CN101407730A - 一种高性能破乳剂的制备方法 - Google Patents

一种高性能破乳剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能破乳剂的制备方法,该方法采用不同的工艺分别合成两种聚醚型破乳剂,首先制备高分子量聚醚型破乳剂,然后制备普通聚醚类破乳剂,最后采用多元羧酸进行酯化交联反应,制得高性能的破乳剂。本发明制得的高性能破乳剂可适用于油田原油的破乳脱水,具有广谱性好、用量少的优点。

Description

一种高性能破乳剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种油田原油集输脱水处理用的破乳剂及其制备方法。
背景技术
石油开采过程中经常混入水分,在原油输送之前要先经过脱水,以降低运输成本。原油中的游离水很容易分离脱除,而脱除原油中的乳化水一般则需要加入破乳剂来进行,目前国内使用的以聚醚类破乳剂为主,该类破乳剂大都是以含活泼氢化合物为起始剂,在碱金属催化剂作用下与氧化烯烃进行阴离子开环聚合反应,制得聚氧乙烯聚氧丙烯醚类破乳剂。这种工艺在制备较高分子量聚醚时副反应较多,制得的聚醚分子量比较低,破乳剂脱水效果不理想,对不同原油油品的广谱适应性差。
发明内容
为了克服现有聚醚类破乳剂存在的问题,本发明的目的是提供一种相对分子量较高、脱水效果理想、广谱性好的高性能破乳剂及其制备方法。本发明采用高效催化剂和特定工艺制备出高分子量聚醚聚醚型破乳剂,再将制备的高分子量聚醚聚醚型破乳剂与普通聚醚类破乳剂采用多元羧酸进行酯化交联反应,这样制得的破乳剂相对分子量较高、脱水效果理想、广谱性好。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种高性能破乳剂的制备方法,其特征在于:它采用多元羧酸将高分子量聚醚型破乳剂和普通聚醚类破乳剂在催化剂作用下进行交联反应得到;具体包括以下步骤:
1)制备高分子量聚醚型破乳剂:
将分子量为400的聚氧丙烯聚醚多元醇在双金属催化剂作用下与氧化丙烯反应,制备出分子量在5000-10000的聚氧丙烯聚醚多元醇,然后加入碱性催化剂,在碱性催化剂作用下与氧化乙烯反应,制备出高分子量聚醚型破乳剂;其中碱性催化剂是氢氧化钾或氢氧化钠;氧化乙烯用量占聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚多元醇重量的20%-50%。所述双金属催化剂为用于环氧化物开环聚合的双金属氰化物络合催化剂,制备聚醚时催化活性高,聚醚的不饱和度低,国内生产厂家有南通汇科聚氨酯研发有限公司、金陵石化研究院等,本发明采用南通汇科聚氨酯研发有限公司的聚醚催化剂产品。
2)制备普通聚醚类破乳剂:
以多乙烯多胺为起始剂,在碱性催化剂的存在下与氧化丙烯和氧化乙烯反应制得普通聚醚类破乳剂;催化剂为一甲胺、二甲胺、三甲胺、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或几种混合物;
3)在催化剂作用下采用多元羧酸将步骤1)制得的高分子量聚醚型破乳剂和步骤2)制得的普通聚醚类破乳剂进行交联反应,制得高性能破乳剂;其中催化剂是十二烷基苯磺酸或对甲基苯磺酸;多元羧酸是草酸或丁二酸或己二酸。
本发明中,首先制备高分子量聚醚型破乳剂:PPG400(聚氧丙烯聚醚多元醇,分子量400)在双金属催化剂作用下与氧化丙烯反应,制备分子量在5000-10000的聚氧丙烯聚醚多元醇,分子量最佳是8000,然后加入碱性催化剂,在碱性催化剂作用下与氧化乙烯反应,制备出高分子量聚醚型破乳剂,即聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚多元醇。其中碱性催化剂可以是氢氧化钾或氢氧化钠,最佳是氢氧化钾,氧化乙烯用量占聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚多元醇重量的20%-50%,最佳用量是36%。
