CN102311602A - 硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂及其制法。本发明的破乳剂通过连续滴加亲水单体和疏水单体的乳液聚合反应进行制备。制备该破乳剂的原料重量组份为硅溶胶1~6%，含功能基团-COOH、-CONH₂和-OH并且有双键的功能单体为0.5~2%、丙烯酸酯为20~50%、引发剂0.1~3%、混合表面活性剂0.5~2%、浓氨水0.5~5%，其余为水。本发明制得的破乳剂具有良好的亲水亲油性、使用范围宽、破乳效果好，适用于对原油乳状液的破乳。

Description

硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂及其制法

技术领域

本发明涉及一种破乳剂及其制法，具体地说是一种硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂及其制法。

背景技术

随着原油开采的不断进行，采油技术的不断开发和应用，原油乳状液变得更加稳定，油田采出的大部分原油是以油水乳状液形式开采出来的，原油含水率逐年增加，这就加重了乳化原油破乳脱水的任务。目前，国内外研究的破乳剂从化学类型上看，主要以非离子的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物为主，只是起始剂的种类不同而已，这种结构的破乳剂适应性较差，特别是低温破乳效果不尽人意。近年来，非聚醚类原油破乳剂的研究引起了普遍关注，发展势头较好，改变了单一聚醚破乳剂的格局。美国专利US6080794、US5472617和US5100582，中国专利公开号CN1883740A，都相继报道了丙烯酸酯类共聚物破乳剂及其合成方法。专利US6080794和US5472617所述破乳剂是采用溶液聚合方法制备的，溶剂是芳香类有机溶剂。专利US5472617和专利公开号CN1883740A所述的破乳剂，是通过乳液聚合方法制备的，它们的主要不同点在于加料方式的不同。前者是连续滴加单体，而后者是交替滴加单体的方式。专利公开号CN1883740A称交替滴加单体方式得到的破乳剂，增加了亲水基与疏水基的链段长度，增强了表面活性，使破乳剂可以能更好地吸附在油水界面上达到破乳效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂及其制法。该破乳剂具有良好的亲水亲油性、使用范围宽、破乳效果好。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂，其特征在于：合成该破乳剂的原料重量组份为硅溶胶1~6%，含功能基团-COOH、-CONH₂和-OH并且有双键的功能单体为0.5~2%、丙烯酸酯为20~50%、引发剂0.1~3%、混合表面活性剂0.5~2%、氨水0.5~5%，其余为水。

本发明中，所述的硅溶胶为碱性硅溶胶，其中含SiO₂重量组份为10~40%。功能单体为丙烯酸或甲基丙烯酸或N-羟甲基丙烯酰胺或以上一种或多种物质的混合物。混合表面活性剂为十二烷基硫酸钠(SDS)和OP-10。引发剂为过硫酸或过硫酸铵或过硫酸铵和亚硫酸钠等水溶液引发剂。

一种硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂的合成方法，其特征在于该方法如下：

1）将硅溶胶和总水量的45%水量加入到反应釜中，加入混合表面活性剂和氨水，保持溶液的pH为8左右；其中，占原料总重量组份为：硅溶胶1~6%，氨水0.5~5%，混合表面活性剂0.5~2%；

2）然后在60-90^oC下，在稳定胶束溶液中分两批加入反应物料：第一批滴加2/3的引发剂水溶液，全部疏水单体和2/3亲水单体；第二批再滴加剩余的引发剂水溶液和亲水单体；所述亲水单体为含功能基团-COOH、-CONH₂和-OH并且有双键的功能单体；疏水单体为丙烯酸酯；其中，占原料总重量组份为：功能单体为0.5~2%、丙烯酸酯为20~50%、引发剂0.1~3%；

3）滴加结束后继续反应30-90分钟，冷却出粒料，得到硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂。

本发明首先选择了单体丙烯酸和N-羟甲基丙烯酰胺作为水溶性功能单体，采用了核壳结构的乳液聚合模式，以保证聚合物粒子表面富集功能活性基团，从而增强了破乳剂在油水界面的吸附能力；其次应用了无机纳米材料硅溶胶，在聚合物破乳剂分子结构中形成-O-Si-O-分子链段，起到了亲水亲油平衡的作用，同时硅溶胶还具有强烈的吸附和絮凝作用。破乳剂分子结构中的核壳结构和硅溶胶的协同作用，是提高破乳剂破乳效果的关键因素。

本发明得到的破乳剂具有良好的亲水亲油性、使用范围宽、破乳效果好，适用于对原油乳状液的破乳。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

