CN106468395B - 一种气体水合物抑制剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油气水合物利用与运输技术领域，具体涉及一种气体水合物抑制剂及其制备方法。分别称取1‑丁基‑3‑甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、壳聚寡糖与去离子水，按质量百分含量计算，配成1‑丁基‑3‑甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐浓度为0.5％～1.1％和壳聚寡糖浓度为1.5％～3.5％的混合水溶液；将上述混合水溶液在可视反应釜内将温度设定在35℃～50℃范围内，搅拌45～60分钟，得到水合物抑制剂。
Description
技术领域
本发明涉及油气水合物利用与运输技术领域，具体涉及一种气体水合物抑制剂及其制备方法。
背景技术
气体水合物是由水分子通过氢键连接形成的笼形结构，气体小分子通过范德华力作用被包围在笼形结构内，形成的冰状化合物；天然气中的某些组分(甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷等)被包裹在其中而形成的晶状固体物质，则称为天然气水合物。抑制水合物在管道内大量生成以保证油气输送管道正常运行是推动水合物研究的最初动力，并且水合物抑制是最有希望实现普遍工业化应用的气体水合物技术。自从1934年Hammerschmidt在天然气输送管道中发现天然气水合物以来，天然气水合物的防治工作一直受到油气生产及运输部门的高度重视。随着海上油气田的开发，海底的低温高压环境为水合物在海底油气输送管道中的形成提供了更为有利的条件，使得水合物防治工作更加棘手。目前广泛采用注入热力学抑制剂(如甲醇、乙二醇等)的方法使水合物生成温度低于管道运行温度或水合物生成压力高于管线操作压力，但热力学抑制剂的用量大，而且污染环境。防聚剂可以使生成的气体水合物难以聚结成块，能在封闭管线或者过冷度较大的情况工作，但是存在局限性，只有在油和水同时存在时才起作用。另外，目前使用较多的还有抑制剂，其通过抑制或延缓水合物的生长时间，从而抑制水合物生成，但是动力学抑制剂存在受过冷度的影响较大等问题。但是，总体上来说现有的这些抑制剂最大的问题就是不可分解，如果直接排放到循环水体或者进入土壤，容易对环境造成不同程度的损害；在油气管道输送过程中，如果含量过高，也会影响油气品质，阻碍水合物工业化的实现。因此，寻找新型可降解型抑制剂是实现恶劣环境下油气安全输送的关键。
发明内容
本发明的目的是针对现有气体水合物抑制剂效果不好、成本较高等问题而提供一种高效、节能、低成本的新型水合物抑制剂。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种气体水合物高效抑制剂，其特征在于：由1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、壳聚寡糖和去离子水组成，动力学抑制剂即为1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐；以混合水溶液总量计算，1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐的质量浓度为0.5％～1.1％；壳聚寡糖的质量浓度为1.5％～3.5％；其余为去离子水。
本发明是以离子类抑制剂与生物糖相结合，不仅能延长水合物的生成时间，减少水合物的生成量，还能尽量减少抑制剂本身受过冷度的影响，且具有较好的分解性，最大程度的减少对环境的危害，提高了动力学抑制剂的抑制效果，使动力学抑制剂的效果更好、更稳定、应用范围更广泛。
本发明采用的实验装置包括高压气瓶；压力表；可视反应釜；可视恒温水浴；平流泵；贮液罐；气体循环泵；数据采集器和截止阀；高压气瓶作为气源，经具有调压作用的截止阀调到适当压力；通过可视恒温水浴来控制可视反应釜的温度；由数据采集器记录实验数据。
本发明所述生物降解气体水合物抑制剂使用范围广泛，没有严格的使用条件要求，一般在系统工作压力为0～35MPa，温度为-10℃～45℃的范围内均可使用。
所述新型气体水合物抑制剂的制备方法，包括以下步骤：
1)配制水溶液：分别称取1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、壳聚寡糖与去离子水，按质量百分含量计算，配成1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐浓度为0.5％～1.1％和壳聚寡糖浓度为1.5％～3.5％的混合水溶液。
2)将上述配制好的混合水溶液在可视反应釜内将温度设定在35℃～50℃范围内，搅拌45～60分钟，得到水合物抑制剂。
所述气体水合物抑制剂在使用时，将上述制备好的水合物生成抑制剂加入自来水中，配成300～800ppm的抑制剂水溶液后使用。
具体是：
1)用蒸馏水清洗可视反应釜三次，再用配制好的抑制剂水溶液清洗一次，待擦拭干净后将配制好的抑制剂水溶液注入贮液罐，然后打开第五截止阀(进液阀)和第七截止阀(泵放空阀)，导入反应液。
2)通过调节可视恒温水浴的温度对可视反应釜进行降温，当可视反应釜的温度降低至实验设定温度时，打开第二截止阀(进气阀)，把实验气体充入可视反应釜，当压力升至实验所需压力时停止进气，打开搅拌装置。
3)进行气体水合物抑制实验，实验设定压力为0～35MPa，实验设定温度为-10℃～45℃(优选0℃～10℃)；通过计算机可以实时采集水合物生成实验数据和图像。
本发明的显著优点在以下几个方面：
(1)可分解，环保无污染，真正实现工业绿色化。本发明所述抑制剂为离子型液体和生物糖的组合，无污染，能够很快被生物分解，不造成任何环境破坏。为水合物储运技术工业化实现提供强大基础保障。
(2)成本低，使用量较少，可实现较大规模使用：本发明所选用的水合物抑制剂是采用的是一些廉价的、易得的离子型液体和生物糖，生产成本较低，而且添加量也不大，这样就大大降低了油气行业用于抑制水合物生成的成本。
