离子液体对稠油的改质降黏作用影响因素研究

合成了烷基咪唑型离子液体\[BMIM\]\[AlCl₄\],研究了稠油含硫量、含水量、过渡金属盐、温度等对离子液体进行稠油改质降黏作用的影响。实验结果表明,稠油含一定硫量是进行稠油改质降黏的必要条件。用\[BMIM\]\[AlCl₄\]离子液体对稠油进行有效的改质降黏时,稠油含水量应小于10%。环烷酸镍(NiNaph）与离子液体复配使用对稠油改质降黏具有增效作用。用质量分数为5%的\[BMIM\]\[AlCl₄\]离子液体在一定条件下处理新疆稠油,可使稠油降黏率达到60%,沥青质降低78%。用\[BMIM\]\[AlCl₄\] 离子液体对新疆稠油进行改质降黏的最佳温度为65℃~85℃。     

壳聚糖在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐溶液中的流变行为

离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM]Ac）对壳聚糖具有良好的溶解能力。利用新一代旋转流变仪哈克MARS-Ⅲ考察了壳聚糖-[EMIM]Ac溶液的稳态流变和动态流变性能。稳态流变结果表明：当低黏均分子量壳聚糖离子液体溶液的质量分数在3%以下时,溶液呈牛顿性流体特征,高于此质量分数时溶液呈假塑性流体特征;壳聚糖离子液体溶液的黏度、结构黏度指数随着温度升高而降低;在同一质量分数下,溶液黏度随壳聚糖黏均分子量的增大而增加,溶液的恒剪切活化能黏流活化能随着剪切速率的增大而降低。动态流变结果表明：溶液的储能模量和损耗模量随着温度的升高而下降,储能模量与损耗模量存在一个交叉点,该交叉点随着温度升高向高频区移动。     

纳米Ni催化剂在超稠油水热裂解降黏中的应用研究

采用甲基环己烷水正辛醇AEO9形成的微乳液体系制备纳米金属Ni催化剂,并利用该催化剂催化辽河超稠油的水热裂解反应。研究结果表明, 280℃时纳米金属Ni能够促进超稠油的水热裂解反应。与原超稠油相比,反应后样品的硫质量分数由0.45%降到0.23%,胶质、沥青质质量分数分别降低了15.83%、15.33%;GC-MS分析结果表明,甲基环己烷在改质过程中能够脱氢生成甲苯;C、H元素分析结果表明,反应后样品中胶质、沥青质的H/C原子比增加,说明从甲基环己烷上脱下的氢能够转移到超稠油中。表面活性剂AEO9、水和油,在改质结束后的降温过程中,形成了稳定的油包水型乳液,起到乳化降黏作用;而添加的甲基环己烷、正辛醇均能起到稀释降黏作用;在上述降黏作用的协同影响下,反应后样品50℃时的黏度由原来的139800mPa·s降至2400mPa·s,由此表明,纳米Ni催化剂对辽河超稠油水热裂解降黏的催化效果显著。     

特稠油乳化降黏机理研究

研究了胜利油田罗家高硫特稠油的黏度及其极性四组分、有机杂原子、金属元素的关联。结果表明，该稠油的高黏度主要与三个因素有关：（1） 含有高分子量的胶质和沥青质组分；（2） 硫的质量分数很高；（3） 金属元素V、Fe、Ni形成配位络合物增加了沥青质的内聚力。同时考察了所筛选的降黏剂的效果，降黏剂明显降低了油水界面张力，使得稠油的黏度降低。比较了添加降黏剂前后沥青质的电子探针照片的变化，推测降黏剂分子借助强的形成氢键的能力和渗透、分散作用进入沥青质片状分子之间，破坏了沥青质分子平面重叠的聚集体，使聚集结构变得疏松，表明聚集有序性降低是稠油降黏的主要机理。     

双亲催化剂作用超稠油水热裂解降黏机理研究

合成双亲催化剂,200℃与超稠油反应后,降黏率达96.26%。通过气相色谱仪、元素分析仪、分子量测定仪、红外光谱仪及核磁共振波谱仪对反应前后稠油的物化性质进行分析。结果表明,反应后稠油胶质与沥青质含量减小,稠油分子量下降,沥青质分子量降低幅度最大;稠油及其重质组分的氢碳原子比增加,硫的含量减小。稠油发生水热裂解反应的同时,存在沥青质的聚合反应,沥青质的裂解在降黏反应中起到了关键的作用;双亲催化剂促进了水热裂解反应,同时抑制了聚合反应;双亲型催化降黏剂携带的具有活性催化功能的离子协同高温水作用于分子中的C-S、C-N、C-O、C-C及C=S、C=O、C=N、C=S等键,使其发生系列链的断裂、加氢、开环、成环、脱硫等反应,促进了稠油黏度的降低,稠油及其重质组分的氢碳原子比增加,稠油的品质得到一定程度的改善。     