然后制备普通聚醚类破乳剂,以多乙烯多胺为起始剂,在碱性催化剂的存在下与氧化丙烯和氧化乙烯反应制得普通聚醚类破乳剂,即多乙烯多胺类聚醚型破乳剂。催化剂为一甲胺、二甲胺、三甲胺、氢氧化钾、氢氧化钠的一种或几种混合物,催化剂最佳是氢氧化钾,为方便于应用,也可以将催化剂溶解于水中制成液体催化剂。
最后在催化剂作用下采用多元羧酸将高分子量聚醚型破乳剂和普通聚醚类破乳剂进行交联反应,制得高性能破乳剂,即目的产物。其中催化剂可以是十二烷基苯磺酸或对甲基苯磺酸,最佳是对甲基苯磺酸。多元羧酸可以是草酸、丁二酸或己二酸,最佳是丁二酸。
制备高分子量聚醚型破乳剂包括如下步骤:
①PPG400(聚氧丙烯聚醚多元醇,分子量400)加入反应器中,加热升温,控制在120~140℃抽真空2小时,加入双金属催化剂,然后通入氧化丙烯,控制温度在130~200℃,压力维持在0.3MPa以下,并使其进行充分反应,得聚醚A。其中重量比例为,PPG400占PPG400和氧化丙烯总量的4-8%,最佳是5%,氧化丙烯占PPG400和氧化丙烯总量的92-96%,最佳是95%。双金属催化剂用量为30-50ppm,以PPG400和氧化丙烯总量计,最佳是35ppm;
②以聚醚A为原料,加入碱性催化剂,加热升温,通入氧化乙烯,控制温度在120~160℃,压力维持在0.3MPa以下,并使其进行充分反应,制得高分子量聚醚型破乳剂。其中重量比例为,聚醚A占聚醚A和氧化乙烯总量的50-80%,最佳是64%。氧化乙烯占聚醚A和氧化乙烯总量的20-50%,最佳是36%。碱性催化剂用量为0.2-2%,以聚醚A和氧化乙烯总量计,碱性催化剂首选氢氧化钾,最佳用量是是0.3%。
制备普通聚醚类破乳剂步骤如下:
多乙烯多胺和碱性催化剂加入反应器中,加热升温,通入氧化丙烯,控制温度在115~165℃,压力维持在0.6MPa以下,并使其进行充分反应,真空1小时,再通入氧化乙烯,控制温度在115~165℃,压力维持在0.3MPa以下,并使其进行充分反应,制得普通聚醚类破乳剂。其中重量比例为,多乙烯多胺占多乙烯多胺、氧化丙烯和氧化乙烯总量的0.2-1%,最佳是0.5%,氧化丙烯占多乙烯多胺、氧化丙烯和氧化乙烯总量的49-79.8%,最佳是67.5%。氧化乙烯占多乙烯多胺、氧化丙烯和氧化乙烯总量的20-50%,最佳是32%。碱性催化剂用量为0.2-2%,以多乙烯多胺、氧化丙烯和氧化乙烯总量计,碱性催化剂首选氢氧化钾,最佳用量是是0.35%。
制备高性能破乳剂步骤如下:
将制备的高分子量聚醚型破乳剂和普通聚醚类破乳剂加入反应器中,加入催化剂,加热升温,控制温度在85~115℃,常压下加入多元羧酸,反应2小时,真空1小时,过程控制温度在85~115℃,经过滤后制得目的产物高性能破乳剂。其中重量比例为,高分子量聚醚型破乳剂占高分子量聚醚型破乳剂、普通聚醚类破乳剂和多元羧酸总量的55-80%,最佳是69.1%。普通聚醚类破乳剂占高分子量聚醚型破乳剂、普通聚醚类破乳剂和多元羧酸总量的18-44.5%,最佳是30%。多元羧酸占高分子量聚醚型破乳剂、普通聚醚类破乳剂和多元羧酸总量的0.5-2%,多元羧酸首选丁二酸,最佳用量是0.9%。催化剂用量为200-1200ppm,以高分子量聚醚聚醚型破乳剂、普通聚醚类破乳剂和多元羧酸总量计,催化剂首选丁二酸,最佳用量是是500ppm。
