注蒸汽条件下供氢催化改质稠油及其沥青质热分解性质

利用CWYF-Ⅰ型高压反应釜模拟热采条件下,以甲酸作为供氢体.以自制的油溶性有机镍盐为催化剂进行的稠油水热裂解反应.考察了供氢体的加入对催化水热裂解反应前后稠油黏度、族组成及硫含量的影响,并采用TG-DTA分析法对供氢催化改质反应前后稠油中沥青质的热转化行为进行了分析.结果表明,随着加入供氢体质量分数增加,供氢催化水热裂解后稠油降黏率增大,饱和烃、芳香烃含量增加,胶质,沥青质含量降低,同时硫含量下降.供氢催化水热裂解反应后的稠油中沥青质TG-DTA曲线分析表明,供氢催化水热裂解反应后稠油中沥青质失重量高于催化水热裂解反应前稠油中含有的沥青质的失重量.经过供氢催化水热裂解反应,稠油中沥青质的稳定性下降.     

矿物催化稠油水热裂解及其强化实验研究

采用辽河稠油,通过室内实验研究了高温水蒸汽作用下油藏矿物及化学剂环烷酸镍和甲酸对稠油性质的影响。结果表明：实验所用辽河稠油能够发生水热裂解反应,反应后粘度可降低11.69%;油藏矿物对水热裂解反应具有催化作用,能使稠油的降粘率增加一倍左右;环烷酸镍和甲酸的加入使稠油的饱和烃和芳香烃含量进一步增加、胶质和沥青质含量进一步减少,杂原子含量尤其是硫含量明显降低,H/C原子比进一步增加,稠油的品质得到提升,稠油粘度分别从反应前的63670mPa·s降低到19190mPa·s和15010mPa·s,降粘率达到69.86%和76.43%,环烷酸镍和甲酸能强化矿物催化的稠油水热裂解反应。     

［(MoO2)(acac)2］/t-BuOOH/H3PO4催化氧化体系对稠油中重组分的降解作用

针对稠油的重组分，探讨了催化氧化稠油降解反应体系中稠油黏度、平均分子量随反应时间、催化剂及氧化降解体系的变化规律.研究了各种条件下油层矿物在反应中的作用.实验结果表明，［(MoO₂)(acac)₂］催化剂对稠油的氧化降黏是非常有效的，其催化降解反应与氧化剂、氢质子供体以及油层矿物有关.在［(MoO₂)(acac)₂］/t-BuOOH/H₃PO₄/油层矿物体系中，稠油沥青质降解率达到81%，稠油黏度由原始的117.2 Pa·s下降到55.8 Pa·s，下降率为52.4%，平均相对分子质量下降了100.TLC-FID分析证明，稠油中的沥青质减少主要生成胶质、芳烃和饱和烃，这种理化性质的改变促进了稠油体系的稳定，对稠油开采、运输以及后处理工艺将起到推动作用.     

有机镍催化剂对稠油的降粘作用

利用自制的油酸镍和镍联吡啶铬合物有机镍均相催化剂对胜利油田稠油进行降粘实验.结果表明,两种催化剂都能有效地降低稠油粘度.在240℃,2MPa条件下,使用油酸镍催化剂,当催化剂加入量为稠油质量的0.2%时,反应24h后稠油降粘率为62.7%,使用镍联吡啶催化剂,当催化剂加入量为稠油质量的0.2%,水加入量为稠油质量的10%时,反应24h后稠油降粘率达到63.0%。族组成分析发现,反应后油品中饱和烃含量增加,芳香烃、胶质和沥青质含量减少。在降粘过程中稠油的重质组分发生了催化裂解,并伴随有C-S健和C-C键断裂,生成硫化氢、甲烷、乙烷等气体。     

