腰果酚胺型嵌段聚醚的设计合成与破乳性能研究

作     者：宁萌萌 

作者单位：东北石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王俊

授予年度：2012年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：腰果酚胺树脂聚醚 破乳性能 液膜强度 表面张力 焓熵补偿 

摘      要：本论文在对国内外聚醚型原油破乳剂结构进行分析的基础上，以生物质腰果酚、甲醛和多乙烯多胺为原料，75℃下反应1h，得到起始剂腰果酚胺树脂。以该起始剂为原料，KOH为催化剂，在120-140℃、(0.25±0.05)MPa条件下，与环氧丙烷（PO）、环氧乙烷（EO）进行开环聚合，得到两种两嵌段腰果酚胺型聚醚破乳剂CPAE1和CPAE3及两种三嵌段腰果酚胺型聚醚破乳剂CPAE2和CPAE4。 采用滴体积法和目测法研究了四种腰果酚胺型聚醚型破乳剂CPAE的化学结构对其表面活性及亲水性能的影响，结果表明，随着起始剂腰果酚胺树脂与PO质量比的增大及EO质量分数的降低，腰果酚胺型聚醚型破乳剂降低水表面张力的能力和效率均升高，浊点和HLB值下降。根据不同温度下测得系列CPAE聚醚型破乳剂的表面张力随浓度变化的关系曲线，根据热力学函数计算公式，研究了系列CPAE聚醚型破乳剂在水溶液中胶团化过程。结果表明，系列CPAE聚醚型破乳剂在水溶液中胶团化的过程是自发进行的，存在焓熵补偿现象;随温度的升高，熵驱动力增大，补偿温度Tc均在（300±2）K;且随着CPAE分子量、分子中支链数和支链长度的增加以及EO含量的下降，CPAE在水溶液中所形成胶团的结构稳定性呈现逐渐升高的趋势。 为了研究这类新型聚醚破乳剂的破乳性能和破乳机理，我们采用瓶试法研究了系列CPAE聚醚型破乳剂对W/O型原油模拟乳状液的破乳性能，结果表明，在破乳剂用量100mg/L、破乳温度40℃、破乳时间120min的条件下，原油脱水率均在95%以上;且相同条件下，三嵌段CPAE破乳剂的破乳性能优于两嵌段CPAE破乳剂。同时，采用单滴法通过测定液膜强度、液膜的排液时间和半生命周期等参数的变化研究了系列CPAE聚醚型破乳剂的破乳机理以及乳状液组分对其破乳动力学参数的影响，结果表明，随着CPAE浓度的增加及EO质量分数的降低，其液膜排液时间缩短，液膜的半生命期缩短、液膜的破裂速率常数变大，这些动力学参数的变化规律与破乳性能变化规律一致。乳状液中三元组分对系列CPAE聚醚型破乳剂的破乳动力学参数均有较大的影响，且影响规律差别较大。通过本论文的系统研究，为这类新型的腰果酚胺型聚醚破乳剂的应用奠定理论基础。