原油活性组分对界面扩张流变性质的影响——以胜利油区纯梁油田样品为例

利用四组分分离方法获得胜利油田纯梁原油中的饱和分、芳香分、胶质和沥青质,采用悬挂滴技术研究了不同原油组分模拟油与纯梁地层水间的界面扩张流变性质,考察了浓度和扩张频率的影响。结果表明,原油活性组分中含有界面活性物质,其界面扩张参数随浓度及扩张频率的变化规律与表面活性剂类似。与以往研究不同,四种活性组分模拟油与纯梁地层水的扩张模量和相角的变化趋势极为类似,其中沥青质模拟油的模量整体上略低于其他三种活性组分模拟油。这是因为纯梁地层水中HCO_3~-含量较高,溶液呈弱碱性,促进各原油组分中界面活性物质的吸附,在较低浓度模量可达约30mN/m,界面膜强度较大。随组分浓度增大,生成的离子型活性物质增多,模量降低,相角增大,界面膜黏性增强。四种原油组分中都存在与碱反应的成膜物质,对形成牢固的油水界面膜均有一定贡献。     

83/44侧向进油大排量抽稠泵的研制与应用

塔河油田碳酸盐岩稠油油藏具有超深、超稠,以及高密度、高黏度、高含胶质沥青质、高含硫化氢、高矿化度的"两超五高"特点,50℃原油黏度在1500~(210×104)mPa·s之间,原油黏温拐点深度为2500~5000m,采用掺稀油降黏方式生产。常规抽稠泵受排量限制,难以满足稠油举升需求;电泵运行寿命短,成本高。为提高机采井运行寿命,降低采油成本,在常规液压反馈式抽稠泵基础上,研制CYB-83/44侧向进油大排量抽稠泵。该泵上泵筒长度10.2m,最大冲程8.7m,进油通道仅为0.2m,进油口直径达到51mm,配套8m冲程抽油机,最大理论排量可达179m3/d。根据柱塞外径尺寸,设计了两种管柱及杆柱组合方式,并分别在稠油井中进行了矿场试验。结果表明,油井地层产量增加,稀稠比下降,有效泵效提高,且与电泵相比,免修期增加,采油成本显著下降,可替代小排量电泵在超稠油区块推广应用。     

催化原料的可裂化性能研究

大连石化自渣油加氢装置开工以来,四催化原料主要以加氢渣油作为催化重料,再调合一些二蒸馏馏分油、酮苯蜡下油以及加裂尾油,其中加氢渣油约占80%。催化原料的变化,也造成产品分布的变化,主要是油浆产率明显增加,液化气产率有所下降。采集并分析了6个样品的一般性质、化学组成及平均结构参数,一般性质包括密度、黏度、平均相对分子质量、残炭、馏程;化学组成包括元素组成(C、H、S、N)、微量金属元素组成(Ni、V、Ca等)和四组分族组成(饱和分、芳香分、胶质和沥青质);平均结构参数如fA(芳碳率)、fN(环烷碳率)、fP(开链饱和碳率)、RT(总环数)、RA(芳环数)、RN(环烷环数)、HAU/CA(缩合度参数)和σ(芳香环系周边氢的取代率),通过实验装置评价了不同催化原料的反应性能,并与工业数据进行对比。分析表明:液化气收率、重油收率、总轻油收率及总液体收率等关键指标与原料芳碳率及H/C原子比几乎均呈线性关系;芳碳率及H/C原子比的差异是导致催化原料可裂化性能差异的主要原因。     

淮南烟煤热解及焦油析出特性

采用热重-傅里叶变换红外光谱(TG-FTIR)联用和固定床反应器研究了惰性气氛下不同粒径、升温速率和热解温度条件下淮南烟煤热解特性.热解析出焦油采用柱层析分离成脂肪烃、芳烃、非烃和沥青质,结合气相色谱-质谱(GC-MS)联用分析.结果表明,粒径的增加导致煤热解失重量减少;升温速率的提高使峰值温度和燃尽温度均有所增加;随热解温度升高,半焦产率减小,气体产率增加,焦油产率先增大后减小,温度的升高导致焦油的二次反应,焦油族组成发生变化,脂肪烃和非烃减少,芳烃增加;焦油主要组分包含C16~C30直链烷烃,二环、三环、四环芳烃及其衍生物,以及各种酚类、酯类、喹啉等物质.     