蒸汽吞吐渗流规律与催化裂解降粘机理的研究

稠油通常是指粘度高,相对密度大,胶质和沥青质含量高的原油。稠油在油层中粘度高,流动阻力大,用常规技术难以经济有效地开发。最近十几年,国内外通常采用以热采技术为主的稠油开采技术,使稠油产量不断增加。蒸汽吞吐是一种相对简单和成熟的注蒸汽开采稠油的技术。蒸汽吞吐的机理主要是加热近井地带原油,使之粘度降低,当生产压力下降时,为地层束缚水和蒸汽的闪蒸提供气体驱动力。催化剂在稠油水热裂解反应中起着极其重要的作用,也是水热裂解开采稠油技术的关键技术之一。目前主要的学术观点认为,在稠油水热裂解反应中催化剂的主要作用在于降低稠油中有机硫化物等组分的裂解反应的活化能,使之易于发生,同时为水热裂解反应提供氢离子并促进产生的氢或阻聚剂中的氢向稠油中的某些结构转移,进而起到加速稠油水热裂解反应的作用。本文主要对蒸汽吞吐稠油的渗流规律、催化裂解的降粘机理以及改质稠油的有杆泵举升进行了初步研究。     

地层原油及其族组分的氧化反应特性研究

为了考察油藏注空气过程中地层原油的氧化反应规律,采用柱层析方法将地层原油组分分离为饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质。采用热重和差示扫描量热仪,研究了原油和其不同族组分的氧化反应特性。结果表明,中原油田该区块原油差示扫描量热曲线第一放热区间峰值热流高于第二放热区间峰值热流,饱和烃和芳香烃的第一放热区间的峰值高于第二放热区间峰值,胶质和沥青质的第二放热区间峰值高于第一放热区间峰值,原油中饱和烃和芳香烃的含量较高时,有利于轻质油藏注空气过程中原油自燃现象的发生。原油的族组成对原油的氧化特性有决定性影响。     

稠油水热裂解中固体催化剂的研究进展

综述了稠油固体催化降粘催化剂开发所取得的进展和基本问题。稠油水热裂解反应中,最合适的催化剂是那些含有强活性位点的催化剂,它们可以有效地破坏胶质和沥青质中的C—C、C—S、C—O和其他相关化学键,使得饱和烃和轻质芳香烃的浓度增加,从而达到稠油降粘的目的。天然沸石,杂多酸,改性氧化锆,Mo、W、Co和Ni的合金,Cu和Fe的纳米氧化物,纳米Fe颗粒,疏水性沸石,W和Mo的碳化物等物质作为催化剂用于水热裂解反应也被大量报道。同时论述了这些固体催化剂的水热稳定性,说明了固体催化剂在水热裂解反应中的优越性。但是这些所有提到的催化剂,都需要进一步研究探索最佳的催化剂合成方式、操作条件和实际反应机理,才能真正投入到油田的使用推广中。     

稠油水热裂解中固体催化剂的研究进展

综述了稠油固体催化降粘催化剂开发所取得的进展和基本问题。稠油水热裂解反应中,最合适的催化剂是那些含有强活性位点的催化剂,它们可以有效地破坏胶质和沥青质中的C—C、C—S、C—O和其他相关化学键,使得饱和烃和轻质芳香烃的浓度增加,从而达到稠油降粘的目的。天然沸石,杂多酸,改性氧化锆,Mo、W、Co和Ni的合金,Cu和Fe的纳米氧化物,纳米Fe颗粒,疏水性沸石,W和Mo的碳化物等物质作为催化剂用于水热裂解反应也被大量报道。同时论述了这些固体催化剂的水热稳定性,说明了固体催化剂在水热裂解反应中的优越性。但是这些所有提到的催化剂,都需要进一步研究探索最佳的催化剂合成方式、操作条件和实际反应机理,才能真正投入到油田的使用推广中。     

稠油原位水热裂解降黏的研究进展

为解决因胶质和沥青质含量高而导致的稠油黏度大、难开采等问题,许多稠油开采技术应运而生.其中化学降黏法的发展迅速,而稠油水热裂解技术更是具有广阔前景.本文综述了降黏技术的分类、催化剂的种类以及国内外的研究进展,指出可将地层矿物与过渡金属结合用于催化稠油降黏,并进一步讨论了催化剂目前存在的问题及发展方向.     

