CN103436284B - 一种阳离子改性聚醚破乳剂及其合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阳离子改性聚醚破乳剂及其合成方法，制备该破乳剂的原料重量组成为工业聚醚工业聚醚50~80%，阳离子醚化剂10~30%，固碱5~15%，氧化钙(生石灰)1~5%。溶剂为低碳醇，加入量为工业聚醚总重量的20~40%。该破乳剂的合成方法是：在碱性条件下，将阳离子醚化剂与工业聚醚破乳剂的端羟基发生醚化反应，获得阳离子改性聚醚破乳剂。本发明得到的破乳剂，制备方法简单，破乳剂用量少、出水速率快、脱出水色清、使用范围宽。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对原油乳状液的破乳脱水剂，具体地说是一种阳离子改性聚醚破乳剂及其合成方法。
背景技术
原油乳状液的破乳脱水是石油生产和集输过程中重要环节。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，石油工业最常用的原油破乳方法是在原油中加入破乳剂。从化学类型上看，国内破乳剂主要以非离子的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物为主。然而不同的油田，其原油乳液的组成、结构各不相同。即使同一油田的不同油井，甚至同一油井，在不同时期采出的原油乳液的性质也存在较大差别。因此，这种结构的破乳剂对原油乳状液脱水的适应性较差，难以满足油田生产的需要。
为了提高此类破乳剂的适应性，近些年人们对该类破乳剂进行了一定程度的改性，包括改头、换尾、扩链、交联、复配等。如专利申请号201010558695.7、201010548445.5和201010548464.8所述的破乳剂，是分别以脂肪醇、乙二胺和多乙烯多胺为起始剂与环氧乙烷和环氧丙烷反应合成聚醚，再经多元羧酸扩链并用甲苯二异氰酸酯交联得到破乳剂产品。此类破乳剂虽然具有分子量大的优点，但合成工艺较为复杂，反应所需要反应温度高，产品水溶性欠佳。对工业聚醚破乳剂进行醚化或酯化“换尾”也是改性的重要手段。朱好华（朱好华，任永宏，史党伟，翁华涛，高美芝。陇东油田低温高效破乳剂的研制与应用。内蒙古石油化工，2009,(15):133-135）等人用丙烯酸、直链烷基脂肪酸和直链烷基苯磺酸对不同起始剂聚醚破乳剂进行酯化改性；石斌龙（石斌龙，张谋真，程蝉，郭力民，刘启瑞。不同结构破乳剂的改性研究。化学工程师，2012,(9):32-34）等人用溴化正丁烷对聚醚破乳剂进行醚化改性，这样的改性提高了破乳剂的亲油性，但却降低了其水溶性，现场破乳剂溶液配制需要使用有机溶剂，不仅对环境造成污染，而且使用时存在安全隐患。不同起始剂制备的聚醚破乳剂之间的复配，或聚醚与其它化学物质的复配，引起了普遍关注。如在聚醚类破乳剂中引入纳米微粒、添加无机盐和阳离子聚合物等，代表性的专利有：专利申请号200410009839.8、200710064674.8和200910254250.7。这种复配方法虽然是解决油田各种类型原油乳状液脱水问题的重要手段和方法，但是由于复配组分较多，体系的分散稳定性难以保证，需要做大量的筛选工作。
发明内容
为了克服破乳剂水溶性差、功能基团单一，以及适应性差的不足，本发明的目的是提供一种阳离子改性聚醚破乳剂及其合成方法，该破乳剂为单组分，是由阳离子醚化剂直接取代聚醚端羟基中氢原子而得到的所谓“换尾”型聚醚破乳剂，该合成方法简单，在非离子型分子链骨架上引入了阳离子功能基团，能与原油的一些负电性表面发生强烈作用，使其转变为热力学不稳定体系而实现油水分离的目的。该破乳剂具有用量少、出水速率快、脱出水色清、使用范围宽等特点。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种阳离子改性聚醚破乳剂，其特征在于：合成该破乳剂的原料重量组成为：工业聚醚50~80%，阳离子醚化剂10~30%，固碱5~15%，氧化钙(生石灰)1~5%。溶剂为低碳醇，加入量为工业聚醚总重量的20~40%。
本发明所述工业聚醚，包括：以胺类为起始剂的嵌段聚醚，所用的胺为多乙烯多胺或乙二胺；以醇类为起始剂的嵌段聚醚，所用的醇为十八碳醇或丙二醇或丙三醇或季戊四醇；烷基酚醛树脂嵌段聚醚，合成起始剂时常用的烷基酚为壬基酚；酚胺醛树脂嵌段聚醚，即胺基改性酚醛树脂嵌段聚醚，起始剂为烷基酚、乙烯胺类化合物和甲醛的缩合产物。
本发明中所述的阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的水溶液，优选的，阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的60%水溶液。
本发明所述的固碱为氢氧化钠或氢氧化钾或它们的混合物，优选氢氧化钠，其平均粒径处于60~425目。
本发明所述的溶剂为甲醇、乙醇或丙醇或异丙醇中的一种或它们的混合物。
一种阳离子改性聚醚破乳剂的合成方法，其特征在于该合成方法如下：
1）将工业聚醚、固碱和氧化钙加入带有搅拌、滴加装置和冷凝管的反应器中，在40~90oC搅拌条件下反应1~3小时得到中间产物。
