CN103923296B - 一种原油破乳剂及其制备方法 - Google Patents

一种原油破乳剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种原油乳状液破乳剂及其制备方法。所述破乳剂是以式Ⅱ所示的聚醚为原料、甲苯-2,4-二异氰酸酯为交联剂进行交联聚合反应制得的。其中，式Ⅱ所示聚醚按照下述方法制备得到：在碱催化下，使式I所示的化合物依次与环氧丙烷、环氧乙烷进行烷氧基化开环聚合反应，即得。本发明的原油破乳剂针对渤海原油在现场温度下具有良好的破乳性能，在用量为100mg/L，脱水时间60min时脱水率达到80%以上。

Description

一种原油破乳剂及其制备方法
技术领域
本发明属于石油加工技术领域，具体涉及一种原油乳状液破乳剂及其制备方法。
背景技术
中国从1993年由一个石油出口国变成一个石油进口国之后，原油紧缺问题就一直存在。中国正在形成对石油的巨大需求，2003年中国已超过日本成为仅次于美国的世界第2大石油消费国。
原油采出时80％以上的原油都会带有不同程度的水，有的原油含水率甚至高达90％。原油如果不及时脱水，会增加泵、管线和贮罐负荷，引起金属表面腐蚀和结垢。原油破乳的方法很多，有沉降法、加热法、电脱水法和化学法，有时也可以采用两种或两种以上方法的组合。但采用较多的一般是化学脱水法，也就是将破乳剂加入原油乳液，在常温或升温的条件下使原油破乳脱水。采用化学破乳方法具有以下优点：化学破乳剂活性高，使用少量的破乳剂(10～300mg/L)便能有效快速地脱去原油中水分；化学破乳温度低，通常不需加电场，因此破乳所需的辅助能源少，可以节省大量的能量，降低原油开采成本。原油破乳剂已成为原油集输过程中的一个重要化学药剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种对原油乳状液具有良好破乳能力的破乳剂及其制备方法。
本发明所提供的破乳剂是按照包括下述步骤的方法制备得到的：以式Ⅱ所示的聚醚为原料、甲苯-2,4-二异氰酸酯为交联剂进行交联聚合反应，得到所述破乳剂。
式II中所述R中的m为13-83，具体可为13、20、39、52、83；
n为6-68，具体可为6、17、27、68。
其中，所述交联聚合反应中，式Ⅱ所示聚醚与甲苯-2,4-二异氰酸酯的质量份数比为（200～20）:1，具体可为200:1、100:1、20:1。所述交联聚合反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂具体可为二甲苯，所述二甲苯与式Ⅱ所示聚醚的质量份数比可为（3～1）:1。
所述交联聚合反应的反应温度可为20℃～60℃，反应时间可为30min～120min，反应压力为常压。
上述式Ⅱ所示的聚醚也属于本发明的保护范围。
制备所述式Ⅱ所示的聚醚的方法，包括下述步骤：在碱催化下，使式I所示的化合物依次与环氧丙烷、环氧乙烷进行烷氧基化开环聚合反应，得到式Ⅱ所示的聚醚。
其中，环氧丙烷和环氧乙烷的质量份数总和与所述式I所示的化合物的质量份数比为（50～200）:1，具体可为50:1、100:1、200:1。所述环氧丙烷与环氧乙烷的质量份数比为（4～1）:1，具体可为4:1、3:1、1:1。
所述碱催化剂选自氢氧化钾、氢氧化钠和乙醇钠中的一种或几种。
所述环氧丙烷和环氧乙烷的质量份数总和与所述碱催化剂的质量份数比为（100～200）:1。
所述烷氧基化开环聚合反应的反应温度为120℃～140℃，反应时间为2h～12h，反应压力为0.2～0.8MPa。
制备上述式Ⅱ所示聚醚所用的原料即式I所示的化合物也属于本发明的保护范围。
制备所述式I所示的化合物的方法包括下述步骤：将三氯均三嗪与三聚氰胺进行亲核取代反应，即得。
其中，所述三氯均三嗪与三聚氰胺的摩尔比为1:3。
所述亲核取代反应在水溶液中进行，所述亲核取代反应的反应温度为100℃，反应时间为24h。
上述制备式I所示化合物的方法还包括对亲核取代反应后所得反应体系进行脱水的步骤。
试验表明，本发明的破乳剂对油包水型原油乳状液具有良好的脱水效果，可广泛应用于原油开采、石油炼制等领域。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1：破乳剂A的合成
（1）起始剂的合成
将18.45g三氯均三嗪与37.8g三聚氰胺溶于500g水中，加热至100℃，反应24h后减压脱水，即得起始剂A（式I所示化合物）。