煤焦油沥青质加氢转化动力学

在反应温度为350～410℃,反应时间为30～150min条件下,于高压反应釜内对煤焦油进行催化加氢实验,开展沥青质加氢转化动力学研究,构建沥青质、油、焦炭和气体之间四集总反应动力学模型,根据实验数据拟合一系列动力学参数。结果表明,在催化加氢反应条件下,煤焦油沥青质转化率高达62.1%,主要转变成油相。在沥青质加氢转化动力学模型中,气体、油相和焦炭生成均近似符合一级反应动力学模型。沥青质转化反应活化能较低为44.027 kJ/mol,说明催化加氢反应条件有利于沥青质加氢裂解反应。沥青质转化成油相、气体和焦炭3个平行反应中,活化能分别为76.250,64.107和55.418 kJ/mol,说明在本研究的催化加氢反应条件下,提高反应温度有利于沥青质往油相生成方向进行。     

端异氰酸酯聚醚增韧环氧树脂固化动力学研究

采用差示扫描量热（DSC）技术测定了在芳胺类为固化剂的条件下,增韧环氧体系固化反应过程中的热行为,得出固化反应过程的动力学参数,实验数据表明,以芳胺为固化剂的体系中,固化反应表观活化能及动力学频率因子,反应级数均有明显降低。     

聚乙二醇接枝改性纳米炭黑对环氧树脂固化过程的影响

采用差示扫描量热法研究了以聚乙二醇(PEG)接枝改性的纳米炭黑(NC)(NC-PEG)为填料对环氧树脂/4,4-二氨基二苯砜非等温固化反应的影响,通过Flynn-Wall-Ozawa法和Malek法确定了固化反应的动力学参数.结果表明:两参数的自催化模型能够很好地描述环氧树脂及其复合材料的固化反应过程,各试样的模型拟合结果与实验数据相吻合.NC-PEG能够促进环氧树脂的固化,使固化活化能降低,其中,NC-PEG用量为3 phr时,活化能最低.     

木质素酚醛树脂与木材界面反应的研究

通过差示扫描量热法（DSC）和红外光谱（FTIR）分别研究了木质素酚醛树脂（LPF）与木粉的界面反应的动力学和机理。DSC分析表明,LPF与木粉界面反应的特征温度和活化能均明显低于酚醛树脂（PF）与木粉的界面反应;FTIR分析表明,LPF与木粉界面反应的机理为羟基之间的缩合以及羟基与芳环上氢原子之间的缩合反应,和PF与木粉界面反应机理相似。     

叔丁醇脱水反应动力学研究

以国产NKC-9型强酸性阳离子交换树脂为催化剂,在常压液相下进行了叔丁醇脱水的反应动力学研究,为由叔丁醇脱水生产异丁烯工艺的开发提供了基本理论依据。在消除内外扩散影响下,讨论了反应温度、反应物初始浓度和催化剂用量等条件对反应速率的影响。结果表明：反应温度升高,将加快反应速率：水的存在对此反应过程产生阻碍效应,随着反应物初始浓度中水含量的增加,反应速率减小。考虑异丁烯在液相中含量很低以及产物水对反应的阻碍效应,建立了该反应的动力学模型,并得到了相应的模型参数。在实验温度范围内,速率模型计算结果与实验结果吻合较好。     

木质素酚醛树脂的固化动力学及机理研究

通过差示扫描量热法（Dsc）和红外光谱（IR）分别研究了木质素酚醛树脂（LPF）的固化动力学及机理。DSC分析表明,LPF的固化反应起始温度比酚醛树脂高,终止温度及活化能比酚醛树脂低,因此,LPF凝胶点比酚醛树脂高,贮存稳定性比酚醛树脂好,固化速度比酚醛树脂快;IR分析表明,LPF的固化机理与酚醛树脂相似,都是羟基之间及羟基与芳环上的氢之间的缩合反应。不同的是LPF固化后仍有部分醚键结构。     

