CN104448353A - 一种分散剂组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分散剂组合物，其中，该分散剂组合物含有轻质油、水、表面活性剂和抗氧化剂，且以100重量份的分散剂组合物为基准，所述轻质油的含量为30-60重量份，所述水的含量为30-60重量份，所述表面活性剂的含量为0.9-5重量份，所述抗氧化剂的含量为0.1-10重量份，所述抗氧化剂为硫脲及其衍生物、有机胺、膨润土、植酸及其衍生物、二硫代胺基甲酸盐、巯基苯并噻唑及其衍生物和硼酸及其衍生物中的一种或多种。使用本发明的分散剂组合物，在聚丙烯酰胺造粒过程中，能够使造粒完的聚丙烯酰胺胶粒保持高效分散而不再粘结，并且能够大幅减少实际造粒操作过程中机械剪切和热氧降解的复合作用对聚合物分子量的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种分散剂组合物，以及该分散剂组合物在聚丙烯酰胺造粒过程中的应用。
背景技术
高分子量部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）粉剂是油田三次采油大规模使用的一类化学剂，它的分子量越高，单位浓度的聚合物溶液的增粘效果越显著，注入油藏中其扩大波及体积，改善水油流度比的能力就越强，因此提高采收率越显著。目前，HPAM粉剂的生产工艺是通过丙烯酰胺水溶液聚合得到胶体，再将胶体进行造粒、干燥、粉碎筛分后处理。为了尽量提高产品分子量，需综合考虑生产过程中的各个环节，如单体纯度、聚合引发体系、聚合工艺和胶体后处理工艺，优化并尽量降低各个影响因素对分子量的负面影响。研究发现，胶体后处理工艺中造粒的剪切作用是聚合物分子量损失的一个主要原因。在造粒过程中加入分散剂可以降低造粒剪切作用对分子量的影响，同时使制得的颗粒均匀、松散，流动性好，易于干燥。
在现有的有关聚丙烯酰胺分散剂相关专利报道中，专利CN1498677A公开了一种胶体造粒用分散剂，其特征是这种体系包含肥皂、煤油和水，其重量百分比为5～20%肥皂：30～60%煤油：20～55%自来水，各组份的重量百分比之和为100%。
专利CN101508933A公开了一种高分子聚合物润滑油分散助剂，其特征在于其配料重量百分组成为：轻质油75～85%、乳化剂5～8%、稳定剂2～3%、增溶助剂7～8%和表面活性剂3～6%。
但现有专利中多为考虑机械剪切对胶体分子量的影响，而实际操作过程中，无论是聚合后釜内出料的温度，还是水解后物料的出料温度一般都达到80～90℃，在当前温度下，聚合物主链热氧降解也是分胶体聚合物子量降低的重要因素，而现有专利中均未涉及聚合物主链热氧降解对胶体分子量的影响。
因此，如何综合解决或降低此机械剪切和热氧降解对胶体聚合物分子量的影响的研究很有必要。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的聚丙烯酰胺造粒用分散剂附着在聚丙烯酰胺胶粒表面的试剂操作过程中，机械剪切和热氧降解的复合作用对聚合物分子量的影响的问题，提供一种新型的分散剂组合物。
本发明提供了一种分散剂组合物，其中，该分散剂组合物含有轻质油、水、表面活性剂和抗氧化剂，且以100重量份的分散剂组合物为基准，所述轻质油的含量为30-60重量份，所述水的含量为30-60重量份，所述表面活性剂的含量为0.9-5重量份，所述抗氧化剂的含量为0.1-10重量份，所述抗氧化剂为硫脲及其衍生物、有机胺、膨润土、植酸及其衍生物、二硫代胺基甲酸盐、巯基苯并噻唑及其衍生物和硼酸及其衍生物中的一种或多种。
本发明还提供了一种分散剂组合物，其中，该分散剂组合物含有轻质油、水、表面活性剂和抗氧化剂，且以100重量份的分散剂组合物为基准，所述轻质油的含量为45-55重量份，所述水的含量为40-50重量份，所述表面活性剂的含量为1-3重量份，所述抗氧剂的含量为0.2-3重量份；所述轻质油为比重为0.78-0.85的煤油，所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和/或山梨醇脂肪酸酯，所述抗氧化剂为硫脲及其衍生物和/或巯基苯并噻唑。
本发明还提供了上述分散剂组合物在聚丙烯酰胺造粒过程中的应用。
使用本发明的分散剂组合物，在聚丙烯酰胺造粒过程中，能够使造粒完的聚丙烯酰胺胶粒保持高效分散而不再粘结，并且能够大幅减少实际造粒操作过程中机械剪切和热氧降解的复合作用对聚合物分子量的影响。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