结构鉴定数据：元素分析结果表明式I所示化合物各元素的质量百分比分别为：C：31.79%、N：64.90%、H：3.31%。由上述结果可知，所得化合物确为目标产物。
（2）聚醚的合成
将10g上述起始剂和5gKOH加入高压反应釜；密封反应釜体系，用氮气驱替高压釜、进料釜以及进料管中的空气。搅拌并升温，温度升至100℃时，缓慢加入400g环氧丙烷，控制反应温度在120℃，压力在0.2Mp。反应6h后，老化1h，降温至100℃。将100g环氧乙烷加入进料釜，在温度为140℃、压力为0.4Mpa条件下反应4h。反应完毕后，老化1h，即得式Ⅱ所示聚醚A。
根据反应物质量计算，所得聚醚A中，m=20、n=6。
（3）破乳剂的合成
将200g所述聚醚A溶于500g间二甲苯中，将1g甲苯-2,4-二异氰酸酯溶于100g间二甲苯中。在40℃常压下，缓慢滴加甲苯-2,4-二异氰酸酯溶液至聚醚A溶液中，反应1h后即得破乳剂A。
实施例2：破乳剂B的合成
（1）聚醚的合成
将4g实施例1中制备的起始剂A和2.5gKOH加入高压反应釜；密封反应釜体系，用氮气驱替高压釜、进料釜以及进料管中的空气。搅拌并升温，温度升至100℃时，缓慢加入300g环氧丙烷，控制反应温度在140℃，压力在0.4Mpa。反应8h后，老化1h，降温至100℃。将100g环氧乙烷加入进料釜，在温度为120℃、压力为0.2Mpa条件下反应3h。反应完毕后，老化1h，即得式Ⅱ所示聚醚B。
根据反应物质量计算，所得聚醚B中，m=39、n=17。
（2）破乳剂的合成
将100g所述聚醚B溶于150g间二甲苯中，将1g甲苯-2,4-二异氰酸酯溶于50g间二甲苯中。在40℃常压下，缓慢滴加甲苯-2,4-二异氰酸酯溶液至聚醚B溶液中，反应1h后，即得破乳剂B。
实施例3：破乳剂C的合成
（1）聚醚的合成
将1g上述实施例1中制备的起始剂A和1gKOH加入高压反应釜；密封反应釜体系，用氮气驱替高压釜、进料釜以及进料管中的空气。搅拌并升温，温度升至100℃时，缓慢加入100g环氧丙烷，控制反应温度在130℃，压力在0.3Mpa。反应6h后，老化1h，降温至100℃。将100g环氧乙烷加入进料釜，在温度为130℃、压力为0.3Mpa条件下反应8h。反应完毕后，老化1h，即得式Ⅱ所示聚醚C。
根据反应物质量计算，所得聚醚C中，m=52、n=68。
（2）破乳剂的合成
将20g所述聚醚C溶于15g间二甲苯中，将1g甲苯-2,4-二异氰酸酯溶于5g间二甲苯中。在40℃常压下，缓慢滴加甲苯-2,4-二异氰酸酯溶液至聚醚C溶液中，反应1h后，即得破乳剂C。
实施例4：破乳剂D的合成
（1）聚醚的合成
将1g上述实施例1中制备的起始剂A和0.5gKOH加入高压反应釜；密封反应釜体系，用氮气驱替高压釜、进料釜以及进料管中的空气。搅拌并升温，温度升至100℃时，缓慢加入25g环氧丙烷，控制反应温度在120℃，压力在0.3Mpa。反应2h后，老化1h，降温至100℃。将25g环氧乙烷加入进料釜，在温度为140℃、压力为0.3Mpa条件下反应2h。反应完毕后，老化1h，即得式Ⅱ所示聚醚D。
根据反应物质量计算，所得聚醚D中，m=13、n=17。
（2）破乳剂的合成
将20g所述聚醚D溶于15g间二甲苯中，将1g甲苯-2,4-二异氰酸酯溶于5g间二甲苯中。在40℃常压下，缓慢滴加甲苯-2,4-二异氰酸酯溶液至聚醚D溶液中，反应1h后，即得破乳剂D。
实施例5：破乳剂E的合成
（1）聚醚的合成
将1g上述实施例1中制备的起始剂A和1gKOH加入高压反应釜；密封反应釜体系，用氮气驱替高压釜、进料釜以及进料管中的空气。搅拌并升温，温度升至100℃时，缓慢加入160g环氧丙烷，控制反应温度在130℃，压力在0.3Mpa。反应10h后，老化1h，降温至100℃。将40g环氧乙烷加入进料釜，在温度为130℃、压力为0.3Mpa条件下反应3h。反应完毕后，老化1h，即得式Ⅱ所示聚醚E。根据反应物质量计算，所得聚醚E中，m=83、n=27。
（2）破乳剂的合成
将200g所述聚醚E溶于500g间二甲苯中，将1g甲苯-2,4-二异氰酸酯溶于100g间二甲苯中。在40℃常压下，缓慢滴加甲苯-2,4-二异氰酸酯溶液至聚醚E溶液中，反应1h后即得破乳剂E。
实施例6：破乳剂性能评价实验
采用实施例1-5制备的破乳剂A、B、C、D和E对渤海油田原油在现场温度下进行瓶试法破乳实验，现场脱水温度为70℃。实验结果如表1所示。
表170℃下原油乳状液脱水实验
以上结果表明，本发明的原油破乳剂针对渤海原油在现场温度下具有良好的破乳性能，尤其是破乳剂B，在用量为100mg/L，脱水时间60min时脱水率达到80%。