生物质裂解油催化裂解精制机理研究(Ⅱ)——生物质油沥青质的分子模型

测定生物质裂解油和催化裂解精制油沥青质的平均分子质量和元素含量,计算两种沥青质基本结构单元的平均分子式。通过1H-NMR,13C-NMR波谱计算得到一系列平均结构参数,建立生物质裂解油和催化裂解精制油沥青质的分子模型,并用傅里叶变换红外光谱进行验证。分析结果表明:精制后的催化裂解精制油的沥青质含量减少,分子量降低,含氧官能团明显少于生物质裂解油沥青质,而芳环数目增加。由此可见,经过精制反应后的催化裂解精制油沥青质的分子量变小,氧含量降低,芳香度增加,从而会影响生物质油的品质。     

烟道气对稠油油藏理化性质影响特性研究

在稠油原位燃烧开采过程中,会产生大量含有氮气、二氧化碳和少量氧气的烟道气。烟道气渗透进入 未燃烧区与稠油混合,不仅会降低稠油的黏度还会对油品产生影响。研究了不同温度下烟道气(N2+CO2+ O2)对辽河齐-40区块稠油改性作用。利用气相色谱、红外光谱、热重分析了烟道气对原油理化性能的改性 机理。结果表明,烟道气对稠油具有增容降黏的作用,随温度的升高,烟道气在稠油中的溶 解 度 先 增 加 后 降 低,体积因子则受溶解度和热的双重作用随温度的升高而增加;在100℃时降黏率最大,为9.84%。由于烟道 气中少量的残余氧,会与稠油发生低温氧化作用,因此会增加稠油中沥青质含量,造成最终结焦量 由 原 本 的 5%增加至14%。该结果为现场稠油火驱方案设计提供技术依据。     

原油罐底油泥的理化特性研究

对4个不同原油储油罐的罐底油泥的理化特性进行了分析与研究。结果表明,4种油泥的含油率分布在35%~81%,油族组分以饱和烃和芳香烃为主,胶质和沥青质含量均小于20%;残渣的粒径分布在0~200μm;Zn是油泥中平均含量最高的重金属元素,最高达到2029.69 mg/kg,同时也是分布差异性最大的元素;油泥为非牛顿流体,其粘度随剪切速率和温度的升高而下降,油泥流变特性可用幂律方程进行描述。     

燃用渣油锅炉炉内灰沉积的形成原因

研究了某燃用渣油锅炉不同受热面的多个灰沉积样品,对燃料油灰和燃料油固体沉淀物的组成做了分析,得到了不同受热面灰渣沉积组分分布.分别用X射线荧光光谱(XRF)分析仪,扫描电镜及能谱仪(SEM-EDX)和X射线衍射分析仪(XRD)鉴定了样品的元素组成、形貌学以及晶相.并用热分析(DSC和TG)确定油灰矿物质转变温度.结果表明:炉膛内主要沉积矿物为莫来石,燃料油灰主要晶相为八面沸石,油灰约在980℃开始出现明显的放热峰,表明油灰中主要组分这时开始转变为莫来石晶相,这一晶相转变过程伴随着强烈的放热效应,从而表明辐射受热面莫来石沉积主要来源于原油催化裂化阶段的添加剂;高温过热器沉积物主要为莫来石和一些玻璃体,方石英与斜长石(钾铝硅酸盐);而低温过热器与省煤器上则出现一些钒酸钠、钒酸铁与硫酸钙沉积,它主要由燃料油本身所合矿物质经高温转化而来.     

超稠油复合油层处理剂的研究与应用

曙光油田超稠油油藏的储层物性和原油物性具有明显的"四高一低"特征,即原油密度高、原油黏度高、凝固点高、胶质沥青质含量高,蜡含量低,油藏开发难度大。在开发过程中存在新井首轮"注不进、采不出"的生产矛盾,具体表现为注汽压力高、回采水率低、生产周期短。为提高超稠油油藏新井开发效果,经过对油藏特点、储层特点、原油物性的分析,针对影响新井开发效果的各个因素,最终选用以有机扩散剂、表面活性剂和黏土稳定剂组分形成的复合乳化体系作为复合油层处理剂。在新井注汽前,使用该剂处理油层,从而改善新井首轮吞吐效果。2008～2010年,利用该项技术现场应用112井次,新井吞吐效果得到明显改善。与同类未实施该项技术的新井相比,生产周期延长,油汽比明显提高,周期回采水率得到提高。室内实验及现场应用结果表明,超稠油复合油层处理剂具有使用效果明显、施工工艺简单、药剂成本低廉等特点,适合曙光油田超稠油开发的需要。     