根据本发明提供的一种分散剂组合物，其中，该分散剂组合物含有轻质油、水、表面活性剂和抗氧化剂，且以100重量份的分散剂组合物为基准，所述轻质油的含量为30-60重量份，所述水的含量为30-60重量份，所述表面活性剂的含量为0.9-5重量份，所述抗氧化剂的含量为0.1-10重量份，所述抗氧化剂为硫脲及其衍生物、有机胺、膨润土、植酸及其衍生物、二硫代胺基甲酸盐、巯基苯并噻唑及其衍生物和硼酸及其衍生物中的一种或多种。
根据本发明，为了进一步使造粒完的聚丙烯酰胺胶粒保持高效分散而不再粘结，并且能够大幅减少实际造粒操作过程中机械剪切和热氧降解的复合作用对聚合物分子量的影响，从而能够进一步制备分子量3000万的高分子量聚丙烯酰胺，优选情况下，以100重量份的分散剂组合物为基准，所述轻质油的含量为45-55重量份，所述水的含量为40-50重量份，所述表面活性剂的含量为1-3重量份，所述抗氧剂的含量为0.2-3重量份；所述轻质油为比重为0.78-0.85的煤油，所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和/或山梨醇脂肪酸酯，所述抗氧化剂为硫脲及其衍生物和/或巯基苯并噻唑。
根据本发明，所述表面活性剂可以选自C6-C18烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、C6-C18烷基硫酸盐、壬基酚聚氧乙烯醚、C12-C18脂肪酸聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯（吐温）和山梨醇脂肪酸酯（司盘）中的任意一种或多种。优选地，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯（吐温）可以为吐温20、吐温40、吐温60和吐温80中的任意一种。
在本发明中，在术语“C6-C18烷基聚氧乙烯醚硫酸盐和C6-C18烷基硫酸盐”中，C6-C18是对烷基聚氧乙烯醚硫酸盐和烷基硫酸盐中的单烷基的限定，也就是说，烷基聚氧乙烯醚硫酸盐和烷基硫酸盐中的单烷基为碳原子数为6-18的烷基。所述C6-C18烷基聚氧乙烯醚硫酸盐例如可以为六烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、七烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、八烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、九烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、十烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、十一烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、十三烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、十四烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、十五烷基聚氧乙烯醚硫酸盐或十六烷基聚氧乙烯醚硫酸盐。同理，所述C6-C18烷基硫酸盐例如可以为六烷基硫酸盐、七烷基硫酸盐、八烷基硫酸盐、九烷基硫酸盐、十烷基硫酸盐、十一烷基硫酸盐、十二烷基硫酸盐、十三烷基硫酸盐、十四烷基硫酸盐、十五烷基硫酸盐和十六烷基硫酸盐。同理，C12-C18脂肪酸聚氧乙烯醚是指碳原子数为12-18的脂肪酸聚氧乙烯醚。
在本发明中，优选情况下，所述表面活性剂可以为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯（吐温）和/或山梨醇脂肪酸酯（司盘）的混合物时，且当所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯（吐温）和山梨醇脂肪酸酯（司盘）的混合物时，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯与山梨醇脂肪酸酯的重量比可以为0.5-2：1，优选为1-2：1，更优选为1：1。
根据本发明，所述轻质油可以是比重为0.78-0.97的油脂，优选情况下，所述轻质油选自煤油、轻柴油、溶剂油和白油中的任意一种或多种。
在一种最优选的实施方式中，在所述分散剂组合物中，所述抗氧化剂为硫脲，所述表面活性剂为山梨醇脂肪酸酯（司盘），且以100重量份的分散剂组合物为基准，所述轻质油的含量为45-55重量份，所述水的含量为40-50重量份，所述表面活性剂的含量为1-3重量份，所述抗氧剂的含量为0.2-3重量份；所述轻质油为比重为0.78-0.85的煤油；在聚丙烯酰胺造粒过程中，采用该最优选的实施方式的分散剂组合物，可以进一步使造粒完的聚丙烯酰胺胶粒保持高效分散而不再粘结，并且能够大幅减少实际造粒操作过程中机械剪切和热氧降解的复合作用对聚合物分子量的影响，从而能够进一步制备分子量3000万的高分子量聚丙烯酰胺。