Claims (9)

1.一种制备破乳剂的方法，包括下述步骤：
以式Ⅱ所示的聚醚为原料、甲苯-2,4-二异氰酸酯为交联剂进行交联聚合反应，得到所述破乳剂；
所述式II中，所述R中的m为13-83，n为6-68。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：所述交联聚合反应中，式Ⅱ所示聚醚与甲苯-2,4-二异氰酸酯的质量份数比为(200～20):1，所述交联聚合反应的反应温度为20℃～60℃，反应时间为30min～120min，反应压力为常压。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述交联聚合反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂为二甲苯；所述二甲苯与式Ⅱ所示聚醚的质量份数比为(3～1):1。
4.权利要求1-3中任一项所述方法制备得到的破乳剂。
5.式Ⅱ所示的聚醚：
所述式II中，所述R中的m为13-83，n为6-68。
6.制备权利要求5中所述的式Ⅱ所示聚醚的方法，包括下述步骤：在碱催化下，使式I所示的化合物依次与环氧丙烷、环氧乙烷进行烷氧基化开环聚合反应，得到式Ⅱ所示的聚醚；
7.根据权利要求6中所述的方法，其特征在于：所述环氧丙烷和环氧乙烷的质量份数总和与所述式I所示的化合物的质量份数比为(50～200):1，所述环氧丙烷与环氧乙烷的质量份数比为(4～1):1；
所述碱催化剂选自下述至少一种：氢氧化钾、氢氧化钠和乙醇钠；所述环氧丙烷和环氧乙烷的质量份数总和与所述碱催化剂的质量份数比为(100～200):1；
所述烷氧基化开环聚合反应的反应温度为120℃～140℃，反应时间为2h～12h，反应压力为0.2～0.8MPa。
8.权利要求6中式I所示的化合物的制备方法，包括下述步骤：将三氯均三嗪与三聚氰胺进行亲核取代反应，即得式I所示的化合物。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述三氯均三嗪与三聚氰胺的摩尔比为1:3；
所述亲核取代反应在水溶液中进行，所述亲核取代反应的反应温度为100℃，反应时间为24h；
所述方法还包括对亲核取代反应后所得反应体系进行脱水的步骤。
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