CN107035967A - 一种复合型气体水合物防聚剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体水合物防聚剂，特指一种含葡萄糖、木质素胺以及聚羧酸盐的复合型气体水合物防聚剂，属于石油工程技术领域，也可用于其它水合物应用技术领域。所述复合型气体水合物防聚剂中含有质量浓度为5‑25％的葡萄糖、1％‑5％的木质素胺和1％‑5％聚羧酸盐，其余为蒸馏水，将组分在20‑30℃下混合并搅拌3‑5分钟，即得到所述的复合型防聚剂。该防聚剂可以不仅能够抑制水合物的生成，且能有效的控制水合物保持流动状态，使水合物以浆液形式存在，该水合物防聚剂中的葡萄糖为用天然物质，经济环保，能够有效阻碍水合物的生成，与木质素胺以及聚羧酸盐复合既能抑制水合物生成又能促进水合物颗粒分散，具有良好的防聚作用。

Description

一种复合型气体水合物防聚剂

技术领域

本发明涉及一种气体水合物防聚剂，特指一种含葡萄糖、木质素胺以及聚羧酸盐的复合型气体水合物防聚剂，属于石油工程技术领域，也可用于其它水合物应用技术领域。

背景技术

水合物是由水和客体分子在低温和高压的条件下形成的非化学计量性类冰状晶体。在高压低温的条件下，水合物易在油气集输管线中形成，生长，造成管道堵塞，发生输送事故，给石油与天然气工业带来极大的经济损失和安全隐患。水合物风险控制技术是防治水合物的新手段，通过添加防聚剂使水合物管道中以浆体的形式输送，既解决了水合物堵塞管道的问题，又沿袭了水合物蓄能密度大的优势，更加安全高效地运输水合物。目前的防聚剂大都具有毒性，生物降解性差，价格昂贵，防具效果不明显等特点。因此，开发新型高效环保的气体水合物防聚剂则显得尤为重要。

葡萄糖是一种碳水化合物，其分子式为C₆H₁₂O₆，广泛存在于自然界中。葡萄糖作为多羟基的极性化合物，分子上的羟基会与水分子以氢键相连接，使自由水成为结合水，从而体系中水的活度下降；同时，葡萄糖的存在能使体系的密度增大，分子间的空隙减小，阻碍了气体分子的传质过程，使得气体分子进入并稳定水分子形成的孔穴这一过程受阻，从而阻碍水合物的生成，起到抑制作用。

木质素胺属于阴离子型分散剂，价格低廉，无毒，能够增强水合物颗粒表面的静电斥力，使得水合物颗粒分散于水介质中，从而不发生聚集。聚羧酸盐是一种人工合成的亲水性高分子，生产和使用环节都不会对环境造成污染，并且聚羧酸盐能够在水合物颗粒表面一层物质，在水合物表面有效吸附，其带有的长侧链能够发挥空间位阻作用，既提高浆液流动性，也使得形成的水合物浆液具有更高的稳定性。

综上所述，将葡萄糖、木质素胺以及聚羧酸盐进行复配，能在阻碍水合物生成的同时起到防止水合物聚团的作用，使得水合物以浆液状态稳定流动。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种葡萄糖、木质素胺以及聚羧酸盐复配的水合物防聚剂制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合型气体水合物防聚剂，其特征在于，所述复合型气体水合物防聚剂中含有质量浓度为5-25％的葡萄糖、1％-5％的木质素胺和1％-5％聚羧酸盐，其余为蒸馏水，将组分在20-30℃下混合并搅拌3-5分钟，即得到所述的复合型防聚剂。

本发明采用的制备装置包括高压气瓶、可视化高压反应釜、阀门与管线、低温恒温槽、压力传感器、精密压力表、真空泵和数据采集仪。以高压气瓶作为气源，经减压阀调到适当压力。可视化高压反应釜气体进出口外接真空泵、压力传感器、精密压力表、放空阀以及连接气瓶的管线。真空泵用于实验前抽出可视化高压反应釜内空气，压力传感器用于测量反应釜内气体压力变化，压力表用于观察进气时管线压力，放空阀用于排放釜内气体。整个可视化高压反应釜浸入低温恒温槽内的冷媒中，由恒温槽底部的加热/冷却盘管给冷媒升温或降温进而控制釜体温度。该设备最高工作压力设计为10Mpa，工作温度范围为-10-90℃

制备步骤如下：

1)在蒸馏水中加入葡萄糖、木质素胺以及聚羧酸盐，在20-30℃下混合并搅拌3-5分钟配制不同浓度的复合型防聚剂，使得葡萄糖质量浓度为5-25％，木质素胺质量浓度为1％-5％，聚羧酸盐质量浓度为1％-5％。