炼化废液与褐煤混合物共热解特性及动力学分析

利用热重分析法对炼化废液与褐煤混合物的共热解特性和组分间相互作用进行研究。在升温速率30℃/min条件下,利用Coats-Redfern法求解不同掺混比例的废液固形物与褐煤混合物的热解动力学参数。废液固形物及其与褐煤混合物热解过程可分为三个阶段,而褐煤为两个阶段。随着废液固形物掺混比例的增加,混合物反应活性逐渐升高,TG曲线向低温区偏移且失重程度加剧,挥发分初析温度(t_s)、热解峰温度(t_p)、热解终止温度(t_f)及残留物含量(M_r)减小,最大失重速率(-v_p)、平均失重速率(-v_v)和挥发分综合释放特性指数(D)显著增大。废液固形物与褐煤在共热解过程中存在着一定的相互抑制作用。动力学分析结果表明,热解过程的各个阶段均可用级数反应模型来描述,活化能随温度升高而增大。     

青岛炼化常减压装置顶循热量利用的流程模拟

青岛炼化常减压装置因受实际工艺操作条件限制,致使常顶循换热器的取热能力下降,常顶循设计取热负荷为20.18MW,而实际运行中的取热负荷只有10.8MW,约50%的热量没有得到有效利用。本文试图利用流程模拟软件来核算和论证是否可以将常顶循多余热量用作全厂轻烃的C4、C5分离,从而达到常顶循热量充分利用的目的。利用流程模拟的DSTWD模型,建立轻烃分馏塔的简捷设计模型,通过质量平衡、热平衡和相平衡原理,求出在要求的分离精度和产品质量条件下,精馏塔所需的塔板数和热负荷;利用流程模拟的Heat Exchangers模型,建立精馏塔重沸器和进料换热器的模型,核算顶循可利用的热量以及重沸器与进料加热器的取热分布。模拟结果表明:利用常顶循的剩余热量作为热源,完全可以将轻烃中的C4、C5组分进行有效分离。常顶循采取先作塔底重沸器热源、再作进料加热器热源的取热方式比较合理。计算结果同时也表明:就原油和轻烃两种介质的取热温位而言,常顶循分流成并列两股,一股作轻烃分馏塔热源,另一股继续作原油加热热源的取热方式可以使常顶循的热量利用最充分。常顶循作分馏塔热源的分支流量最佳为350t/h左右。     

抽提物的去除对生物质热解的影响研究

利用惰性溶剂除去生物质中的可溶抽提物得到相应的抽提残渣,采用FT-IR对抽提残渣和生物质原样进行结构表征,并利用管式炉反应器以10℃/min的升温速率对抽提残渣和生物质原样进行热裂解实验,以了解它们的热裂解产物分布及热解规律。结果表明,抽提物的去除不会改变生物质的基本结构,对其热失重行为的影响也很小。热裂解三相产物中气体产物产率最大,达50%,其主要成分为H2,CO,CO2,CH4以及小分子烃类。与生物质原样相比,抽提残渣中的H2产率上升,而CO产率下降。液相产物中主要是酚类、烷烃类、四氢呋喃类、酮类、酸类、酯类、多环芳香类化合物和少量脱水单糖。其中酚类物质含量最多,超过55%。而且在抽提残渣的焦油产物中,酚类的总量和种类均比生物质原样多,其他类物质产率与生物质原样相比则有所减少。     

CuO对木粉/PVC复合材料热解和燃烧过程中烟释放行为的影响

采用热重分析法、锥形量热仪测试及Py-GC-MS联机方式研究了CuO对木粉/PVC复合材料(WF-PVC)热解和燃烧过程烟释放行为的影响.实验结果表明,WF-PVC热解过程具有PVC热解的特性;与WF-PVC相比,用CuO处理WF-PVC能明显提高第1阶段质量损失,降低第2阶段的质量损失,提高成炭量;WF-PVC燃烧过程中烟释放速率和总烟量低于PVC,用CuO处理WF-PVC总烟量降低更显著;Py-GC-MS分析结果表明,与PVC相比,WF-PVC以及用CuO处理的WF-PVC,燃烧气相组分中芳香族化合物含量分别降低52.29%和49.34%;加入CuO,抑制了气相组分中多环化合物的生成.     