聚酰亚胺树脂固化动力学参数研究

采用DSC方法研究PMR型的BMP350聚酰亚胺树脂的固化反应过程。用动态方法分析其固化反应特征温度,为确定固化工艺参数提供了依据。采用Kissinger-Ozawa方法进行数据处理,获得了其固化反应动力学参数,建立了该树脂体系的固化动力学模型,结果表明模型与实验数据在固化度低于0.7时拟合效果较好。此模型对合理地研究PMR型聚酰亚胺树脂体系的工艺参数,保证产品质量以及工艺优化提供了必要的前提条件。     

芳香胺改性双氰胺固化环氧树脂反应动力学研究

通过示差扫描量热法分析(DSC)研究了芳香胺改性双氰胺/环氧树脂E-44体系的固化反应,并探讨了反应的机理。结果表明,芳香胺改性双氰胺对环氧树脂E-44具有较高的固化反应活性,反应表观活化能明显降低,固化反应可以在中温进行。其固化反应机理与未改性的双氰胺环氧体系不同。     

Modeling the curing kinetics for a modified bismaleimide resin using isothermal DSC

The kinetics of curing for a modified bismaleimide (BMI) resin was investigated to ascertain a suitable cure model for the material. The resin system used in this study was composed of 4,4′‐bismaleimidodiphenylmethane (BMIM) and 0,0′‐diallyl bisphenol A (DABPA, DABA). The BMIM was the base monomer and the DABPA was the modified agent. A series of isothermal DSC runs provided information about the kinetics of cure in the temperature range 170–220°C. Regardless of the different temperatures, the shape of the conversion curves was similar, and this modified BMI resin system underwent an nth‐order cure reaction. Kinetic parameters of this BMI resin system, including the reaction model, activation energy, and frequency factor, were calculated. From the experimental data, it was found that the cure kinetics of this resin system can be characterized by a first‐order kinetic model. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 92: 3338–3342, 2004     

液体乙烯基硅树脂的制备及固化反应动力学

合成了一种液体乙烯基硅树脂,并用FT-IR、GPC、¹H NMR和²⁹Si NMR等手段对其结构进行表征。采用非等温差示扫描量热法（DSC）研究了乙烯基硅树脂/苯基含氢硅油体系的固化反应动力学,用Kissinger方程和高级等转化率法（Vyazovkin方法）分别计算了该体系的表观活化能E_a,用Málek法进行模型拟合动力学分析,通过T-β外推法确定该体系的固化工艺参数。结果表明：Kissinger法和Vyazovkin法得到的活化能分别为85.3 kJ·mol^-1和84.0 kJ·mol^-1,二者所得结果的差别较小;乙烯基硅树脂体系固化动力学符合Šesták-Berggren（m,n）模型,m和n分别为0.092、1.440,拟合曲线与实验的DSC曲线吻合;该树脂体系的近似凝胶化温度为89.1℃,固化温度为127.8℃,后处理温度157.6℃。     

Kinetics modeling of carbon‐fiber‐reinforced bismaleimide composites under microwave and thermal curing

This article focuses on the analysis of the curing kinetics of carbon‐fiber‐reinforced bismaleimide (BMI) composites during microwave (MW) curing. A nonisothermal differential scanning calorimetry (DSC) method was used to obtain an accurate kinetic model. The degree of curing, chemical characterization, and glass‐transition temperature of the resin and composites cured by thermal and MW heating were analyzed with DSC, Fourier transform infrared spectroscopy, and dynamic mechanical analysis. The experimental results indicate that MW accelerated the crosslinking reaction of the BMI resin and had different effects on the reaction processes, especially for the glass‐transition temperature and chemical bonds. However, the curing reaction rate of the BMI resin decreased when the carbon fibers were added to the BMI resin during thermal and MW curing. According to the experimental results, the curing kinetic model of the BMI composite was used to provide a theoretical foundation for MW curing analysis. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2016 , 133, 43770.