离子乳化剂对乳化沥青稳定性影响的分子模拟

为探究不同离子乳化剂对乳化沥青稳定性产生的不同影响,基于分子动力学模拟,利用Materials Studio软件构建“沥青-乳化剂-水-乳化剂-沥青”双层模型结构,模拟含不同离子乳化剂分子的乳化沥青体系,对比研究阴（SDS）/阳（CTAC）离子乳化剂对乳化沥青稳定性的影响. 对比加入不同乳化剂分子后,沥青乳液的相对浓度分布、界面膜厚度、界面形成能以及静电势（ESP）的变化,分析乳化沥青的稳定性. 结果表明,相较于加入CTAC乳化剂的沥青乳液,SDS乳化剂更能增大沥青与水之间界面层的厚度,减小两相的界面张力,提高乳化沥青的稳定性;从静电势角度分析,相较于CTAC乳化剂,SDS乳化剂分子烷烃链的静电势极大值更大,更易与静电势为负值的原子相结合. 因此,加入SDS乳化剂的乳化沥青,其整体稳定性能要优于加入CTAC乳化剂的乳化沥青.     

辽河稠油组分间相互作用对油水界面张力的影响

考察了辽河稠油脱沥青质油、胶质、沥青质及胶质与沥青质混合物对水包稠油乳状液油水界面张力的影响。结果表明：在不同的水包稠油乳状液体系中，辽河脱沥青质油中饱和分、芳香分的存在能够促进胶质与乳化剂的相互作用，降低体系的油水界面张力；辽河胶质与沥青质两者之间相互作用较弱，对油水界面张力影响很小；沥青质的界面活性高于胶质和脱沥青质油，在水包稠油乳状液的形成过程中，沥青质起主要稳定作用；具有高芳碳率、低烷基碳率、高芳香环缩合程度的组分在水包稠油乳状液中界面活性较高。     

三元组分对弱碱三元复合驱模拟乳状液乳化稳定性的影响

考察弱碱三元组分对大庆油田石油磺酸盐三元复合驱模拟乳状液的乳化稳定动力学参数、界面黏弹性、扩散双电层Zeta电位等稳定参数的影响,研究三元组分对弱碱石油磺酸盐三元复合驱模拟乳状液乳化稳定性的影响规律。结果表明:表面活性剂的两亲性使其吸附于油水界面,质量分数的增加使其形成的油水界面膜稳定性增强,当表面活性剂质量分数高于0.1%时,形成的模拟原油采出液稳定较高,破乳较难;弱碱碳酸钠在三元复合体系起着双重作用,当碳酸钠质量分数小于0.8%时,碳酸钠主要与原油中的酸性物质生成表面活性物质,增加油水界面膜的强度,提高模拟乳状液乳化的稳定性,当碳酸钠质量分数大于0.8%时,碳酸钠的主要作用是中和表面活性剂分子在油水界面膜上的表面电荷,压缩油水界面扩散双电层,降低模拟乳状液的稳定性;聚合物主要是改善油水界面膜的黏弹性,其质量浓度的增加可使吸附在油水界面的有效分子数增多,油水界面的黏弹性增大,从而增强模拟乳状液的稳定性。     

阴离子乳化沥青稳定性与油水界面张力的关系

采用旋转滴界面张力法和残留物含量差值法考察阴离子乳化剂、助剂和皂液pH值等对皂液-沥青甲苯模拟油界面张力和乳化沥青贮存稳定性的影响。结果表明:乳化剂、助剂和皂液pH值等对油水界面张力和贮存稳定性的影响规律是一致的,两者呈现出较好的相关性;随着乳化剂和羧甲基纤维钠用量的增加,油水界面张力降低,贮存稳定性变好;随着皂液pH值的升高,界面张力和贮存稳定性分别呈现出变小和变好的趋势,在pH=11时,界面张力值最小,贮存稳定性最好;随着缔合型增稠剂T用量的增加,油水界面张力先增加后减小,贮存稳定性先变差后变好,两者最后都趋于稳定;乳化剂和助剂对油水界面张力和贮存稳定性的影响的由大到小顺序为乳化剂SD-2、缔合型增稠剂T、羧甲基纤维素钠。     

沥青乳化剂及沥青乳液性能研究

测定了 4种沥青乳化剂的临界胶束浓度、临界胶束浓度下的表面张力以及沥青乳液的油水界面张力和 ζ电位。考察了胜华 10 0 # 道路沥青的最佳乳化工艺条件以及水中阴、阳离子对油水界面 ζ电位的影响。研究结果表明 ,乳化剂的性质是决定乳化效果及沥青乳液基本性质的主要因素 ,乳化剂水溶液 pH值对乳化效果的影响比乳化剂浓度和乳化温度的影响大。乳化沥青油水界面张力越低 ,ζ电位越高 ,乳状液的稳定性越好     