本发明还提供了上述分散剂组合物在聚丙烯酰胺造粒过程中的应用。在聚丙烯酰胺造粒过程中，通过使用本发明提供的分散剂组合物，使造粒完的聚丙烯酰胺胶粒保持高效分散而不再粘结，并且能够大幅减少实际造粒操作过程中机械剪切和热氧降解的复合作用对聚合物分子量的影响。
以下通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。
在以下实施例和对比例中，对于产品的性能采用以下方法进行测试：
1、根据GB12005.2-89中规定的方法来测定固含量；
2、根据GB12005.8-89中规定的方法测定溶解时间；
3、根据GB12005.1-89中规定的方法来测定特性粘数；
4、根据GB12005.10-92中规定的方法采用公式M=([η]/K)1/α来计算聚合物的粘均分子量，其中K=4.75×10-3，α=0.80，[η]为特性粘数；
5、根据中国石化集团胜利石油管理局企业标准Q/SH10201572-2006测定聚合物水溶液中不溶物的含量；
6、聚合物溶液表观粘度：用矿化度10000mg/L的盐水将聚合物配成1500mg/L的溶液，95℃温度下，剪切速率7.34s-1，用Brookfield粘度计测定。
在以下实施例和对比例中，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯（吐温）购自天津市福晨化学试剂公司，山梨醇脂肪酸酯（司盘）购自天津市光复精细化工研究所，C6-C18烷基聚氧乙烯醚硫酸盐均购自天津市光复精细化工研究所公司，C6-C18烷基硫酸盐均购自国药集团化学试剂有限公司，壬基酚聚氧乙烯醚购自天津市光复精细化工研究所，脂肪酸聚氧乙烯醚购自天津市光复精细化工研究所，在本发明中所用的硫脲及其衍生物、有机胺、膨润土、植酸及其衍生物、二硫代胺基甲酸盐、巯基苯并噻唑及其衍生物和硼酸及其衍生物均购自国药集团化学试剂有限公司。
实施例1
将55重量份比重为0.78的煤油、39重量份的水、3重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯（吐温）和山梨醇脂肪酸酯（司盘）的混合物（其中，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和山梨醇脂肪酸酯的重量比为1:1）、3重量份硫脲加入到反应釜中搅拌4小时，制备高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F1。该胶体造粒分散剂F1的相关物化性能参数如表1所示。
在聚丙烯酰胺胶体造粒过程中，将上述配方配制的高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F1加入到分散剂油箱，通过高压油泵经输料管线均匀喷射到聚丙烯酰胺颗粒上，即可实现连续生产。
实施例2
将55重量份比重为0.85的煤油、35重量份的水、2重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯（吐温）、8重量份巯基苯并噻唑加入到反应釜中搅拌4小时，制备高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F2；该胶体造粒分散剂F2的相关物化性能参数如表1所示。
在聚丙烯酰胺胶体造粒过程中，将上述配方配制的高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F2加入到分散剂油箱，通过高压油泵经输料管线均匀喷射到聚丙烯酰胺颗粒上，即可实现连续生产。
实施例3
将45重量份比重为0.8的煤油、49重量份的水、3重量份山梨醇脂肪酸酯（司盘）、3重量份硫脲加入到反应釜中搅拌4小时，制备高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F3；该胶体造粒分散剂F3的相关物化性能参数如表1所示。
在聚丙烯酰胺胶体造粒过程中，将上述配方配制的高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F3加入到分散剂油箱，通过高压油泵经输料管线均匀喷射到聚丙烯酰胺颗粒上，即可实现连续生产。
实施例4
将35重量份比重为0.84的轻柴油、55重量份的水、3重量份壬基酚聚氧乙烯醚、7重量份N,N-二甲基硫脲加入到反应釜中搅拌4小时，制备高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F4；该胶体造粒分散剂F4的相关物化性能参数如表1所示。