本发明将两种聚醚型破乳剂进行合成,一种通过双金属催化剂工艺合成,一种通过碱性催化剂合成,然后两种聚醚型破乳剂采用多元羧酸酯化交联,得到高性能的破乳剂,相对分子量较高,能够使原油迅速破乳脱水,脱出水质清,效果理想;而且对不同原油油品的广谱适应性好。
具体实施方式
实例1
一种高性能破乳剂的制备方法,它采用多元羧酸将高分子量聚醚型破乳剂和普通聚醚类破乳剂在催化剂作用下进行交联反应得到;具体包括以下步骤:
高分子量聚醚型破乳剂的合成:
向反应器中加入400克PPG400(聚氧丙烯聚醚多元醇,分子量400),加热升温,控制在120~140℃抽真空2小时,加入0.28克双金属催化剂,双金属催化剂采用南通汇科聚氨酯研发有限公司的聚醚催化剂产品。然后通入7600克氧化丙烯,控制温度在130~200℃,压力维持在0.3MPa以下,并使其进行充分反应。再向反应器中加入37.5克氢氧化钾,通入4500克氧化乙烯,控制温度在120~160℃,压力维持在0.3MPa以下,并使其进行充分反应,制得高分子量聚醚型破乳剂备用。
普通聚醚类破乳剂的合成:
50克多乙烯多胺和35克氢氧化钾加入反应器中,加热升温,通入6750克氧化丙烯,控制温度在115~165℃,压力维持在0.6MPa以下,并使其进行充分反应,真空1小时,再通入3200克氧化乙烯,控制温度在115~165℃,压力维持在0.3MPa以下,并使其进行充分反应,制得普通聚醚类破乳剂备用。
高性能破乳剂的合成:
将制备的高分子量聚醚型破乳剂6910克和制备的普通聚醚类破乳剂3000克加入反应器中,加入丁二酸90克,对甲苯磺酸5克,加热升温,控制温度在85~115℃,常压下加入多元羧酸,反应2小时,真空1小时,过程控制温度在85~115℃,经过滤后制得目的产物高性能破乳剂。
实例2
又一种高性能破乳剂的制备方法,它采用多元羧酸将高分子量聚醚型破乳剂和普通聚醚类破乳剂在催化剂作用下进行交联反应得到;具体包括以下步骤:
高分子量聚醚型破乳剂的合成:
向反应器中加入500克PPG400(聚氧丙烯聚醚多元醇,分子量400),加热升温,控制在120~140℃抽真空2小时,加入0.30克双金属催化剂(南通),然后通入7800克氧化丙烯,控制温度在130~200℃,压力维持在0.3MPa以下,并使其进行充分反应。再向反应器中加入38.5克氢氧化钾,通入4600克氧化乙烯,控制温度在120~160℃,压力维持在0.3MPa以下,并使其进行充分反应,制得高分子量聚醚型破乳剂备用。
普通聚醚类破乳剂的合成:
60克多乙烯多胺和40克氢氧化钾加入反应器中,加热升温,通入6800克氧化丙烯,控制温度在115~165℃,压力维持在0.6MPa以下,并使其进行充分反应,真空1小时,再通入3200克氧化乙烯,控制温度在115~165℃,压力维持在0.3MPa以下,并使其进行充分反应,制得普通聚醚类破乳剂备用。
高性能破乳剂的合成:
将制备的高分子量聚醚型破乳剂6900克和制备的普通聚醚类破乳剂3000克加入反应器中,加入丁二酸90克,对甲苯磺酸5克,加热升温,控制温度在85~115℃,常压下加入多元羧酸,反应2小时,真空1小时,过程控制温度在85~115℃,经过滤后制得目的产物高性能破乳剂。
本发明将两种聚醚型破乳剂进行合成,一种通过双金属催化剂工艺合成,一种通过碱性催化剂合成,然后两种聚醚型破乳剂采用多元羧酸酯化交联,得到高性能的破乳剂,这种高性能的破乳剂相对分子量较高,能够使原油迅速破乳脱水,脱出水质清,效果理想;而且对不同原油油品的广谱适应性好。

Claims (4)

1、一种高性能破乳剂的制备方法,其特征在于:它采用多元羧酸将高分子量聚醚型破乳剂和普通聚醚类破乳剂在催化剂作用下进行交联反应得到;具体包括以下步骤:
1)制备高分子量聚醚型破乳剂:
将分子量为400的聚氧丙烯聚醚多元醇在双金属催化剂作用下与氧化丙烯反应,制备出分子量在5000-10000的聚氧丙烯聚醚多元醇,然后加入碱性催化剂,在碱性催化剂作用下与氧化乙烯反应,制备出高分子量聚醚型破乳剂;其中碱性催化剂是氢氧化钾或氢氧化钠;氧化乙烯用量占聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚多元醇重量的20%-50%;
2)制备普通聚醚类破乳剂:
以多乙烯多胺为起始剂,在碱性催化剂的存在下与氧化丙烯和氧化乙烯反应制得普通聚醚类破乳剂;催化剂为一甲胺、二甲胺、三甲胺、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或几种混合物;
3)在催化剂作用下采用多元羧酸将步骤1)制得的高分子量聚醚型破乳剂和步骤2)制得的普通聚醚类破乳剂进行交联反应,制得高性能破乳剂;其中催化剂是十二烷基苯磺酸或对甲基苯磺酸;多元羧酸是草酸或丁二酸或己二酸。
2、根据权利要求1所述的一种高性能破乳剂的制备方法,其特征在于:制备高分子量聚醚型破乳剂步骤如下:
①将聚氧丙烯聚醚多元醇加入反应器中,加热升温,控制在120~140℃抽真空2小时,加入双金属催化剂,然后通入氧化丙烯,控制温度在130~200℃,压力维持在0.3MPa以下,并使其进行充分反应,得聚醚A;其中重量比例为,聚氧丙烯聚醚多元醇占聚氧丙烯聚醚多元醇和氧化丙烯总量的4-8%,氧化丙烯占聚氧丙烯聚醚多元醇和氧化丙烯总量的92-96%,双金属催化剂用量为聚氧丙烯聚醚多元醇和氧化丙烯总量的30-50ppm;
②以聚醚A为原料,加入碱性催化剂,加热升温,通入氧化乙烯,控制温度在120~160℃,压力维持在0.3MPa以下,并使其进行充分反应,制得高分子量聚醚型破乳剂;其中重量比例为,聚醚A占聚醚A和氧化乙烯总量的50-80%,氧化乙烯占聚醚A和氧化乙烯总量的20-50%,碱性催化剂用量为聚醚A和氧化乙烯总量的0.2-2%,碱性催化剂为氢氧化钾。
3、根据权利要求1所述的一种高性能破乳剂的制备方法,其特征在于:制备普通聚醚类破乳剂步骤如下:
多乙烯多胺和碱性催化剂加入反应器中,加热升温,通入氧化丙烯,控制温度在115~165℃,压力维持在0.6MPa以下,并使其进行充分反应,真空1小时,再通入氧化乙烯,控制温度在115~165℃,压力维持在0.3MPa以下,并使其进行充分反应,制得普通聚醚类破乳剂;其中重量比例为,多乙烯多胺占多乙烯多胺、氧化丙烯和氧化乙烯总量的0.2-1%,氧化丙烯占多乙烯多胺、氧化丙烯和氧化乙烯总量的49-79.8%,氧化乙烯占多乙烯多胺、氧化丙烯和氧化乙烯总量的20-50%,碱性催化剂用量为多乙烯多胺、氧化丙烯和氧化乙烯总量的0.2-2%,碱性催化剂为氢氧化钾。
4、根据权利要求1所述的一种高性能破乳剂的制备方法,其特征在于:制备高性能破乳剂步骤如下:
将高分子量聚醚型破乳剂和普通聚醚类破乳剂加入反应器中,加入催化剂,加热升温,控制温度在85~115℃,常压下加入多元羧酸,反应2小时,真空1小时,过程控制温度在85~115℃,经过滤后制得高性能破乳剂;其中重量比例为,高分子量聚醚型破乳剂占高分子量聚醚型破乳剂、普通聚醚类破乳剂和多元羧酸总量的55-80%,普通聚醚类破乳剂占高分子量聚醚型破乳剂、普通聚醚类破乳剂和多元羧酸总量的18-44.5%,多元羧酸占高分子量聚醚型破乳剂、普通聚醚类破乳剂和多元羧酸总量的0.5-2%;多元羧酸是丁二酸;催化剂用量为高分子量聚醚型破乳剂、普通聚醚类破乳剂和多元羧酸总量的200-1200ppm;催化剂为丁二酸。
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