乳化沥青干燥过程的影响因素

基于乳液干燥成膜理论研究乳化沥青干燥过程,分析干燥过程的影响因素,探讨乳化沥青干燥过程与稳定性之间的关联关系。结果表明:乳化剂掺量和皂液p H值对乳化沥青的干燥过程影响较小,而干燥温度和试样厚度对干燥过程影响较大;厚度10 mm的乳化沥青试样与厚度3 mm试样初始干燥速率相近,但3 mm试样干燥至水分临界状态体积分数(φ_m)的时间是10 mm试样的1.2倍;60℃时乳化沥青试样初始干燥速率约为30℃时的4.2倍,而干燥至φ_m的时间只需30℃时的约1/4;乳化沥青1 d贮存稳定性越差,平均粒径越大,zeta电位越小,水分临界状态体积分数φ_m越小,表明乳化沥青越不稳定,越容易破乳,相同条件下水分干燥的越充分。     

水包稠油乳状液中稠油极性组分与乳化剂的相互作用研究

采用吸附色谱法分离孤岛和辽河稠油,得到了胶质和沥青质组分.以甲苯、正十二烷为模拟油,添加稠油极性组分和乳化剂十二烷基苯磺酸钠,分别考察了稠油极性组分和乳化剂添加前后体系界面张力的变化以及pH值对体系界面张力的影响.结果表明,稠油极性组分与乳化剂间存在相互作用,其相互作用程度取决于稠油极性组分自身的界面活性,界面活性越强,相互作用程度越强.加入乳化剂前稠油极性组分在碱性条件下界面张力较低,加入乳化剂后体系在强酸性条件下界面张力较低,在中性和弱酸弱碱条件下稠油极性组分与乳化剂之间表现出较强的协同作用.     

一种新型蒸汽驱封窜剂-乳化树脂

蒸汽窜是制约热采提高稠油采收率的关键问题。研制了一种新型蒸汽驱封窜剂——乳化树脂;该乳化树脂是利用复配表面活性剂溶液和沥青树脂(软化点48℃),通过胶体磨配制而成的。室内实验结果表明,乳化树脂稳定性与乳化剂的界面活性具有较强的对应关系;乳化剂油水界面张力越低,乳化液滴粒径越小,油水界面越清晰,乳液越稳定。纳米SiO_2粒子对表面活性剂的乳化树脂能力具有显著的增效作用;无机盐对乳化树脂的稳定性具有不利的影响。乳化树脂液滴在无机盐溶液中的Zeta电位绝对值越小,乳化树脂稳定性越差。乳化树脂具有良好的剪切变稀性能,有利于乳化树脂注入地层;同时,乳化树脂能够明显改善不同渗透率地层的蒸汽分流率,对高渗通道具有显著的封堵作用;且对蒸汽的耐冲刷能力优异。由此可见,乳化树脂是一种值得推广使用的稠油热采封窜剂。明确了乳化树脂的稳定性、注入性、封堵性等基本性能,可为今后的现场应用提供理论参考和支持。     

水包稠油乳状液中稠油极性组分与乳化剂的相互作用研究

采用吸附色谱法分离孤岛和辽河稠油，得到了胶质和沥青质组分。以甲苯、正十二烷为模拟油，添加稠油极性组分和乳化剂十二烷基苯磺酸钠，分别考察了稠油极性组分和乳化剂添加前后体系界面张力的变化以及pH值对体系界面张力的影响。结果表明，稠油极性组分与乳化剂间存在相互作用，其相互作用程度取决于稠油极性组分自身的界面活性，界面活性越强，相互作用程度越强。加入乳化剂前稠油极性组分在碱性条件下界面张力较低，加入乳化剂后体系在强酸性条件下界面张力较低，在中性和弱酸弱碱条件下稠油极性组分与乳化剂之间表现出较强的协同作用。     

星形高分子在油水界面吸附的动态Monte Carlo模拟

用动态M onte Carlo方法,模拟了星形高分子在油水界面的吸附过程,得到了星形高分子在油水界面吸附过程中的一些动态和静态性质,如界面上吸附的高分子数、界面膜厚度、油水界面张力以及体系达到平衡所需要的时间等。研究表明:星形高分子在界面上吸附的数目由其结构和在系统中的浓度决定;星形高分子形成的界面膜是不对称的,其厚度由分子结构和浓度共同决定;系统达到平衡所需要的时间不仅与分子的浓度有关,还与其结构有关;星形高分子的支链长度越长,表面活性越大;臂数越多,表面活性越小。     