蒸气开采过程中金属盐对稠油粘度及平均分子量的影响

探讨了在注蒸气条件下，稠油的粘度和平均分子量随蒸气温度、反应时间的变化规律，研究了金属盐、油层矿物对稠油水热裂解反应的影响。实验结果表明，在注蒸气的条件下，辽河稠油可以发生水热裂解反应。金属盐的存在，可以加速稠油的水热裂解反应，从而导致粘度和平均分子量的进一步降低，使稠油的粘度由原始的124.5 Pa·s下降到32.4 Pa·s，下降了74.0%，平均分子量由反应前的654下降到398。高温下油层矿物对水热裂解反应有促进作用，在反应体系中，在有水时加入质量分数为10%的油层矿物时，稠油的粘度由原始的124.5 Pa·s下降到82.5 Pa·s，下降了33.7%。在蒸气条件下，在金属盐和油层矿物共存时，稠油粘度由124.5 Pa·s下降到26.8 Pa·s，下降了78.5%。这为实现井下催化降粘开采稠油提供了理论依据。     

基于油藏实际的稠油层内水热催化裂解机理研究

开展了稠油层内水热催化裂解技术在胜利油田的先导实验,五口井平均周期单井增油653 t,稠油初期降黏率达79.8%,措施14周后降黏率仍大于62%。利用Brookfield DV-Ⅲ黏度计、ElementarVario EL III元素分析仪、Knauer K-700蒸气压渗透仪、Agilent 6890N气相色谱仪和EQUINOX 55傅里叶变换红外光谱仪等,对措施前后稠油的物化性质进行分析。结果表明,层内水热催化裂解后稠油黏度及平均分子量减小、轻烃含量增加、重质组分含量减少、氢碳原子比增加、杂原子含量减小。稠油层内裂解反应受催化剂体系、高温水及储层矿物因素控制,催化剂是促进稠油裂解的主要因素,供氢剂及分散剂等助剂有助于提高裂解效果,高温水的酸碱性质及储层矿物对稠油具有催化裂解作用。多因素协同作用下使稠油发生脱侧链、分子链异构、断链、加氢、开环、成环、脱硫等系列反应,使得稠油大分子分解成小分子物质,降低了稠油黏度,改善了稠油品质,证实该技术在现场应用中具有可行性。     

离子液体的定量结构-性质/活性研究

本文系统介绍了离子液体定量结构-性质/活性相关(QSPR/QSAR)的研究方法和步骤,综述了QSPR/QSAR在离子液体的熔点、有机物在离子液体中的无限稀释活度系数、离子液体的表面张力、离子液体的电导率、有机物在离子液体中的溶解度、离子液体的黏度以及离子液体的生物毒性和降解性等方面的最新研究进展,总结了该方法的优缺点,并对未来的研究趋势进行了展望。     

离子液体的QSPR/QSAR研究

离子液体以其独特的性质广受关注,人们对其潜在的应用价值做了大量的研究,但对离子液体特性和结构与性质/活性相关的研究却很少。本文综述了离子液体定量结构-性质/活性相关(QSPR/QSAR)研究的最新进展,重点介绍了QSPR/QSAR的基本原理和离子液体的熔点、有机化合物在离子液体中的无限稀释活度系数、离子液体的界面张力、有机物在离子液体中的溶解系数和分配系数、离子液体的电导率和黏度以及离子液体的毒性等性质与分子结构的定量关系,并对离子液体分子结构与性质/活性的定量相关研究的发展趋势进行了展望。     

离子液体催化脱除芳烃中微量烯烃的研究

以室温离子液体为催化剂,对芳烃中的微量烯烃杂质进行深度脱除。考察了离子液体种类、用量、温度等不同因素对烯烃脱除效果的影响。结果表明,[bmim]Br-AlCl₃离子液体显示了优良的催化性能,在离子液体的质量分数为5%、室温、反应10min下,溴指数从原料的773.5下降到10以下,芳烃中微量烯烃脱除率达到99%以上,离子液体可重复使用,并对反应机理进行了研究。     

Intramolecular Diels-Alder reaction in ionic liquids: effect of ion-specific solvent friction

The present work aims at understanding the role of viscosity or solvent friction in ionic liquids for an intramolecular Diels-Alder (IMDA) reaction of (E)-1-phenyl-4-[2-(3-methyl-2-butenyloxy)benzylidene]-5-pyrazolone (1). The results have been analyzed on the basis of the current theoretical models, and their failure to account for the observed trends is discussed in terms of "effective" viscosity or microviscosity. The rates of the reaction decrease with the increasing viscosity of the ionic liquids. As evident from the anionic effect, the solute-solvent specific interactions play a role in governing the kinetics of the reaction. The lower viscosities of the bistrifluoromethanesulfonimide [NTf2](-) based ionic liquids as compared to those based on tetrafluoroborate [BF4](-) anion fail to result in a corresponding acceleration in the rates of the reaction. These contradictory results indicate that solvent microviscosity, rather than the bulk macroscopic viscosity, should be the criteria for selecting the ionic liquids as reaction media.     

