,但随着对环保问题的日益重视及钻井深度的不断增加,丰富黏弹性表面活性剂压裂液体系迫在眉睫。本文介绍了黏弹性表面活性剂压裂液的发展和应用。根据压裂液配方不同,将其分为常规黏弹性表面活性剂压裂液和非常规新型黏弹性表面活性剂压裂液,总结了不同种类的黏弹性表面活性剂压裂液的组成、耐温耐剪切等性能及应用情况。分析表明,降低成本、研制简单的配制工艺是常规黏弹性表面活性剂压裂液的主要发展方向;在油田进行大规模实际应用及得到更完善的体系是非常规新型黏弹性表面活性剂压裂液的主要发展方向。     

新型非离子黏弹性表面活性剂自转向酸体系研究

研制了一种新型非离子黏弹性表面活性剂变黏酸(SDA-SL)体系。浓度为5%的变黏酸体系初始黏度在20mPa.s左右,在酸液浓度为21%~10%区间出现黏度变化。其变黏特性与盐离子存在无关而仅受酸度影响。配套使用的WWD-2缓蚀剂在5%表面活性剂变黏酸体系中腐蚀速率可达SY/T5405二级标准,缓蚀剂的加入对变黏酸体系的黏度没有明显影响。     

氯化钙/N-戊二酰壳聚糖水凝胶的制备和性能的研究

本文通过壳聚糖(chitosan CS)制备了水溶性的N-戊二酰壳聚糖(N-glutaric chitosan NGC)。在室温条件下,以氯化钙(CaCl₂为交联剂,将一定质量的NGC和CaCl₂水溶液通过自组装制备了CaCl₂/NGC水凝胶。研究了CaCl₂/NGC水凝胶的溶胀性能以及对于酸碱的稳定性能,并运用扫描电子显微镜(SEM)表征了CaCl₂/NGC水凝胶的性质。结果表明,CaCl₂/NGC水凝胶具有较好的溶胀性能,为对pH响应的离子交联水凝胶。     

燃煤电厂湿烟气的除湿特性

燃煤电厂湿法脱硫后排放的烟气中含有大量水蒸气,造成大量水资源的浪费,溶液除湿工艺是水分回收技术之一。通过绝热型管式降膜除湿试验台,采用价格低廉的CaCl₂溶液为除湿剂,探究了湿烟气状态下溶液浓度、溶液温度、传质面积及进口温度对除湿性能的影响,试验得到了CaCl₂溶液除湿过程的传质系数,溶液除湿效率远高于清水冷凝除湿,为烟气除湿工艺的选择和性能预测提供了参考。     

聚氨酯表面活性剂在盐酸溶液中对钢的缓蚀性能研究

为解决碳钢在酸性条件下腐蚀问题,合成了3种聚氨酯表面活性剂并将其作为缓蚀剂,采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)及扫描电子显微镜(SEM)研究了缓蚀剂在1.0 mol·L^-1 HCl溶液中对碳钢腐蚀程度的影响。对不同种类、浓度条件下的缓蚀效率进行比较,结果表明：聚氨酯表面活性剂属于混合型抑制剂并具有良好的缓蚀性能。缓蚀效率大小为SC2>SC3>SC4,在SC2浓度为1×10^-3 mol·L^-1 HCl时最大缓蚀率可达91.1%,并且发现缓蚀效率随缓蚀剂浓度的增加而增加。SEM结果进一步证实了上述表面活性剂有效减缓了碳钢表面的腐蚀。     

OED在CO2饱和盐溶液中缓蚀性能的研究

本文考察了烯基咪唑啉季铵（OED）对碳钢在饱和CO2盐溶液中腐蚀行为的影响规律。并通过对OED与其它缓蚀剂协同效应的研究，获得一种性能良好的抑制CO2溶液腐蚀的缓蚀剂。     

黏弹性双子表面活性剂压裂液的制备及性能评价

考察了阴离子双子表面活性剂SA系列及水杨酸钠对阳离子双子表面活性剂SC-18溶液黏弹性的影响。黏弹性表面活性剂的基础配方为:1%SA-12+1%SC-18+0.5%水杨酸钠。该压裂液体系可满足井温小于100℃的低渗透油藏的压裂改造。该压裂液具有较好的抗剪切能力,170s~(-1)下剪切2h后,黏度保留率大于80%;破胶后黏度小于5 mPa·s,表明该配方具备优异的破胶性能;破胶后均无残渣;石英砂在压裂液的沉降速度满足压裂液性能要求。     

新型拟双子表面活性剂构筑的蠕虫状胶束及其pH和温度响应行为（英文）

将短链二元酸(丁二酸(SA)、戊二酸(GA)、己二酸(AA))和长链N-(3-(二甲基氨基)丙基)硬脂酰胺(C18N3N)以1∶2的摩尔比混合,通过静电相互作用,构筑了三种新型的拟双子表面活性剂。该过程无需复杂的合成。通过表面张力仪和流变仪测试了该系列表面活性剂的表面活性和流变性能。结果发现,2C18N3N/GA拟双子表面活性剂的cmc为4.60×10^-5 mol/L,该值远低于传统双子表面活性剂,说明构筑的拟双子表面活性剂2C18N3N/GA具有很强的胶束聚集能力,2C18N3N/SA和2C18N3N/AA体系也具有类似的特征。在浓度超过50 mmol/L时,该系列表面活性剂可形成蠕虫状胶束,溶液表现出黏弹行为,且黏弹溶液具有较好的耐温耐剪切性能。还考查了上述黏弹溶液的pH和温度响应性,发现体系pH为6.1时,溶液黏度很高,pH为4.0或9.3时,黏度下降。随着温度的升高,体系的黏度也会迅速增加。在60℃时,该体系的零剪切黏度可高达11 967.73 Pa·s。该表面活性剂制备简单,性能优良,拓展了新型表面活性剂的制备方法和应用范围。