霍达
毕业时间：2021年6月（硕士）
毕业去向：中国石油石油化工研究院
导师：黄海燕 副教授 史权 教授
学科专业：化学工程与技术
研究方向：石油与天然气化学
学位论文题目
新疆原油中钙的赋存形态及有机钙化合物分子组成
Speciation of Calcium species and the Molecular Composition of Organic Calcium Compounds in Xinjiang Crude Oil
论文摘要
部分原油中钙含量高，对原油的生产和加工带来许多问题，如采油管道堵塞、催化剂中毒失活、床层压降增加等。原油中钙的存在形态包括无机钙和有机钙，由于缺乏有效分析手段，目前对原油中有机钙的化学组成认识不足。本论文选取新疆及辽河稠油作为研究对象，研究钙在原油中的存在形态，分析了原油中有机钙化合物的含量，利用傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）对有机含钙化合物分子组成进行了详细的表征分析。
通过碱改硅胶萃取法分离原油中的环烷酸及脱酸油，在模拟地层条件下设计油水混合实验验证了原油中的有机含钙化合物主要是环烷酸钙。利用环烷酸钙具有表面活性的性质，建立一种通过原油乳化分离原油中的环烷酸钙与环烷酸的方法，将该方法应用于新疆原油中环烷酸钙的分离，得到新疆原油中环烷酸钙的钙含量占总钙含量的80%。
基于FT-ICR MS技术，利用电喷雾电离，分析了新疆原油中环烷酸钙的分子组成。环烷酸钙主要分为一元环烷酸钙和二元环烷酸钙两类，一元环烷酸钙分子等效双键（DBE）分布范围为1~6，对应0~5个饱和环的一元环烷酸钙，碳数范围在15~40之间。二元环烷酸钙分子的DBE为2~6，对应0~4个饱和环的二元环烷酸钙。
对比新疆原油环烷酸与环烷酸钙的分子组成分布发现，在一元羧酸及二元羧酸存在的条件下，钙离子优先与二元羧酸相结合，当只有一元或二元羧酸存在时，钙离子与环烷酸相结合形成环烷酸钙，经高分辨质谱表征后发现所形成的环烷酸钙与环烷酸在分子组成上并不具有差异性。这表明钙离子与环烷酸结合时对环烷酸的分子组成不具有选择性。另外，这两种环烷酸钙在原油脱钙后依然大量存在，表明了在现有原油脱钙工艺条件下，一元环烷酸钙与二元环烷钙均难以脱除。环烷酸的分子组成差异不是影响环烷酸钙难以脱除的主要原因。
论文取得的对原油中含钙化合物分子组成的认识，为原油加工过程中脱钙工艺的设计与优化提供了理论指导。
关键词：环烷酸钙；油水混合实验；原油乳化实验；FT-ICR MS；分子组成
发表学术论文
[1]Huo D, Wu J, Li H, Huang H, Chung KH, Shi Q. Calcium in crude oil: A review. Petrol Sci Technol 2022;40(23):2861–76
https://doi.org/10.1080/10916466.2022.2050387[2]Li H, Li S, Wu J, Huo D, Zhang Y, Shi Q. Molecular characterization of naphthenic acids and naphthenates in the oil sludge: A case study in bohai basin, china. Energy Fuels 2022;36(24):14907–12
https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.2c03329[3]Zheng F, Wang YB, Huo D, Wang CY, Cao Q, He J, Shi Q. Morphology study of nickel and vanadium in asphaltenes via hydropyrolysis. Ranliao Huaxue Xuebao J Fuel Chem Technol 2023;51(10):1383–8
https://doi.org/10.1016/s1872-5813(21)60333-0