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一、 必要性隨著對石油開采程度的加深，原油變稠、變重已成為世界性不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。我國老油田都已進入高含水開發(fā)期，綜合含水率已超過80%。我國有豐富的稠油資源，是繼美國、加拿大和委內(nèi)瑞拉之后的世界第四大稠油生產(chǎn)國。重點分布在勝利、遼河、河南、新疆等油田。新增探明儲量中的低滲透與稠油所占比例也逐年加大，油田挖潛效果變差，采油與集輸成本上升，原油加工困難。我國工業(yè)化步伐的加快，從國際石油市場進口原油比例將迅速增加，而這些進口原油大多是粘稠、超稠原油。可以說我國原油的高粘度、高含水、高含硫量是原油生產(chǎn)、運輸、加工中遇到的三個重要問題。由于原油是一種含有膠質(zhì)、石蠟和瀝青質(zhì)等多種組分的復(fù)雜烴類混合物，在溫度降低時蠟晶會析出，隨著溫度不斷下降，蠟晶逐漸增多，最終形成三維網(wǎng)狀結(jié)晶而失去流動性。在原油輸送及加工中，降低原油的粘度具有特別重要的意義，它能降低原油輸送成本，節(jié)約能耗，防止設(shè)備、管路堵塞，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益等。易凝高粘原油包括含蠟量較高的石蠟基原油(含蠟原油)以及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高、密度較大的重質(zhì)原油(稠油)。大慶、勝利、中原、南海等我國主要油田生產(chǎn)的原油大多為高含蠟原油，勝利、遼河、新疆、渤海等油田有大量的稠油，新近發(fā)現(xiàn)的億噸級渤海蓬萊油田也是稠油油田。我國所產(chǎn)原油80%以上為凝點較高的含蠟原油和粘稠的重質(zhì)原油(稠油)，其加工后將會產(chǎn)生較多的重質(zhì)油（渣油、燃料油等），這些重質(zhì)油的資源化利用是煉油工業(yè)普遍遇到的問題，使得煉廠對重質(zhì)油進行降粘、輕質(zhì)化處理的集成技術(shù)及裝備的研制開發(fā)將有較大的需求。 石油的大量使用，開采程度的不斷加深，使原油變稠、變重已成為世界性不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。部分區(qū)塊的特稠油外輸極為困難，為了降低原油輸送管路的摩阻損失，必須采取有效的降粘措施。超聲波降粘技術(shù)是近幾年來迅速發(fā)展起來的一種原油輸送與加工的共性新技術(shù)。二、 主要研究內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵和創(chuàng)新點目前，為運輸、加工重質(zhì)油而改質(zhì)的方法都基于一個思想，即將原油中大分子的C-C鍵斷裂，使重油中的組分輕質(zhì)化；或改變重油中瀝青烯(asphaltene)等大分子的簇狀(cluster)結(jié)構(gòu)成均勻、分散結(jié)構(gòu)，從而降低黏度。降黏改質(zhì)的方法：一類是化學(xué)改質(zhì)方法，將原油催化裂化或添加降凝劑；另一類是物理改質(zhì)方法，通過加熱、電場、磁場、超聲處理。然而，化學(xué)法存在工藝復(fù)雜、能耗高及對原油的二次污染等問題；加熱法成本高、效益低，電場或磁場處理方法的降黏效果不是很理想，且設(shè)備笨重。近年來，用超聲強化原油降黏及輕質(zhì)化來改善含蠟原油流變性及超聲原油預(yù)裂解的改性技術(shù)已經(jīng)越來越受重視，有望成為原油降黏及輕質(zhì)化新技術(shù)。