废旧轮胎与机油共裂解油气联产实验研究

由于轮胎胶粉的导热性能较差,导致胶粉颗粒裂解过程中易出现热质传递效率低、裂解油产率低、产品附加值不高等问题。文章提出废旧轮胎与机油共裂解的解决方法,在自制的固定床热解装置上进行了不同机油掺混比下混合物热解特性的实验研究,并利用热重分析仪研究了不同机油掺混比、升温速率和热解温度对废旧轮胎与机油混合物热失重行为的影响,利用气相色谱分析仪对气体产物进行了定性和定量分析,并将液体产物油精馏以分析各馏分含量。研究结果表明:胶粉、机油以及胶粉和机油的混合物的热解过程均分为3个阶段,当机油的掺混比为40%时,混合物热解的失重速率最大,为45%/min;添加的机油不仅具有导热剂作用,而且和胶粉之间存在明显的协同反应,能够促进胶粉的热解和抑制炭黑的生成,并提高热解油和热解气的产量和品质。     

纤维素热解的TG-FTIR分析

以生物质主要组分纤维素为原料,在热重-红外光谱联用仪上对纤维素分别以5,10,20,40℃/min的升温速率进行了热解实验研究,考察了纤维素的热解特性及轻质气体析出规律。结果表明:较高的升温速率能促进热解反应的进行,升温速率可作为影响最大热解失重速率对应温度(Tp)的一个重要因素,Tp会随着升温速率的增大而升高;纤维素热解过程中,热解气体的最大析出峰都对应于给定升温速率下的DTG失重峰;4种主要轻质气体(H2O,CO,CO2和CH4)均表现为双峰特性,且CO气体在热解后期的析出规律与CO2,H2O和CH4气体的析出规律不同;不同官能团键的断裂和重整,致使小分子气体组分和析出量的差异很大,热解过程中,羰基(C=O)和醚键(C-O-C)的断裂对CO2的生成影响显著;在低温区间CO的析出主要源于C-O-C的断裂,而在高温区间二芳基醚的分解则是CO产生的主要原因;CH4气体的析出主要由甲氧基(CH3O-)的伸缩振动引起。     

生物质锯末快速高温热解气化研究

在对木质生物质在0～20℃/min这类较低升温速率条件下的热解特性研究基础上,采用热重分析法并结合TG、DTG曲线研究了干燥锯末在3种不同升温速率下的热解及动力学特性。并计算出活化能、频率因子,分析高升温速率(30、45℃/min)与低升温速率(10℃/min)对锯末热解气化影响的区别。研究结果表明:锯末热解时的最大失重速率随升温速率的升高而增大,在升温速率为45℃/min时达到最大为25.41%/min。在半纤维素热解占主导的阶段,热解反应机理为一级随机成核和随后成长过程,反应的活化能及频率因子随着升温速率的提高呈现先增大后减小的趋势;在纤维素和木质素热解占主导的阶段,热解反应机理为三维球形对称扩散过程,上述2个参数随着升温速率的提高呈现减小的趋势,且较高的升温速率能显著促进锯末挥发物质的析出。     

纳米级V_2O_5/TiO_2的活性特征及对碳烟氧化的催化作用

采用浸渍法制备了不同钒负载量的纳米级V_2O_5/TiO_2催化剂,通过扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射仪(X-ray diffractomer,XRD)和傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer,FT-IR)测试手段对催化剂的物化特性进行表征。以Printex-U碳黑作为实际发动机颗粒的替代物,利用热重分析法探究V_2O_5负载量对催化氧化碳烟活性的影响,并基于Flynn-Wall-Ozawa法定量表征碳烟催化氧化反应过程。研究结果表明:较低钒负载量时,活性组分钒氧物种处于高度分散状态,基本呈现单层分布。当负载量较高(40%)时,部分钒氧物种开始团聚并以结晶态析出,催化剂表面出现明显的柱状晶结构。随着钒负载量的增加,在碳烟氧化过程中催化剂活性呈递增趋势。在一系列样品中,负载量20%的V_2O_5/TiO_2催化剂表现出最佳催化活性,与无触媒状态相比,碳烟氧化的起燃温度Ti、失重峰值温度Tp和燃尽温度Tf等特征温度的降幅最大。当负载量达40%时,V_2O_5主要以结晶相存在,占据大量活性位,降低催化效果。由FWO法热力学分析得到颗粒氧化的活化能的顺序为EPMEV5EV10EV40EV20。