(3)作用效果好，安全性能高：本抑制剂不仅能延长水合物的生成时间，减少水合物的生成量，还能尽量减少抑制剂本身受过冷度的影响，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1水合物抑制生成实验装置流程图。
1高压气瓶；2压力表；3可视反应釜；4可视恒温水浴；5平流泵；6贮液罐；7气体循环泵；8数据采集器；9-1～9-8截止阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细的说明，但本发明的实施方式并不仅限于此。
本发明采用的实验装置如图1所示，包括高压气瓶1；压力表2；可视反应釜3；可视恒温水浴4；平流泵5；贮液罐6；气体循环泵7；数据采集器8；截止阀9-1～9-8；高压气瓶1作为气源，经具有调压作用的截止阀9-1，9-2调到适当压力；通过可视恒温水浴4来控制可视反应釜3的温度；由数据采集器8记录实验数据；该系统工作压力为0～35MPa，温度范围为-10℃～45℃。
具体制备过程：
1)使用天平分别称取1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、壳聚寡糖与去离子水，按质量百分含量计算，配成1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐浓度为0.5％～1.1％和壳聚寡糖浓度为1.5％～3.5％的混合水溶液。在搅拌釜内将温度设定在35℃～50℃范围内搅拌45～60分钟，便得到水合物抑制剂。
2)将水合物生成抑制剂加入自来水中，配成300～800ppm的抑制剂水溶液。
3)用蒸馏水清洗可视反应釜3三次，再用配制好的抑制剂水溶液清洗一次，待擦拭干净后将配制好的抑制剂水溶液注入贮液罐，然后打开第五截止阀(进液阀)9-5和第七截止阀(泵放空阀)9-7，导入反应液。
4)通过调节恒温水浴4的温度对可视反应釜3进行降温，当可视反应釜3的温度降低至实验设定温度-10℃～45℃时，打开第二截止阀(进气阀)9-2，把实验气体充入反应釜3，当压力升至实验所需压力时停止进气，打开搅拌装置。
5)启动实验装置的温度控制系统。实验设定压力为0～35MPa，进行气体水合物抑制生成实验。
实施例1：
选用的抑制剂配比为0.5％1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐+1.5％壳聚寡糖，实验气体为浓度为99.99％的甲烷，水溶液中抑制剂浓度为300～800ppm，温度为277.55K。用上述方法进行实验，实验数据如表1所示。
表1实验结果
实施例2：
选用的抑制剂配比为0.6％1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐+1.5％壳聚寡糖，实验气体为99.99％的甲烷，水溶液中抑制剂浓度为300～800ppm，温度为277.55K。用上述方法进行实验，实验数据如表2所示。
表2实验结果
实施例3：
选用的抑制剂配比为0.6％1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐+2.0％壳聚寡糖，实验气体为99.99％的甲烷，水溶液中抑制剂浓度为300～800ppm，温度为277.55K。用上述方法进行实验，实验数据如表3所示。
表3实验结果
实施例4：
选用的抑制剂配比为0.9％1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐+3.0％壳聚寡糖，实验气体为99.99％的甲烷，水溶液中抑制剂浓度为300～800ppm，温度为277.55K。用上述方法进行实验，实验数据如表4所示。
表4实验结果
实施例5：
选用的抑制剂配比为0.9％1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐+3.0％壳聚寡糖，实验气体为99.99％的甲烷，水溶液中抑制剂浓度为300～800ppm，温度为281.55K。用上述方法进行实验，实验数据如表5所示。
表5实验结果
Claims (4)
1.一种气体水合物抑制剂，其特征在于：所述抑制剂由1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、壳聚寡糖和去离子水组成，动力学抑制剂即为1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐；以混合水溶液总量计算，1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐的质量浓度为0.5％～1.1％；壳聚寡糖的质量浓度为1.5％～3.5％；其余为去离子水；以离子类抑制剂与生物糖相结合，不仅能延长水合物的生成时间，减少水合物的生成量，还能尽量减少抑制剂本身受过冷度的影响，且具有较好的分解性，最大程度的减少对环境的危害，提高了动力学抑制剂的抑制效果，使动力学抑制剂的效果更好、更稳定、应用范围更广泛。
2.如权利要求1所述的一种气体水合物抑制剂，其特征在于：所述抑制剂在系统工作压力为0～35MPa，温度为-10℃～45℃的范围内均可使用。
3.如权利要求1所述的一种气体水合物抑制剂，其特征在于：所述气体水合物抑制剂在使用时，将其加入自来水中，配成300～800ppm的抑制剂水溶液后使用。
4.如权利要求1所述的一种气体水合物抑制剂的制备方法，其特征在于：
1)配制水溶液：分别称取1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、壳聚寡糖与去离子水，按质量百分含量计算，配成1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐浓度为0.5％～1.1％和壳聚寡糖浓度为1.5％～3.5％的混合水溶液；
2)将混合水溶液在可视反应釜内将温度设定在35℃～50℃范围内，搅拌45～60分钟，得到气体水合物抑制剂。
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