2)用真空泵将可视化高压反应釜、管线系统抽真空，抽真空时间40-50分钟。

3)将配制好的不同浓度的复合型防聚剂加入反应釜，搅拌3-5分钟，并先预冷到2℃。

4)打开控制阀，把高压实验气体充入反应釜，通过调压阀将反应系统压力维持在实验所需的压力3MPa。

5)设定实验温度2℃，启动实验装置的温度控制系统。利用恒温水浴对反应釜进行冷却，直到反应釜中的温度达到设定温度。

6)进行水合物生成实验。

在实验过程中，葡萄糖、木质素胺以及聚羧酸盐用精度为0.1mg的TG328A型电光分析天平称取。通过计算机可以实时采集实验数据和图像。

本发明的有益效果：

1)水合物防聚作用效果好

木质素胺通过静电斥力分散作用能使水合物分散于水溶液中不发生团聚。聚羧酸盐利用长链起到空间位阻作用使水合物浆液具有良好流动性的同时具备稳定性。这两种物质与葡萄糖复合既能抑制水合物生成又能形成稳定的水合物浆液，具有良好的防聚作用。

2)应用广泛

可在气体水合物储运技术和水合物堵塞防治等领域得到广泛应用。更有利于实现水合物风险控制技术。

3)经济环保

本发明的高效复合型防聚剂的组分均具有无毒、无污染、制备容易、成本低、可回收的特点。

附图说明

图1为水合物实验装置结构示意图，其中1高压气瓶；2可视化高压反应釜、3低温恒温槽、4压力传感器、5精密压力表、6真空泵、7数据采集仪、8计算机、9减压阀、10热电阻、11加热/制冷盘管、12放空阀。

具体实施方式

下面对本发明作进一步具体描述，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，由高压气瓶1；可视化高压反应釜2、低温恒温槽3、压力传感器4、精密压力表5、真空泵6、数据采集仪7、计算机8、减压阀9、热电阻10、加热/制冷盘管11、放空阀12等组成。以高压气瓶1作为气源，经减压阀9调到适当压力。可视化高压反应釜2气体进出口外接真空泵6、压力传感器4、精密压力表5、放空阀12以及连接高压气瓶1的管线。真空泵6用于实验前抽出可视化高压反应釜2内空气，压力传感器4用于测量可视化高压反应釜2内气体压力变化，精密压力表5用于观察进气时管线压力，放空阀12用于排放可视化高压反应釜2内气体。两个温度测量孔可插入长短不一的两个Pt-100热电阻，分别用于测量可视化高压反应釜2内液相和气相的温度。整个可视化高压反应釜2浸入低温恒温槽3内的冷媒中，由低温恒温槽3底部的加热/冷却盘管11给冷媒升温或降温进而控制釜体温度。由数据采集仪7和计算机8采集数据并监测可视化高压反应釜2内水合物形成状况。该设备最高工作压力设计为10MPa，工作温度范围为-10-90℃，具体制备过程：

1)将质量百分含量为5-25％葡萄糖、1％-5％木质素胺以及1％-5％聚羧酸盐与蒸馏水混合，配制不同浓度的复合型防聚剂水溶液。

2)用真空泵将可视化高压反应釜、管线系统抽真空，抽真空时间40-50分钟。

3)为尽可能排除可视化高压反应釜和管线系统中的空气，用实验气体对其置换两次，然后再抽真空。

4)将配制好的不同浓度的复合防聚剂注入反应釜，搅拌3-5分钟，并先预冷到2℃。

5)通过气瓶将高压实验气体充入可视化高压反应釜，通过减压阀将反应系统压力维持在实验所需的压力。

6)设定实验温度，启动实验装置的温度控制系统。利用加热/冷却盘管11对可视化高压反应釜进行冷却，直到反应釜中的温度达到设定温度。

7)进行水合物形成实验。

实施例：

本实施例采用复合型水合物防聚剂，其组成为：一定质量的蒸馏水，5％-25％的葡萄糖、1％-5％的木质素胺以及1％-5％的聚羧酸盐。实验步骤同上。CO₂水合物生成平衡条件：温度为2℃，压力为3MPa。

表1复合型防聚剂组分浓度

本实施例采用可视化高压反应釜进行防聚性能评价，水合物防聚剂可有效阻止气体水合物聚集结块时的实验现象为：在实验温度和压力条件下，实验过程中形成的水合物形成微颗粒状，体系呈浆态分布，并未发生聚积结块，反应釜中的搅拌装置可稳定搅拌，在生成水合物后停止搅拌，在2小时后开启搅拌，水合物没有结块，这表明生成的水合物稳定性好，在扰动较小或停止搅拌时均不会结块而导致堵塞管路，本实施例提供的复合型水合物防聚剂在气-水混输体系中时具有良好的防聚效果。

实施例1：

制备一定质量浓度的复合型防聚剂，取200g蒸馏水，加入5％的葡萄糖、1％的木质素胺以及1％的聚羧酸盐；混合后得到所需浓度的防聚剂。将该防聚剂注入可视化高压反应釜中，搅拌3-5min，设定水浴温度为2℃，预冷5min。通入CO₂气体，实验步骤同上。