主要集中在超聲物理及化學(xué)效應(yīng)降黏。超聲物理效應(yīng)降黏分為乳化降黏及非乳化降黏，主要目的是提高開采效率，減少管輸成本。超聲化學(xué)效應(yīng)降黏包括超聲作用在含水的原油體系中，會形成自由基反應(yīng)，使得重組分可能裂化變成輕組分，從而使重油黏度下降，但降低輻度比較小。而在無水原油體系中，低溫條件下其空化裂化引起組分變化更小，從而表觀黏度基本不變或下降較少，溫度較高時裂化會有所增加，黏度降低。一般而言，原油中都含有蠟、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)高分子聚合物。在超聲波作用下，超聲空化產(chǎn)生的高溫、高壓、強大機械沖擊力及高速微射流能使原油中長鏈石蠟烴分子、瀝青質(zhì)分子斷裂，分子量減小，從而降低原油粘度，降低蠟的熔點，有利于油氣開采、運輸與加工，實驗表明：頻率為20kHz時，在10-100kW?m-2的強聲場作用下，粘度可下降30%左右。前蘇聯(lián)有人曾做過超聲波防止原油結(jié)蠟的試驗，試驗表明，在超聲場內(nèi)，比蠟溶點低得多的溫度就可使純蠟完全溶解在原油中，防蠟、脫蠟效果較好。我國山東石油大學(xué)閆向宏及嚴枳培也曾做過超聲波處理稠油的實驗，結(jié)果表明，20ml的稠油經(jīng)超聲波處理2min后，其粘度降低24%。Shedid認為超聲輻照減小了瀝青烯的簇(cluster)結(jié)構(gòu)的尺寸，從而減小了瀝青烯的沉積趨勢，也減小了原油的粘度。加拿大研究者利用超聲波處理降低瀝青的粘度，對于粘度為221256mPa.s的單純?yōu)r青體系，超聲處理30min，降粘12.7％。美國南加州大學(xué)Teh Dunn等在常溫常壓下，利用超聲空化作用，使用California coastal asphaltene為實驗原料，采用還原劑氫硼化鈉(Sodium Borohydride)在水或重水體系中提供氫源進行烴轉(zhuǎn)化實驗，經(jīng)MNR分析，脫氫24％、裂解16％。該研究認為烴轉(zhuǎn)化是自由基反應(yīng)(NaBH4+2H2O→4H2+NaBO2，H2→2H*)，并提出當超聲能量施加在微小空化泡環(huán)境內(nèi)，產(chǎn)生數(shù)千K的高溫及上百大氣壓的高壓，致使同時發(fā)生重組分鍵的熱斷裂與產(chǎn)生自由基，產(chǎn)生烴轉(zhuǎn)化過程(裂解、脫氫重整、脫氫環(huán)化與異構(gòu)化)。另外，孫仁遠等做了稠油超聲波降粘的試驗研究。李兆敏、董賢勇等對勝利淺海原因做了降粘實驗研究，認為溫度是影響原油粘度最大的因素，溫度越高，超聲波作用降粘效果越不明顯；溫度越低，降粘效果越明顯。武繼輝[ ]研究了超聲波對原油粘度影響，認為超聲波處理可以明顯降低原油的粘度,降粘幅度可達50%以上。程亮、戴樹高等的綜述均認為超聲降粘是一種發(fā)展中的稠油降粘新技術(shù)。Poosekar等認為低頻超聲能夠降低原油的粘度。Mironov, M.A等人為，超聲作用在管道內(nèi)的稠油時，存在一個振幅的閾值。調(diào)節(jié)環(huán)境溫度、管徑、油品類型都能夠使此振幅閾值成倍減少。張永發(fā)研究了超聲對原油粘度的影響、以及原油中聲衰減的規(guī)律。陳振林的專利涉及一種基于聲、光、電聯(lián)合作用的開采稠油的裝置。最適用于水平井條件下的油藏開采。Joseph Ady A.的專利將超聲裝置用于油井，目的是使油降粘，便于開采。Huffman等的專利將電磁場和超聲場結(jié)合起來，用于油井。超聲降黏的主要理論有三種：①超聲乳化作用，它可將原油形成水包油(O/W)型乳狀液，將油與油及油與壁之間的摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)樗c水及水與壁之間的摩擦，從而大幅度降低原油的表觀黏度。