乳胶基质体系油-水界面张力实验

 采用接触角张力仪测定乳胶基质体系油-水两相的界面张力。实验研究了温度对碳质燃料、乳化剂的表面张力的影响,以及乳化剂对乳胶基质中油-水界面张力的影响,结果表明,随着温度升高,碳质燃料、乳化剂的表面张力降低;而随着乳化剂质量分数的增加,油-水界面张力首先显著下降,随后趋向恒定值;乳胶基质体系中加入不同的乳化剂,高分子乳化剂形成的体系界面张力值相对较高。     

系列芳香烃在土壤中洗脱规律的分子动力学模拟

以十六烷基间二甲苯磺酸钠为表面活性剂, 分别以苯、 萘、 菲、 芘为芳香烃相, 采用全原子分子动力学模拟方法, 研究芳香烃相改变对芳香烃/水界面性质的影响, 并分析界面厚度、 界面生成能、 界面张力、 表面活性剂分子与芳香烃分子间的径向分布函数和配位数以及芳香烃相与水相的扩散系数. 结果表明: 当芳香烃相为菲时, 界面厚度、 界面生成能和配位数最大； 界面张力及芳香烃相与水相的扩散系数最小, 具有较好的增溶和相容性, 但洗脱速率最慢.     

分子沉积膜驱剂在原油/水中的分配及油水界面张力

考察了pH值、温度和时间对分子沉积膜驱剂在大庆原油和孤岛原油/水中的分配及油水界面张力的影响。结果表明,pH值增加,分子沉积膜驱剂在油水相中的分配系数增加,界面张力降低,但总体上分配系数较低;温度升高,分子沉积膜驱剂在原油/水中的分配系数和界面张力均有所降低;在约196h后,分子沉积膜驱剂在原油/水中的分配达到平衡。分子沉积膜驱剂向界面扩散和吸附的动力学过程缓慢;随着时间的增加,分子沉积膜驱剂溶液与孤岛原油界面张力先迅速降低后缓慢降低,并没有出现象表面活性剂那样的低界面张力;NaCl浓度对油水界面张力的影响不大;分子沉积膜驱剂在孤岛原油中的溶解度大于在大庆原油中的溶解度,且相同条件下的界面张力更低。     

国产食用乳化剂Tween60对甜橙油—水界面性质的影响

本文研究了国产食用乳化剂Tween60对甜橙油—水界面性质的影响。测定了Tween60水溶液在不同浓度、不同pH值及不同的电解质(NaCl)浓度时,油—水两相间界面张力的变化,发现了一些影响界面张力的因素。当水溶液中Tween60的浓度是5.3%时,界面张力最小。同时,文中还讨论了Tween60分子在界面处的吸附作用机理,得到了一些很有意义的结论。     

丙烯酰胺—丙烯酸反相乳状液稳定性研究

详细讨论了复合乳化剂体系、亲水亲油平衡值(HLB值)、油水相比例、乳化温度和乳化速度等对丙烯酰胺—丙烯酸反相乳状液稳定性的影响,得到了能使乳状液稳定的条件,为进一步探讨乳状液的稳定机理提供了参考。     

3种新型双阳离子型沥青乳化剂的合成及其表征

采用N-氢化牛脂基-1,3-丙撑二胺、丙烯酸甲酯和氯乙酸钠(由氢氧化钠和氯乙酸制备)为原料,合成出3种双阳离子型沥青乳化剂.通过红外光谱、核磁共振和元素分析验证了合成的双阳离子型沥青乳化剂化学结构.这3种双阳离子型沥青乳化剂对重交90号(AH-90)沥青具有良好的乳化能力,乳化沥青有良好的储存稳定性,归属于中裂型、慢裂型沥青乳化剂.中裂型沥青乳化剂适用于粘层、雾封层和无溶剂冷拌以及用于沥青再回收利用和沥青路面基层稳定的施工.慢裂型沥青乳化剂可广泛应用于稀浆封层和微表处等施工.     

壬基酚聚氧乙烯醚型阳离子沥青乳化剂的合成及在线红外光谱研究

以壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)、三乙胺和环氧氯丙烷为原料,反应合成出新型N-(3-壬基酚聚氧乙烯醚(10)-2-羟基)丙基-N,N,N-三乙基氯化铵阳离子沥青乳化剂.确定最佳反应条件为:反应时间8 h,反应温度70℃,Na OH与NP-10的摩尔比1.0,环氧氯丙烷与NP-10的摩尔比1.2,三乙胺与NP-10的摩尔比1.2.在最佳工艺条件下产物收率可达48.72%.采用红外光谱(FTIR)对产物结构进行了鉴定.采用在线红外光谱(online FTIR)手段对反应进程进行跟踪,检测出生成了中间体.基于相关实验数据,合理地提出了反应机理.产物的临界胶束浓度(CMC)为1.19×10-3mol/L,该数值较小,在CMC下的表面张力为40.13 m N/m.该乳化剂对沥青的乳化能力良好,得到的乳化沥青有良好的储存稳定性,归属于慢裂型产品.