在聚丙烯酰胺胶体造粒过程中，将上述配方配制的高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F4加入到分散剂油箱，通过高压油泵经输料管线均匀喷射到聚丙烯酰胺颗粒上，即可实现连续生产。
实施例5
将58重量份比重为0.88的白油、41重量份的水、0.9重量份六烷基硫酸盐、0.1重量份钠基膨润土加入到反应釜中搅拌4小时，制备高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F5；该胶体造粒分散剂F5的相关物化性能参数如表1所示。
在聚丙烯酰胺胶体造粒过程中，将上述配方配制的高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F5加入到分散剂油箱，通过高压油泵经输料管线均匀喷射到聚丙烯酰胺颗粒上，即可实现连续生产。
实施例6
将30重量份比重为0.97的溶剂油、60重量份的水、1重量份脂肪酸聚氧乙烯醚、9重量份N,N,N’,N’,-四甲基硫脲加入到反应釜中搅拌4小时，制备高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F6；该胶体造粒分散剂F6的相关物化性能参数如表1所示。
在聚丙烯酰胺胶体造粒过程中，将上述配方配制的高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F6加入到分散剂油箱，通过高压油泵经输料管线均匀喷射到聚丙烯酰胺颗粒上，即可实现连续生产。
实施例7
将32重量份比重为0.86的轻柴油、54重量份的水、4重量份六烷基聚氧乙烯醚硫酸盐和十八烷基硫酸盐（其中，六烷基聚氧乙烯醚硫酸盐和十八烷基硫酸盐的重量比为1:1）重量份脂肪酸聚氧乙烯醚、10重量份植酸加入到反应釜中搅拌4小时，制备高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F7；该胶体造粒分散剂F7的相关物化性能参数如表1所示。
在聚丙烯酰胺胶体造粒过程中，将上述配方配制的高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F7加入到分散剂油箱，通过高压油泵经输料管线均匀喷射到聚丙烯酰胺颗粒上，即可实现连续生产。
实施例8
将60重量份比重为0.78的煤油、30重量份的水、5重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯（吐温）和山梨醇脂肪酸酯（司盘）的混合物（其中，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和山梨醇脂肪酸酯的重量比为1:1）、5重量份硼酸加入到反应釜中搅拌4小时，制备高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F8。该胶体造粒分散剂F8的相关物化性能参数如表1所示。
在聚丙烯酰胺胶体造粒过程中，将上述配方配制的高分子量聚丙烯酰胺造粒用分散剂F8加入到分散剂油箱，通过高压油泵经输料管线均匀喷射到聚丙烯酰胺颗粒上，即可实现连续生产。
对比例1
与实施例1制备分散剂组合物的方法相同，所不同之处在于该制备方法中没有加入抗氧剂硫脲，所制备的造粒分散剂为F9；该胶体造粒分散剂F9的相关物化性能参数如表1所示。
在聚丙烯酰胺胶体造粒时，将上胶体造粒分散剂F9加入到分散剂油箱，通过高压油泵经输料管线均匀喷射到聚丙烯酰胺颗粒上，即可实现连续生产。
对比例2
与实施例1制备分散剂组合物的方法相同，所不同之处在于该制备方法中将70重量份比重为0.78的煤油、10重量份的水、8重量份聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯（吐温）和山梨醇脂肪酸酯（司盘）的混合物（其中，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和山梨醇脂肪酸酯的重量比为1：1）、12重量份硫脲加入到反应釜中，所制备的功能型胶体造粒分散剂为F10；该胶体造粒分散剂F10的相关物化性能参数如表1所示。
在聚丙烯酰胺胶体造粒时，将上述配方配制的功能型胶体造粒分散剂F10加入到分散剂油箱，通过高压油泵经输料管线均匀喷射到聚丙烯酰胺颗粒上，即可实现连续生产。
对比例3
与实施例3分散剂组合物的方法相同，所不同之处在于该制备方法中将65重量份比重为0.8的煤油、15重量份的水、6重量份山梨醇脂肪酸酯（司盘）、14重量份硫脲加入到反应釜中，制备功能型胶体造粒分散剂F11；该胶体造粒分散剂F11的相关物化性能参数如表1所示。