在本实施例的整个实验过程中，水合物形成微颗粒状，体系呈浆态分布，连续运行没有出现水合物聚积结块堵塞的现象，反应釜中的搅拌装置可稳定搅拌，停止搅拌2h后可顺利重启，水合物颗粒重新分散，并未发生聚积结块，这表明生成的水合物稳定性好，在扰动较小或停止搅拌时均不会结块而导致堵塞管路，从而说明本实施例提供的复合型水合物防聚剂具有良好的防聚效果。

实施例2：

制备一定质量浓度的复合型防聚剂，取200g蒸馏水，加入质量10％的葡萄糖、2％的木质素胺以及2％的聚羧酸盐；混合后得到所需浓度的防聚剂。将该防聚剂注入可视化高压反应釜中，搅拌3-5min，设定水浴温度为2℃，预冷5min。通入CO₂气体，实验步骤同上。

在本实施例的整个实验过程中，水合物形成微颗粒状，体系呈浆态分布，连续运行没有出现水合物聚积结块堵塞的现象，反应釜中的搅拌装置可稳定搅拌，停止搅拌2h后可顺利重启，水合物颗粒重新分散，并未发生聚积结块，这表明生成的水合物稳定性好，在扰动较小或停止搅拌时均不会结块而导致堵塞管路，从而说明本实施例提供的复合型水合物防聚剂具有良好的防聚效果。

实施例3：

制备一定质量浓度的复合型防聚剂，取200g蒸馏水，加入15％的葡萄糖、3％的木质素胺以及3％的聚羧酸盐；混合后得到所需浓度的防聚剂。将该防聚剂注入可视化高压反应釜中，搅拌3-5min，设定水浴温度为2℃，预冷5min。通入CO₂气体，实验步骤同上。

在本实施例的整个实验过程中，水合物形成微颗粒状，体系呈浆态分布，连续运行没有出现水合物聚积结块堵塞的现象，反应釜中的搅拌装置可稳定搅拌，停止搅拌2h后可顺利重启，水合物颗粒重新分散，并未发生聚积结块，这表明生成的水合物稳定性好，在扰动较小或停止搅拌时均不会结块而导致堵塞管路，从而说明本实施例提供的复合型水合物防聚剂具有良好的防聚效果。

实施例4：

制备一定质量浓度的复合型防聚剂，取200g蒸馏水，加入20％的葡萄糖、4％的木质素胺以及4％的聚羧酸盐；混合后得到所需浓度的防聚剂。将该防聚剂注入可视化高压反应釜中，搅拌3-5min，设定水浴温度为2℃，预冷5min。通入CO₂气体，实验步骤同上。

在本实施例的整个实验过程中，水合物形成微颗粒状，体系呈浆态分布，连续运行没有出现水合物聚积结块堵塞的现象，反应釜中的搅拌装置可稳定搅拌，停止搅拌2h后可顺利重启，水合物颗粒重新分散，并未发生聚积结块，这表明生成的水合物稳定性好，在扰动较小或停止搅拌时均不会结块而导致堵塞管路，从而说明本实施例提供的复合型水合物防聚剂具有良好的防聚效果。

实施例5：

制备一定质量浓度的复合型防聚剂，取200g蒸馏水，加入25％的葡萄糖、5％的木质素胺以及5％的聚羧酸盐；混合后得到所需浓度的防聚剂。将该防聚剂注入可视化高压反应釜中，搅拌3-5min，设定水浴温度为2℃，预冷5min。通入CO₂气体，实验步骤同上。

在本实施例的整个实验过程中，水合物形成微颗粒状，体系呈浆态分布，连续运行没有出现水合物聚积结块堵塞的现象，反应釜中的搅拌装置可稳定搅拌，停止搅拌2h后可顺利重启，水合物颗粒重新分散，并未发生聚积结块，这表明生成的水合物稳定性好，在扰动较小或停止搅拌时均不会结块而导致堵塞管路，从而说明本实施例提供的复合型水合物防聚剂具有良好的防聚效果。

本发明的优点：

本发明提供的一种含葡萄糖、木质素胺和聚羧酸盐复合型水合物防聚剂的应用，克服了传统化学剂用量大，成本高，对环境及人体有害等缺点，具有经济高效，用量低，无毒无污染等优点。该防聚剂可以不仅能够抑制水合物的生成，且能有效的控制水合物保持流动状态，使水合物以浆液形式存在，确保在气-水混输体系中水合物颗粒以小颗粒存在于管道中，不发生聚集结块，有效避免含水率高时可能出现的水合物堵塞管道的发生，更有利于实现水合物风险控制技术和油气管道输送的安全保障。

Claims (2)

1.一种复合型气体水合物防聚剂，其特征在于，所述复合型气体水合物防聚剂中含有质量浓度为5-25％的葡萄糖、1％-5％的木质素胺和1％-5％聚羧酸盐，其余为蒸馏水。

2.根据权利要求1所述的一种复合型气体水合物防聚剂的制备方法，其特征在于，将葡萄糖、木质素胺以及聚羧酸盐按比例加入到蒸馏水中，在20-30℃下混合并搅拌3-5分钟，即得到所述的复合型防聚剂。