Новости

Jul 13, 2023

Исследование влияния различных ионных жидкостей на основе

Scientific Reports Volume 13, Номер статьи: 4054 (2023) Цитировать эту статью 770 Доступов 7 Подробности Altmetric Metrics Выпадение и отложение асфальтенов считаются катастрофическими проблемами.

Том 13 научных докладов, номер статьи: 4054 (2023) Цитировать эту статью

770 Доступов

7 Альтметрика

Подробности о метриках

Осадки и отложения асфальтенов считаются катастрофическими проблемами, с которыми сталкивается нефтяная промышленность. Отложение асфальтенов в основном происходит в различных местах, таких как поровые пространства пласта, насосы, трубопроводы, ствол скважины, устье скважины, насосно-компрессорные трубы, наземные сооружения и предохранительные клапаны, вызывая эксплуатационные проблемы, производственные недостатки и огромные экономические потери. Целью данной работы является изучение влияния ряда синтезированных арилионных жидкостей (ИЖ), содержащих различные алкильные цепи, названных R8-IL, R10-IL, R12-IL и R14-IL, на температуру начала осаждения асфальтенов в сырой нефти. масло. R8-IL, R10-IL, R12-IL и R14-IL были синтезированы с высокими выходами (выход варьировался от 82 до 88%) и охарактеризованы с помощью различных инструментов анализа (FTIR, 1H ЯМР и элементный анализ). Их термогравиметрический анализ (ТГА) был исследован и показал достаточную степень стабильности. Установлено, что R8-IL (короткая алкильная цепь) имеет наибольшую стабильность, а R14-IL (длинная алкильная цепь) — наименьшую. Для изучения реакционной способности и геометрии их электронных структур были проведены квантово-химические расчеты. Кроме того, были изучены их поверхностное и межфазное натяжение. Установлено, что эффективность поверхностно-активных параметров увеличивается за счет увеличения длины алкильной цепи. Было оценено, что ИЖ задерживают точку начала осаждения асфальтенов с использованием различных методов; кинематическая вязкость и показатель преломления. Результаты двух методов показали задержку начала осаждения после добавления приготовленных ИЖ. Агрегаты асфальтенов диспергировались за счет π–π*-взаимодействий и образования водородных связей с ИЖ.

Сырая нефть по-прежнему играет значительную роль в энергетической сфере, хотя исследователи ищут другие источники энергии из-за высокого спроса1,2. Использование методов первичной и вторичной нефтеотдачи оставляет более 30% нефти неизвлеченной в порах коллекторов. Асфальтен — самый тяжелый и ароматный компонент сырой нефти; он имеет решающее значение для общих аспектов операций по добыче и переработке, поскольку его природа заключается в координации и формировании кластеров3. На вязкость сырой нефти сильно влияют асфальтены; следовательно, это затрагивает все области эксплуатации ресурсов, включая обеспечение потока, низкий уровень дистиллята и стабильность эмульсии, что приводит к проблемам смачиваемости и разделения фаз. По растворимости асфальтен нерастворим в коротких алкановых цепях и полностью растворим в ароматических соединениях, например бензоле, толуоле и ксилоле (БТХ)4. Для улучшения свойств сырой нефти были усовершенствованы различные методы ингибирования асфальтенов: технологии удаления углерода; сольвентная деасфальтизация (SDA); мягкий крекинг-растворитель-деасфальтизация (MCSD); и метод акватермолиза. Сообщается, что метод акватермолиза является наиболее эффективным методом снижения вязкости тяжелой сырой нефти, увеличения содержания насыщенных и ароматических соединений при одновременном снижении содержания смол и асфальтенов. Кроме того, он требует большого количества энергии и представляет опасность для окружающей среды5,6. Фактически, смола сырой нефти служит ингибитором асфальтенов, поскольку ее функциональные группы и алкильные цепи способны связывать асфальтены и неполярную среду7,8. Многие синтезированные химические вещества, имеющие структуру, подобную смолам, могут улучшить стабилизацию асфальтенов в системе. Большинство зарегистрированных химических веществ, которые использовались в качестве потенциальных диспергаторов асфальтенов, включают оксазолидины6, н-ариламиноспирт9, бензойную кислоту, фталевую кислоту и салициловую кислоту10. Все эти химические вещества представляют собой токсичные соединения, которые могут вызвать множество опасностей для окружающей среды. С этого момента исследователи предложили ионные жидкости (ИЛ) как новый экологически чистый класс химических веществ11,12. ИЖ вызвали значительный интерес в широком спектре промышленных применений из-за их отличительных характеристик и высокой совместимости с экологическими проблемами13. Незначительное давление пара, возможность вторичной переработки, высокая термическая стабильность, некоррозийность, высокая поверхностная активность и немного более низкая токсичность — все это подходящие свойства, позволяющие ИЖ считаться экологически предпочтительными и более устойчивыми по сравнению с обычными поверхностно-активными веществами14,15,16,17,18. Свойства ИЖ, обусловленные плохой координационной комбинацией между катионами и анионами, которая впоследствии делает возможным изменение химической структуры, позволяют им лучше работать в различных приложениях19,20; повышение нефтеотдачи21,22,23, удаление отложений, катализ, улавливание CO224, экстракция растворителем25, электрохимия, очистка природного газа26, десульфуризация, растворение сырой нефти и снижение IFT27,28. Лю и др.29 впервые сообщили об ИЖ при растворении асфальтенов, и было замечено, что наиболее эффективные ИЖ содержат сопряженные ароматические катионы и анионы с сильными акцепторами водородных связей. Между тем, Boukherissa et al. сообщили о еще одной работе. по использованию бороновых ИЖ (1-пропилбороновая кислота-3-алкилимидазолий бромид) в дисперсии асфальтенов30. Они предсказали, что фрагмент бороновой кислоты уменьшит агрегацию асфальтенов и улучшит взаимодействие между асфальтенами и ионными жидкостями. Также сообщалось, что кислый ИЖ (3-(2-карбоксибензоил)-1-метил-1Н-имидазол-3-ий хлорид) предотвращает флокуляцию асфальтенов31. Ганем и др. сообщили об эффекте IL алкилированного имидазолсульфоната в качестве эффективных диспергаторов асфальтенов7. Протонные ИЖ могут вызывать растворение асфальтенов посредством катионных взаимодействий и переноса заряда с образованием комплексов с молекулами асфальтенов. Все они пришли к выводу, что электростатическое взаимодействие и образование водородных связей способствуют предотвращению накопления асфальтенов32.