超聲強化降凝劑、降黏劑的作用，主要是利用超聲強化傳質(zhì)、減少表面活性劑用量；②超聲熱效應(yīng)，超聲在重油中傳播，部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，使稠油的溫度升高，從而使稠油降黏；③超聲空化，它主要使重油中大分子裂解，從而使重油組分輕質(zhì)化并降低黏度，可能增加輕油的產(chǎn)量。超聲空化同時改變重油中瀝青烯等大分子的簇狀結(jié)構(gòu)成均勻、分散結(jié)構(gòu)，從而降低重油黏度。超聲處理改質(zhì)原油具有能耗低、設(shè)備簡單、處理周期短等優(yōu)點。雖然國內(nèi)外已對超聲降粘的機理及應(yīng)用均進行了一定的研究，但這些研究主要是討論超聲頻率及強度對原油粘度的影響，并未深入研究超聲及聲空化對原油內(nèi)部組成、結(jié)構(gòu)及原油組分分子鍵裂解等的影響。如何進一步提高改質(zhì)效果，其中超聲條件、環(huán)境條件、原油組成、還原劑、添加劑、氫源等對原油超聲改質(zhì)的影響；改質(zhì)油品的穩(wěn)定性，處理過程的動力學(xué)研究，優(yōu)化工藝，提高改質(zhì)效率，降低成本和能耗等仍有許多問題需要解決。對于超聲波降粘的機理和規(guī)律尚缺乏足夠的認識，這影響了超聲波降粘技術(shù)的實際應(yīng)用。針對以上介紹，給出如下主要研究內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵和創(chuàng)新點研究內(nèi)容：1. 原油靜態(tài)超聲波處理降粘室內(nèi)試驗，進行超聲強化原油降粘原理研究，重點超聲空化對蠟、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)高分子聚合物的作用； 2. 超聲降粘原油組成、物性變化及其穩(wěn)定性研究；3. 研究影響超聲波處理效果主要因素（主要內(nèi)容為超聲聲場、頻率及強度與流體流動、處理時間、處理溫度等工藝條件的優(yōu)化對稠油粘度的影響靜態(tài)實驗）；4. 進行現(xiàn)場超聲波降粘試驗，研究連續(xù)超聲原油降粘的影響因素與降粘效果驗證；5. 超聲處理的原油輸送過程模擬、實驗研究及技術(shù)經(jīng)濟評估。技術(shù)關(guān)鍵1、工藝流程合成與條件的優(yōu)化。2、超聲波反應(yīng)器聲場結(jié)構(gòu)及聲學(xué)參數(shù)的確定。3、超聲降粘處理大功率成套設(shè)備的開發(fā)與放大規(guī)律的獲得。創(chuàng)新性：對原油超聲降粘技術(shù)的研究成功，可改進原油的流動性，降低原油的粘度，確保在現(xiàn)有輸送條件下，使聯(lián)合站外輸溫度得到有效控制，輸送泵在額定揚程之內(nèi)安全輸送，確保裝置的安全、節(jié)能、高效運行，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的原油降粘外輸工藝技術(shù)。原油品質(zhì)的多樣化及市場要求，使得煉廠對重質(zhì)油進行降粘、輕質(zhì)化的集成技術(shù)及裝備的研制開發(fā)將有較大的需求，將原油超聲改質(zhì)預(yù)處理，達到降粘、增加輕組分，有利于原油煉制，具有廣闊的應(yīng)用前景。利用系統(tǒng)工程的方法進行重油改質(zhì)工藝流程的合成與優(yōu)化，是一種新的工業(yè)技術(shù)研發(fā)方法。