2）在上述中间产物中滴加阳离子醚化剂，滴加完毕后继续搅拌反应1~3小时得粗产物。
3）加入适量溶剂溶解粗产物，搅拌1~2小时后静置，滤去固体物质，再减压蒸馏脱除溶剂即得到阳离子改性聚醚破乳剂。
本发明的破乳剂为单组分，是由阳离子醚化剂直接取代聚醚端羟基中氢原子而得到的所谓“换尾”型聚醚破乳剂，该合成方法简单，在非离子型分子链骨架上引入了阳离子功能基团，能与原油的一些负电性表面发生强烈作用，使其转变为热力学不稳定体系而实现油水分离。该破乳剂用量少、出水速率快、脱出水色清、使用范围宽。
具体实施方式
实施例1
一种阳离子改性聚醚破乳剂合成方法如下：
1）将工业聚醚70克(NJ-SP169，宁武高新技术发展有限公司产品)、氢氧化钠8克和氧化钙2克加入带有搅拌、滴加装置和冷凝管的反应器中，在50oC搅拌条件下反应2小时得到中间产物。
2）在上述中间产物中滴加3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(60%水溶液)20克，滴加完毕后继续搅拌反应1小时得粗产物。阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的水溶液，可以是50%-70%的水溶液，优选的，阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的60%水溶液。
3）加入15克乙醇溶解粗产物，搅拌1小时后静置，滤去固体物质，再减压蒸馏脱除溶剂即得到阳离子改性聚醚破乳剂。
实施例2
一种阳离子改性聚醚破乳剂合成方法如下：
1）将工业聚醚80克(NJ-AE0604，宁武高新技术发展有限公司产品)、氢氧化钠8克和氧化钙2克加入带有搅拌、滴加装置和冷凝管的反应器中，在60oC搅拌条件下反应1小时得到中间产物。
2）在上述中间产物中滴加3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(60%水溶液)10克，滴加完毕后继续搅拌反应2小时得粗产物。
3）加入16克乙醇溶解粗产物，搅拌2小时后静置，滤去固体物质，再减压蒸馏脱除溶剂即得到阳离子改性聚醚破乳剂。
实施例3
一种阳离子改性聚醚破乳剂合成方法如下：
1）将工业聚醚60克(NJ-TA1031，宁武高新技术发展有限公司产品)、氢氧化钠10克和氧化钙5克加入带有搅拌、滴加装置和冷凝管的反应器中，在50oC搅拌条件下反应2小时得到中间产物。
2）在上述中间产物中滴加3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(60%水溶液)25克，滴加完毕后继续搅拌反应2小时得粗产物。
3）加入12克异丙醇溶解粗产物，搅拌1小时后静置，滤去固体物质，再减压蒸馏脱除溶剂即得到阳离子改性聚醚破乳剂。
实施例4
一种阳离子改性聚醚破乳剂合成方法如下：
1）将工业聚醚65克(NJ-AE8051，宁武高新技术发展有限公司产品)、氢氧化钠10克和氧化钙5克加入带有搅拌、滴加装置和冷凝管的反应器中，在70oC搅拌条件下反应3小时得到中间产物。
2）在上述中间产物中滴加3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(60%水溶液)20克，滴加完毕后继续搅拌反应3小时得粗产物。
3）加入13克异丙醇溶解粗产物，搅拌2小时后静置，滤去固体物质，再减压蒸馏脱除溶剂即得到阳离子改性聚醚破乳剂。
本发明得到的破乳剂，制备方法简单，分子结构中同时存在非离子的醚键和季铵阳离子两种功能基团，能与原油的一些负电性表面发生强烈作用，使其转变为热力学不稳定体系而实现油水分离。该破乳剂具有用量少、出水速率快、脱出水色清、使用范围宽等特点。
Claims (2)
1.一种阳离子改性聚醚破乳剂的合成方法，其特征在于：合成该破乳剂的原料重量组成为：工业聚醚50~80%，阳离子醚化剂10~30%，固碱5~15%，氧化钙1~5%；溶剂为工业聚醚总重量的20~40%；该合成方法如下：
1）将工业聚醚、固碱和氧化钙加入带有搅拌、滴加装置和冷凝管的反应器中，在40~90oC搅拌条件下反应1~3小时得到中间产物；
2）在上述中间产物中滴加阳离子醚化剂，滴加完毕后继续搅拌反应1~3小时得粗产物；所述的阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的水溶液；
3）加入溶剂溶解粗产物，搅拌1~2小时后静置，滤去固体物质，再减压蒸馏脱除溶剂即得到阳离子改性聚醚破乳剂。
2.根据权利要求1所述的阳离子改性聚醚破乳剂合成方法，其特征在于：所述工业聚醚，包括：以胺类为起始剂的嵌段聚醚，所用的胺为多乙烯多胺或乙二胺；以醇类为起始剂的嵌段聚醚，所用的醇为十八碳醇或丙二醇或丙三醇或季戊四醇；烷基酚醛树脂嵌段聚醚，合成起始剂时的烷基酚为壬基酚；酚胺醛树脂嵌段聚醚，即胺基改性酚醛树脂嵌段聚醚，起始剂为烷基酚、乙烯胺类化合物和甲醛的缩合产物；所述的固碱为氢氧化钠或氢氧化钾或它们的混合物，其平均粒径处于60~425目；所述的溶剂为甲醇、乙醇或丙醇或异丙醇中的一种或它们的混合物。
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