CN103484151A - 一种阳离子聚合物改性原油破乳剂的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阳离子聚合物改性原油破乳剂的合成方法。以阳离子乙烯基单体和丙烯酸等含有功能性基团的物质为原料，在引发剂的作用下进行反应合成阳离子型共聚物，然后在酯化催化剂作用下将所得产物与工业聚醚进行酯化反应制备阳离子聚合物改性原油破乳剂。该破乳剂的原料重量以100%计，其中工业聚醚为50~90%，阳离子乙烯基单体为2~20%、丙烯酸为5~35%。引发剂加入量为全部乙烯基单体总重量的0.1~5%；酯化催化剂加入量为丙烯酸重量的0.3~8%。本发明能与原油的一些负电性表面发生强烈作用，实现油水分离的目的。该破乳剂用量少、出水速率快、脱出水色清、使用范围宽。

Description

一种阳离子聚合物改性原油破乳剂的合成方法

技术领域

本发明属于石油工业用化学品领域，涉及一种新型原油破乳剂的合成方法，具体地说是一种适用于对原油乳状液进行破乳脱水的阳离子聚合物改性原油破乳剂的合成方法。

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。破乳剂是所有油田不可缺少的化学助剂，它承担着乳化原油破乳脱水的任务。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，只是起始剂的种类不同而已，在制备较高分子量聚醚时副反应较多，制得的聚醚破乳剂分子量比较低，破乳剂脱水效果不理想，对不同原油油品的广谱适应性差，特别是低温破乳效果不尽人意。

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，以达到提高破乳和增强适应性的效果，扩链与支化就是对破乳剂进行梳状化改性的常用方法。2002年我国研究人员陈妹和杨小龙等人将聚醚型破乳剂用丙烯酸和马来酸酐酯化，酯化产物在引发剂作用下聚合，合成了丙烯酸扩链改性破乳剂。商绍程、张中洋等均研究过丙烯酸改性破乳剂的制备方法，虽然得到的聚合物改性破乳剂具有一定的破乳作用，但实际应用过程中发现破乳剂的水溶性欠佳，且由于功能基团单一，所以破乳剂适应性不强。为了改善破乳剂的溶解性，提高其功能活性，人们将水溶性单体如丙烯酰胺与丙烯酸共聚后，再与工业聚醚进行酯化从而实现对破乳剂的梳状化改性，如专利申请号CN01113543.3、CN201010274323.1所述破乳剂。近年来，我们课题组也用丙烯酸对数十种起始剂制得的工业聚醚进行了扩链与支化改性，发现这类改性破乳剂水溶性较差，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。另外，由于该类破乳剂分子结构中只含有非离子功能基团，所以对于原油的一些负电性表面不存在强烈相互作用，导致出现破乳作用不佳或适应性差的缺陷。

发明内容

为了克服聚丙烯酸改性聚醚破乳剂水溶性差、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破乳剂的制备方法。该方法得到的破乳剂具有用量少、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：

一种阳离子聚合物改性原油破乳的合成方法，其特征在于该合成方法如下：

1）将溶剂加入到带有搅拌、滴加装置和冷凝器的反应瓶中，控制温度75~95^oC，在搅拌条件下，加入阳离子乙烯基单体、丙烯酸和引发剂，整个聚合过程控制在1~3小时内，反应结束后继续保温反应，然后减压蒸馏除去溶剂得到中间产物；所述溶剂是浓度为95%的乙醇；

 2）在上述中间产物中加入工业聚醚和溶剂，搅拌均匀后，加入酯化催化剂，升温至100~160^oC，继续搅拌反应3~5小时得粗产物，减压蒸馏除去溶剂即得阳离子聚合物改性原油破乳剂，所述溶剂是甲苯。

本发明中，合成的原料重量以100%计，其中工业聚醚为50~90%，阳离子乙烯基单体为2~20%、丙烯酸为5~35%；引发剂加入量为全部乙烯基单体总重量的0.1~5%；酯化催化剂加入量为丙烯酸重量的0.3~8%。

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；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。

本发明所述的阳离子乙烯基单体为60%二甲基二烯丙基氯化铵水溶液。

本发明所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾等水溶性引发剂，以及偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰等油溶性引发剂。

本发明所述的酯化催化剂为磷酸、硫酸或对甲苯磺酸中的一种或两种混合物。

本发明得到的破乳剂，分子链中同时含有非离子和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。

具体实施方式

实施例1

一种阳离子聚合物改性原油破乳的合成方法，如下：

1）将50克95%乙醇，此时的溶剂是浓度为95%的乙醇，加入带有搅拌、滴加装置和分水器的反应瓶中，在75^oC搅拌条件下，加入60%二甲基二烯丙基氯化铵水溶液12克、丙烯酸8克和引发剂过硫酸铵0.1克，整个聚合过程控制在1小时内，反应结束后继续保温反应1小时，然后减压蒸馏除去溶剂得到中间产物。