目前國外僅有少量重汽油及油田稠油超聲降粘、改質(zhì)專利，有關(guān)本項技術(shù)工業(yè)化綜合研究及集成裝備的開發(fā)國內(nèi)外少有成果發(fā)表。本項目研究結(jié)果可直接用于工業(yè)化開發(fā)，將形成具有自主創(chuàng)新與知識產(chǎn)權(quán)的原油采輸及煉油加工的新裝備與共性新技術(shù)，有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。至少可申報重質(zhì)油降粘改質(zhì)改質(zhì)技術(shù)及反應(yīng)處理設(shè)備專利各一項。三、 研究基礎(chǔ)我所對于該項技術(shù)綜合集成的研究及裝備和處理系統(tǒng)的開發(fā)已進行了較長時間的研究，已發(fā)表相關(guān)文獻和獲得發(fā)明專利授權(quán)。嘗試利用系統(tǒng)工程的方法進行原油改質(zhì)工藝流程的合成與優(yōu)化，形成具有自主創(chuàng)新的煉油加工新技術(shù)。南京工業(yè)大學(xué)超聲研究所研究表明，江漢油田重油經(jīng)超聲降粘處理后，粘度一般可下降25％。如使用降粘劑的話，可減少助劑用量，降低稠油降粘降凝的生產(chǎn)成本。經(jīng)實驗室試驗并結(jié)合熱學(xué)及流體力學(xué)模擬計算，得到如下結(jié)論，即經(jīng)105℃超聲處理后，在相同條件原油管道輸送過程中，油溫由進口105℃降到出口60℃時，其降粘率由10%變化到40%，即整個輸送管路的平均降粘率約為25%，輸送能耗也將比無超聲處理的要下降25%左右。若經(jīng)90℃超聲處理后，在相同條件原油管道輸送過程中，油溫由進口90℃降到出口60℃時，其降粘率由11.76%變化到37.5%，即整個輸送管路的平均降粘率約為24.63%，輸送能耗也比無超聲處理的要下降25%左右?，F(xiàn)需要與企業(yè)合作完成中試或工業(yè)化試驗驗證。我們的前期實驗研究表明超聲波對重質(zhì)油具有降低粘度的作用，超聲還可作為原油改質(zhì)處理(降粘、輕質(zhì)化)的一項新手段[28,29,30]，可知渣油在超聲作用下發(fā)生的變化。當反應(yīng)溫度從260 ℃升至400 ℃時，超聲作用后降黏率由32％增加至63％，無超聲作用的降黏率由11％增至34％，但其增加幅度卻小于超聲作用的增加幅度，可認為該過程存在熱裂化之外，同時也有空化裂化作用，兩者影響都比較大，使得其降黏率升高，還使渣油中500℃前組分含量增加了1.0％，凝點下降了1℃。另外研究還發(fā)現(xiàn)在超聲強化作用下，可使降凝降粘劑與乳化劑更均勻分散，減少試劑用量，提高降粘效果，使原油乳液更穩(wěn)定，達到延長原油穩(wěn)定時間的結(jié)果。以上實驗結(jié)果的降粘原因有待進一步研究，但超聲降粘的效果還是顯著的。課題組依靠自身良好的工作基礎(chǔ)，通過技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)備開發(fā)和系統(tǒng)集成，努力實現(xiàn)改善原油輸送及煉制加工過程、提高石油利用率、為石油工業(yè)的發(fā)展發(fā)揮作用。

目前我國鍛造行業(yè)的主導(dǎo)設(shè)備仍以蒸空鍛錘為主，據(jù)統(tǒng)計現(xiàn)役蒸空鍛錘有2300多臺，這些設(shè)備大部分是三、四十年代設(shè)計，五、六十年代制造，結(jié)構(gòu)落后，設(shè)備老化，能源利用率極低，錘頭動能只能達到燃料熱能的0.5％～2％。由于設(shè)備的老化造成效率低下，污染等公害嚴重，工人的工作環(huán)境很差。