离子液体在自由基聚合反应中的应用研究进展

室温离子液体是完全由离子构成的液体,具有几乎没有蒸汽压、溶解度大、溶解范围广、易于回收利用、稳定性好等特点,广泛应用于电化学、有机反应、分离萃取、复合材料等各个领域。近年来已成为各种聚合反应研究的重要课题,且主要集中于自由基聚合反应。作为聚合反应的溶剂,离子液体对聚合反应速率、分子量、聚合物的结构性能都有一定影响。本文根据近几年的文献,归纳分析了离子液体中的常规自由基聚合和活性自由基聚合的反应动力学、反应机理、聚合产物的结构和性能以及离子液体的回收利用等问题。     

The cosolvent-directed Diels-Alder reaction in ionic liquids

The rate constants of a bimolecular Diels-Alder reaction in binary mixtures of ionic liquids prepared in molecular solvents were analyzed to investigate the effect of viscosity of the medium and solvent effect. In this connection, we have carried out the Diels-Alder reaction of anthracene 9-carbinol with N-ethyl maleimide in binary mixtures of pyridinium-based ionic liquids, 1-butyl-pyridinium tetrafluoroborate, 1-butyl-3-pyridinium tetrafluoroborate, and 1-butyl-4-methyl pyridinium tetrafluoroborate in water, methanol, and chloroform at 298.15 K. The rates of reaction decreased, caused by gradually increasing the volume fraction of ionic liquids in solvents for all three ionic liquids. The kinetic results demonstrate a successful application of the pairwise interaction model built upon the concept of enforced hydrophobic hydration. A temperature-dependent study of kinetics of the Diels-Alder reaction was carried out in the binary mixtures of ionic liquids in water and was explained by the entropy-enthalpy compensation effect based upon activation parameters. Kinetics of the Diels-Alder reaction in highly aqueous medium was noted to be entropically driven.     

CO2/离子液体体系热力学性质的分子动力学模拟

超临界CO2和离子液体(ILs)是两种绿色溶剂. 离子液体可以溶解超临界CO2, 而超临界CO2不能溶解离子液体. 由此设计构成的CO2/IL二元系统, 同时具备了超临界CO2和离子液体的许多优点: 既可以降低离子液体的粘度, 还便于相分离, 是新型的耦合绿色溶剂. 其物理化学性质对于设计反应、分离等过程非常重要. 因此, 本文以CO2/IL二元系统为研究对象, 通过选择合适的分子力场和系综, 运用分子动力学(MD)模拟方法研究了CO2/[bmim][PF6]、CO2/[bmim][NO3]等体系的热力学性质. 结果表明, CO2对ILs膨胀度的影响非常小, 当CO2摩尔分数为0.5时, ILs膨胀仅为15%. CO2/ILs的扩散系数远小于CO2膨胀甲醇、乙醇溶液的扩散系数. 随着CO2含量的增加, ILs的扩散系数提高, 粘度显著下降, 表明CO2能有效地改善ILs扩散性, 减小其粘度. 因此CO2可用以改善离子液体溶剂体系的传递特性, 增强反应分离过程在其中的进行.     

超声波辅助稠油层内催化水热裂解实验研究

将超声波应用到稠油催化水热裂解实验中,研究了超声波辅助催化水热裂解对胜利油田孤东稠油物化性质的影响。结果表明,超声波辅助作用下稠油的降黏率达到86.2%,与催化水热裂解相比,稠油的平均相对分子质量进一步减小,饱和烃和芳香烃组分含量增加,胶质和沥青质组分含量减少,稠油组分的氢碳原子比增加,杂原子含量减小。动态模拟实验中超声波辅助层内催化水热裂解效果显著,稠油采收率达到53.91%,降黏率达到80.5%。由此表明,超声波辅助催化水热裂解具有可行性,超声波与催化剂协同作用促进了水热裂解反应,一定程度上改善了稠油的品质。     

油藏矿物和化学剂强化稠油水热裂解降黏研究

采用大庆、辽河两种稠油,研究了油藏矿物、硫酸镍催化剂以及四氢萘供氢剂对其水热裂解反应的影响。结果表明,与单纯水热裂解相比,油藏矿物的加入能使两种稠油的平均相对分子质量减小,饱和烃和芳香烃组分含量增加,胶质和沥青质组分含量减少,稠油的降黏率分别从7.41%和12.95%增加到16.05%和25.29%,油藏矿物对稠油水热裂解反应具有催化作用;将硫酸镍和四氢萘加入反应体系后,稠油平均相对分子质量进一步降低,族组分中饱和烃和芳香烃进一步增加,胶质和沥青质组分进一步减少,稠油黏度明显降低,降黏率可高达84.39%。     

热处理对照相明胶溶液粘度和分子量分布的影响

本文以四种照相明胶为研究对象,探讨热处理对照相明胶溶液粘度和分子量分布的影响。实验结果表明,随着加热温度上升,照相明胶溶液粘度下降,数均分子量下降。照相明胶溶液粘度和数均分子量密切相关,照相明胶溶液粘度下降发生的内在原因是数均分子量下降。在本实验条件下,惰胶、活性胶的加热温度不超过75℃,PA胶的加热温度不超过60℃。