在聚丙烯酰胺胶体造粒时，将上述配方配制的功能型胶体造粒分散剂F11加入到分散剂油箱，通过高压油泵经输料管线均匀喷射到聚丙烯酰胺颗粒上，即可实现连续生产。
表1
将实施例1-8与对比例1-3相比，使用本发明的分散剂组合物，在聚丙烯酰胺胶体造粒中，虽然应用实施例1-8制备的分散剂组合物使生产出的聚丙烯酰胺颗粒的固含量与应用对比例制备的分散剂组合物使生产出的聚丙烯酰胺颗粒的固含量相类似，但应用实施例1-8制备的分散剂组合物使生产出的聚丙烯酰胺颗粒的分子量升高、不溶物含量显著降低以及溶解时间也有较大幅度的缩短，例如，以实施例1和对比例1为例，与对比例1相比，实施例1的分子量提高了4.87个百分点，不溶物含量减少了0.18个百分点，以及溶解时间缩短了38分钟；而若将实施例3和对比例3为例，与对比例3相比，实施例1的分子量提高了5.19个百分点，不溶物含量减少了0.17个百分点，以及溶解时间缩短了39分钟。
由此表明，在聚丙烯酰胺造粒过程中，通过使用本发明提供的分散剂组合物，可以降低操作过程中机械剪切和热氧降解的复合作用对聚合物分子量的影响。而且更优越的是利用该功能型造粒分散剂能生产分子量3000万的高分子量聚丙烯酰胺，而且产品性质稳定，杂质少，水溶性好。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (9)
1.一种分散剂组合物，其特征在于，该分散剂组合物含有轻质油、水、表面活性剂和抗氧化剂，且以100重量份的分散剂组合物为基准，所述轻质油的含量为30-60重量份，所述水的含量为30-60重量份，所述表面活性剂的含量为0.9-5重量份，所述抗氧化剂的含量为0.1-10重量份，所述抗氧化剂为硫脲及其衍生物、有机胺、膨润土、植酸及其衍生物、二硫代胺基甲酸盐、巯基苯并噻唑及其衍生物和硼酸及其衍生物中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的分散剂组合物，其中，以100重量份的分散剂组合物为基准，所述轻质油的含量为35-58重量份，所述水的含量为35-55重量份，所述表面活性剂的含量为0.9-3重量份，所述抗氧化剂的含量为0.1-7重量份。
3.根据权利要求1或2所述的分散剂组合物，其中，所述轻质油是比重为0.78-0.97的油脂。
4.根据权利要求3所述的分散剂组合物，其中，所述轻质油选自煤油、轻柴油、溶剂油和白油中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的分散剂组合物，其中，所述表面活性剂选自C6-C18烷基聚氧乙烯醚硫酸盐、C6-C18烷基硫酸盐、壬基酚聚氧乙烯醚、C12-C18脂肪酸聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和山梨醇脂肪酸酯中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的分散剂组合物，其中，所述硫脲及其衍生物为N-二甲基硫脲、N,N,N’,N’,-四甲基硫脲、N-甲基硫脲和N-乙基硫脲中的一种或多种；所述有机胺为C2-C18直链或支链的伯胺、仲胺和叔胺中的一种或多种；所述膨润土为钙基膨润土或钠基膨润土；所述植酸及衍生物为植酸、植酸钠和植酸钾中的一种或多种；所述巯基苯并噻唑及其衍生物为巯基苯并噻唑或巯基苯并噻唑钠；所述硼酸及衍生物为硼酸或硼酸钠。
7.一种分散剂组合物，其特征在于，该分散剂组合物含有轻质油、水、表面活性剂和抗氧化剂组成，且以100重量份的分散剂组合物为基准，所述轻质油的含量为45-55重量份，所述水的含量为40-50重量份，所述表面活性剂的含量为1-3重量份，所述抗氧剂的含量为0.2-3重量份；所述轻质油为比重为0.78-0.85的煤油，所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和/或山梨醇脂肪酸酯，所述抗氧化剂为硫脲及其衍生物和/或巯基苯并噻唑。
8.根据权利要求7所述的分散剂组合物，其中，所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和山梨醇脂肪酸酯，且聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯与山梨醇脂肪酸酯的重量比为0.5-2：1，优选为1-2：1。
9.权利要求1-8中任意一项所述的分散剂组合物在聚丙烯酰胺造粒过程中的应用。
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