原料组分(目标产品总量为400克)：

(1)乳化剂：十二烷基硫酸钠3克，OP-10为1.5克，用20克热水溶解；

(2)引发剂：过二硫酸铵0.6克，用30克水溶解；

(3)亲水单体；丙烯酸3克，羟甲基丙烯酰胺2克，用30克水溶解；

(4)疏水单体：甲基丙烯酸甲酯30克，丙烯酸丁酯90克；

(5)硅溶胶(含SiO₂36%)：4克；

(6)pH调节剂：浓氨水4克。

(7)反应釜内加去离子水：182克

操作步骤：

安装仪器：将四口瓶装上搅拌，冷凝管，加入计量的混合乳化剂、硅溶胶、氨水和180克去离子水后，通入氮气，放入电热套内。

启动电热套加热升温到85C，搅拌均匀形成稳定的胶束溶液。5分钟后分两批加入反应物料：第一批滴加2/3的引发剂水溶液，全部疏水单体和2/3亲水单体；第二批再滴加剩余的引发剂水溶液和亲水单体。滴加结束后继续反应1小时，冷却出粒料得到硅溶胶复合核壳结构丙烯酸酯乳液型破乳剂产品约400克。

实施例2、3

采用与实施例1相同的制备方法，分别改变单体、硅溶胶等主要原料的质量得到其它破乳剂样品，试验破乳效果。结果见表2。

表2 1~3号破乳剂原料配比及破乳效果

实施例	单体	质量比	脱水率%	油水界面和水色
					1	基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/丙烯酸/羟甲基丙烯酰胺/硅溶胶	30/90/3/2/4	90	齐、清
2	甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/丙烯酸/羟甲基丙烯酰胺/硅溶胶	40/80/4/1/4	92	齐、清
					3	甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/丙烯酸/羟甲基丙烯酰胺/硅溶胶	50/70/2/1/6	86	齐、清

本发明生产的破乳剂进行破乳与采用句容宁武高新技术发展有限公司生产的NJ-TA1031破乳剂效果对比。破乳实验方法采用石油天然气行业标准SY/T5281-2000。破乳剂用量为100ppm，破乳温度为60^oC。破乳效果对比见表1。表明本发明所述的破乳剂具有良好的亲水亲油性、使用范围宽、破乳效果好，适用于对原油乳状液的破乳。该破乳剂不含聚醚化合物，避免了用环氧乙烷和环氧丙烷为原料，反应过程相对安全，反应条件温和。

 

表1 

时间/min	15	30	45	60	75	90	105	120
									例1样脱水率	20	38	60	75	83	87	88	90
NJ-TA1031脱水率	24	41	65	76	82	85	88	88

Claims (7)

1.一种硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂，其特征在于：合成该破乳剂的原料重量组份为硅溶胶1~6%，含功能基团-COOH、-CONH₂和-OH并且有双键的功能单体为0.5~2%、丙烯酸酯为20~50%、引发剂0.1~3%、混合表面活性剂0.5~2%、氨水0.5~5%，其余为水。

2.根据权利要求1所述的硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂，其特征在于：所述硅溶胶为碱性硅溶胶，其中含SiO₂重量组份为10-40%。

3.根据权利要求1所述的硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂，其特征在于：所述的功能单体为丙烯酸或甲基丙烯酸或N-羟甲基丙烯酰胺或以上一种或几种物质的混合物。

4.根据权利要求1所述的硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂，其特征在于：所述的丙烯酸酯为丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸甲酸或丙烯酸乙烯或以上一种或几种物质的混合物。

5.根据权利要求1所述的硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂，其特征在于：所述的混合表面活性剂为十二烷基硫酸钠和OP-10。

6.根据权利要求1所述的硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸或过硫酸铵或过硫酸铵和亚硫酸钠的水溶液。

7.一种权利要求1所述硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂的合成方法，其特征在于该方法如下：

1）将硅溶胶和总水量的45%水量加入到反应釜中，加入混合表面活性剂和氨水，保持溶液的pH为8左右；其中，占原料总重量组份为：硅溶胶1~6%，氨水0.5~5%，混合表面活性剂0.5~2%；

2）然后在60-90^oC下，在稳定胶束溶液中分两批加入反应物料：第一批滴加2/3的引发剂水溶液，全部疏水单体和2/3亲水单体；第二批再滴加剩余的引发剂水溶液和亲水单体；所述亲水单体为含功能基团-COOH、-CONH₂和-OH并且有双键的功能单体；疏水单体为丙烯酸酯；其中，占原料总重量组份为：功能单体为0.5~2%、丙烯酸酯为20~50%、引发剂0.1~3%；

3）滴加结束后继续反应30-90分钟，冷却出粒料，得到硅溶胶原位复合核壳结构丙烯酸酯共聚物破乳剂。