電液錘是蒸空錘換代產(chǎn)品，它不僅能很好地滿足各種工藝和生產(chǎn)要求，而且可將能源利用率提高到20％左右，消滅鍋爐燒煤造成的系列污染公害，提高設(shè)備的工作效率，改善工人的工作環(huán)境，減小司錘的勞動強度。 北京理工大學(xué)是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的泵蓄能器組合傳動、單桿、排油打電液錘驅(qū)動頭的原始發(fā)明單位，該驅(qū)動頭包含一項發(fā)明專利、三項實用新型專利。該技術(shù)九一年獲部級科技進步一等獎，九二年獲國家科技進步二等獎，這是目前國內(nèi)蒸空錘改電液錘技術(shù)的最高獎。該技術(shù)已被列入《八五國家重點新技術(shù)推廣計劃》《九五國家重點新技術(shù)推廣計劃》《國家科技成果重點推廣計劃》《國家十項重點示范新技術(shù)》等。

1. 項目概述流體動壓型機械密封屬非接觸式密封，密封面被一層微米級的流體膜隔開，適用于高壓、高速和潤滑性差的介質(zhì)（氣體、沸騰液體、低溫液體等）。本項目開發(fā)了考慮流體、固體、熱三者耦合效應(yīng)的密封端面的改形設(shè)計方法，對密封端面動壓槽的幾何參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，削弱了流體膜的摩擦熱對密封性能的影響，提高了密封性能。2. 技術(shù)優(yōu)勢本項目開發(fā)的流體動壓型機械密封的改形技術(shù)具有較強的通用性，應(yīng)用范圍廣，氣體、液體密封均適用。該成果對于控制泄漏、節(jié)能減排、延長設(shè)備壽命具有重要意義。開發(fā)了配套的設(shè)計軟件，操作簡單，便于工程技術(shù)人員掌握。3. 技術(shù)水平國內(nèi)首創(chuàng)、國際先進

【項目來源】江蘇省科技廳科技興海項目“可溶性幾丁聚糖的生產(chǎn)工藝研究”，編號：BL98326。 【成果鑒定】經(jīng)江蘇省科技廳組織專家鑒定，達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。 【類    別】新輔料。 【功    用】藥用輔料（并具有促進傷口愈合抗感染）；用于廢水處理。 【主要技術(shù)指標】 1．應(yīng)用水解法有效控制脫乙酰度，并得到了不同脫乙酰度的幾丁聚糖。 2．應(yīng)用雙氧水氧化降解法將幾丁聚糖部分解聚制得可溶性幾丁聚糖，并進行了放大試驗，為工業(yè)化生產(chǎn)提供了實驗依據(jù)，該方法是一種制備低分子量可溶性幾丁聚糖簡便、有效的方法。并對合成工藝進行了優(yōu)化，工藝采用的原料價廉，反應(yīng)條件溫和，操作簡便，對工業(yè)化生產(chǎn)和推廣應(yīng)用具有重要價值。 【推廣應(yīng)用前景】近年來，幾丁聚糖已在眾多領(lǐng)域被應(yīng)用，但由于溶解性能很差，其應(yīng)用很大程度上受到限制；可溶性幾丁聚糖解決了其溶解性問題，應(yīng)用范圍得到進一步擴展。 1．由于可溶性幾丁聚糖具有良好的成膜性，可制為凝膠、膜劑、生物敷料等，在制藥領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如可制成緩釋胃漂浮片，也可將藥物與幾丁聚糖等輔料混合直接壓片，制成緩釋片。 2．以殼聚糖為成膜材料，以多孔性材料為支撐物，可制成由控釋層和藥物層組成的燒傷生物敷料，與目前常用的油紗布、動物皮、以及合成高分子材料相比，具有對人體無毒、無刺激、不過敏、透氣透濕等特點，且具有一定的抗感染和促進傷口愈合作用。 3．水溶性幾丁聚糖衍生物能有效地吸附重金屬，并可抑制細菌生長，對汞、隔、鉛和砷等有顯著的過濾作用，是高性能的重金屬離子捕集劑，可有效地除去工廠廢水中有毒的重金屬離子以及核工業(yè)廢水中的放射性核素，也可作為陰離子凝集劑使用，用于活性污泥的凝集，脫水，尤其是用于食品廠的廢水處理。 4．由于幾丁聚糖的降解性，可取代目前使用的合成高分子材料，制成可生物降解的日用品；水溶性幾丁聚糖衍生物可作為日用化妝品添加劑等。 【進展情況】已完成制備工藝、質(zhì)量標準等研究工作。  