2）在上述中间产物中加入工业聚醚50克(聚醚破乳剂AE0604，句容宁武高新技术发展有限公司产品)和25克甲苯，此时的溶剂是甲苯，搅拌均匀后，加入0.3克对甲苯磺酸，升温至110^oC继续搅拌反应4小时得粗产物。减压蒸馏除去溶剂即得阳离子聚合物改性原油破乳剂。 

实施例2

一种阳离子聚合物改性原油破乳的合成方法，如下：

1）将80克95%乙醇加入带有搅拌、滴加装置和分水器的反应瓶中，在80^oC搅拌条件下，加入60%二甲基二烯丙基氯化铵水溶液10克、丙烯酸20克和引发剂过硫酸铵0.2克，整个聚合过程控制在2小时内，反应结束后继续保温反应1小时，然后减压蒸馏除去溶剂得到中间产物。

2）在上述中间产物中加入工业聚醚50克(聚醚破乳剂BP5921，句容宁武高新技术发展有限公司产品)和25克甲苯，搅拌均匀后，加入0.5克对甲苯磺酸，升温至130^oC继续搅拌反应4小时得粗产物。减压蒸馏除去溶剂即得阳离子聚合物改性原油破乳剂。 

实施例3

一种阳离子聚合物改性原油破乳的合成方法，如下：

1）将130克95%乙醇加入带有搅拌、滴加装置和分水器的反应瓶中，在85^oC搅拌条件下，加入60%二甲基二烯丙基氯化铵水溶液30克、丙烯酸20克和引发剂过硫酸铵0.3克，整个聚合过程控制在3小时内，反应结束后继续保温反应1小时，然后减压蒸馏除去溶剂得到中间产物。

2）在上述中间产物中加入工业聚醚200克(聚醚破乳剂AE1910，句容宁武高新技术发展有限公司产品)和100克甲苯，搅拌均匀后，加入1克对甲苯磺酸，升温至140^oC继续搅拌反应3小时得粗产物。减压蒸馏除去溶剂即得阳离子聚合物改性原油破乳剂。 

Claims (8)

1.一种阳离子聚合物改性原油破乳的合成方法，其特征在于该合成方法如下：

1）将溶剂加入到带有搅拌、滴加装置和冷凝器的反应瓶中，控制温度75~95^oC，在搅拌条件下，加入阳离子乙烯基单体、丙烯酸和引发剂，整个聚合过程控制在1~3小时内，反应结束后继续保温反应，然后减压蒸馏除去溶剂得到中间产物；

2）在上述中间产物中加入工业聚醚和溶剂，搅拌均匀后，加入酯化催化剂，升温至100~160^oC，继续搅拌反应3~5小时得粗产物，减压蒸馏除去溶剂即得阳离子聚合物改性原油破乳剂。

2.根据权利要求1所述的阳离子聚合物改性原油破乳的合成方法，其特征在于：该破乳剂的合成原料重量以100%计，其中工业聚醚为50~90%，阳离子乙烯基单体为2~20%、丙烯酸为5~35%；引发剂加入量为全部乙烯基单体总重量的0.1~5%；酯化催化剂加入量为丙烯酸重量的0.3~8%。

3.根据权利要求1所述的阳离子聚合物改性原油破乳的合成方法，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；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。

4.根据权利要求1所述的阳离子聚合物改性原油破乳的合成方法，其特征在于：所述的阳离子乙烯基单体为60%二甲基二烯丙基氯化铵水溶液。

5.根据权利要求1所述的阳离子聚合物改性原油破乳的合成方法，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾水溶性引发剂，以及偶氮二异丁腈和过氧化苯甲酰油溶性引发剂。

6.根据权利要求1所述的阳离子聚合物改性原油破乳的合成方法，其特征在于：所述的酯化催化剂为磷酸、硫酸或对甲苯磺酸中的一种或两种混合物。

7.根据权利要求1所述的阳离子聚合物改性原油破乳剂的合成方法，其特征在于：步骤1）中，反应结束后继续保温反应1小时，然后减压蒸馏除去溶剂得到中间产物。

8.根据权利要求1所述的阳离子聚合物改性原油破乳剂的合成方法，其特征在于：步骤1）中，所述溶剂是浓度为95%的乙醇；步骤2）中，所述溶剂是甲苯。