研發(fā)階段/n內(nèi)容簡介：硫酸化多糖是指羥基上帶有硫酸根的多糖，它是抗病毒多糖中研究得最多的一類多糖。包括從植物中提取的各種硫酸化多糖、肝素、天然中性多糖的硫酸衍生物及人工合成的各種硫酸化多糖，如：硫酸葡聚糖、硫酸戊聚糖等。該課題以丙酯化魔芋葡甘低聚糖為原料，經(jīng)氯磺酸和甲酰胺酯化得到硫酸化魔芋葡甘低聚糖（HOGS）。主要從HOGS的分離純化、結(jié)構(gòu)分析和抗乙肝病毒活性三個方面進行了研究。研究結(jié)果顯示：所得硫酸化魔芋葡甘低聚糖為均一成分的低聚糖；低聚KGM經(jīng)丙酯化修飾和硫酸酯化后，糖環(huán)的C2和C3位的羥基上

? 殼聚糖改性高穩(wěn)定性絡(luò)合碘試劑——將功能性殼聚糖的改性產(chǎn)物與碘絡(luò)合，制得新型抗菌高分子抗菌劑。產(chǎn)物為溶液狀。在制備過程中對產(chǎn)物進行了進一步功能化改性，產(chǎn)物可在極短的時間內(nèi)迅速冷凍干燥成粉末狀固體（較一般的碘維酮溶液冷凍干燥時間縮短12h以上），或與其它敷料一起混合后冷凍干燥定型。在浙江省醫(yī)學(xué)科學(xué)院國家新藥安全評價研究重點實驗室進行了產(chǎn)品性能的評價工作。這類敷料有效碘含量高（＞38mg/g），可以克服目前碘伏、碘維酮等抗菌劑存在的碘絡(luò)合不穩(wěn)定的缺點(60℃溫度下加熱6h，有效碘含量降低比率

? 殼聚糖改性新型快速止血材料——以水溶性的殼聚糖衍生物為原料，通過接枝改性方法制得了新型的能夠?qū)Υ蟪鲅M行快速有效止血的材料。本材料在第三軍醫(yī)大學(xué)創(chuàng)傷、燒傷、復(fù)合傷國家重點實驗室進行了大量的性能研究。止血性能研究表明，該材料對動脈噴射狀出血具有優(yōu)異的止血性能(部分實驗數(shù)據(jù)參見表1和表2)，使用該材料后創(chuàng)面恢復(fù)情況良好，不會產(chǎn)生任何刺激作用，具有良好的生物相容性，效果明顯優(yōu)于目前常用的止血材料。

? 殼聚糖改性生物醫(yī)用高吸水性樹脂——以天然高分子材料殼聚糖及其衍生物為原料，對其進行化學(xué)改性制得了具有良好的生物可降解性和生物相容性的新型殼聚糖基高吸水性樹脂。與同類產(chǎn)品相比，我們制備的產(chǎn)品吸水倍率高（>1000g/g），耐鹽性好（在0.9%的生理鹽水中溶脹度>180g/g），吸水速率快（10min以內(nèi)可達飽和吸水率的80%以上），保水性能好（60℃下放置2h，失水率< 8%），有害單體殘留量低（丙烯酸單體殘留量< 50×10-4%），生物相

? 殼聚糖改性新型抗菌型高分子表面活性劑——通過對殼聚糖進行改性得到水溶性衍生物后，通過親油性的長鏈小分子進行接枝，制得了同時具有兩親性、抗菌性、兩性聚電解質(zhì)性、絮凝性的多功能性殼聚糖衍生物，結(jié)合殼聚糖本身所具有的良好的生物相容性和生物可降解性，該產(chǎn)物可望具有良好的應(yīng)用前景。

\成果簡介：殼聚糖改性高穩(wěn)定性絡(luò)合碘試劑——將功能性殼聚糖的改性產(chǎn)物 與碘絡(luò)合，制得新型抗菌高分子抗菌劑。產(chǎn)物為溶液狀。在制備過程中對產(chǎn) 物進行了進一步功能化改性，產(chǎn)物可在極短的時間內(nèi)迅速冷凍干燥成粉末狀 固體（較一般的碘維酮溶液冷凍干燥時間縮短 12h 以上），或與其它敷料一 起混合后冷凍干燥定型。在浙