CN108794663A - 一种稠油稀释过程沥青质稳定剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于石油掺混、稀释过程中石油沥青质稳定剂的合成及纯化方法。本发明提供了一种沥青质稳定剂的合成方法。首先将反应物3‑氨基苯硼酸或3‑氨基苯磺酸及聚异丁烯丁二酸酐溶于芳烃溶剂中，在110℃‑140℃催化剂高氯酸锌作用下反应，再经过水‑有机溶剂萃取、减压蒸馏及真空干燥，得到沥青质稳定剂。本发明合成的沥青质稳定剂对加拿大油砂沥青的沥青质的稳定效率最高达94.3％‑99.5％。

Description

一种稠油稀释过程沥青质稳定剂的制备方法
技术领域
本发明涉及稠油稀释过程中沥青质稳定剂的制备方法。
背景技术
由于稠油中胶质、沥青质等极性组分含量高，所以稠油具有高粘度、相对密度大和低温下流动性差的特点。目前，降低稠油粘度，达到管道输送标准，保障管道安全输送已成为稠油输送技术的热点与难点。常用的稠油降粘方法主要有：加热降粘法、乳化降粘法、水热降粘法、热解减粘法、掺加稀释剂降粘法等。加热降粘常用于稠油地下开采及短距离管道输送，不适用于复杂地形环境下的长距离管道输送；乳化降粘法涉及乳化、破乳等复杂工艺过程，且因水的加入而降低管线运输能力；掺稀降粘是在稠油中加入稀油的一种稀释降粘方法；水热降粘和热解降粘法均为在相对温和条件下的原油大分子热裂解或催化水热热解成为小分子而达到降低稠油粘度的方法，该方法适用于地下原油开采或作为管输前的稠油预处理过程。
掺加低粘度稀油是降低稠油粘度最有效、最简单的方法。稠油中沥青质分子量最大，极性最强，是稠油中相互作用力最强、最不稳定组分。在稠油掺加稀油稀释过程中或输送条件变化至一定范围时，沥青质稳定性降低而导致絮凝、沉积。沥青质沉积会造成管道有效截面积减小、管输设备输送效率降低等问题，严重时会发生管道堵塞。因此，为抑制沥青质的沉积，保障掺稀原油的管输安全，有必要开发稠油稀释过程中的沥青质稳定剂。
发明内容
本发明的目的在于提高稠油掺混、稀释过程中沥青质的稳定性，从而使稠油的开采和运输更加方便、有效。
本发明的目的是提供一种稠油掺混、稀释过程中的沥青质稳定剂。
本发明的主要目的是提供该沥青质稳定剂的合成及纯化方法。
本发明的技术方案是：
(1)本发明所述反应物A为3-氨基苯硼酸或3-氨基苯磺酸；反应物B为聚异丁烯丁二酸酐或邻苯二甲酸酐等；溶剂为甲苯、邻二甲苯、间二甲苯或对二甲苯；催化剂为高氯酸锌(六水合物)。
(2)本发明的反应物配比为A与B的摩尔比为0.5:1-1:6，适宜的配比1:1-1:3。
(3)催化剂的用量为反应物用量的0.6％-10％(摩尔分数)，最合适的用量为1％-5％(摩尔分数)。
(4)溶剂用量为反应物质量的5-13倍，最合适的用量为7-10倍。
(5)反应物、催化剂和溶剂构成的反应体系在25-80℃下搅拌混合均匀，并在反应过程中持续搅拌。
(6)反应温度为100-150℃，最合适的反应温度为110-140℃。
(7)反应时间为2-11小时，最合适的反应时间为3-9小时。
(8)反应结束后，将反应体系进行萃取分离。
(9)萃取剂为蒸馏水和有机溶剂。有机溶剂包括氯仿、乙醇、四氯化碳、二氯乙烷、甲醇、丙酮等。蒸馏水与有机溶剂的混合比例为0.5:1-1:7(体积比)，蒸馏水与有机溶剂最合适的体积比为1:1-1:4。
(10)将(9)萃取所得油相再用蒸馏水萃取1-5次，合适的萃取次数为2-3次。
(11)将(10)所得油相在60-90℃、真空度为20-70kPa下减压蒸馏，目的是脱出其中70-95％的溶剂。
(12)将(11)所得初脱溶剂的产品进行真空干燥至恒重，得到本发明所述沥青质稳定剂。真空干燥在真空干燥箱中进行，干燥温度90-140℃，适宜干燥温度为100-120℃。
本发明的有益效果是：
(1)本发明合成了一种沥青质稳定剂。合成工艺简单，稳定剂成本低，合成条件温和。
(2)本发明所得的稳定剂在使用过程中用量少，且对沥青质的稳定效果好。
(3)本发明所得稳定剂可用于原油稀释过程、原油掺混过程中的沥青质的稳定。可适用于石油开采、石油输送、炼油厂的原油掺混等领域，特别适用于稠油稀释过程中沥青质的稳定，最适合用于加拿大油砂沥青稀释过程中的沥青质的稳定。
具体合成方法
(1)将一定配比的反应物A和B在三口烧瓶中加热、搅拌混合均匀。
(2)加入一定体积的溶剂，继续搅拌，再加入规定量的催化剂。
(3)用油浴将反应体系加热到规定温度，在连续搅拌和回流条件下反应到规定时间后结束反应。
(4)将冷却后的反应产物用一定混合比例的水和有机溶剂在分液漏斗中进行萃取分离。
(5)将(4)中的下层油相取出，再用一定体积的蒸馏水萃取分离。
(6)将(5)中的油相在一定温度的水浴中减压蒸馏，蒸出大部分溶剂。
(7)将(6)减压蒸馏后的产物在真空干燥箱中干燥至恒重，得到本发明所述沥青质稳定剂。
稳定剂的稳定性能测试方法
(1)将沥青质稳定剂配制成一定浓度的稳定剂正庚烷溶液R。
(2)配制10g/L的沥青质甲苯溶液P。
(3)1mL 10g/L的沥青质甲苯溶液和9mL正庚烷均匀混合形成混合溶液M，将M溶液静置24小时，用紫外-可见分光光度计在波长410nm下测定静置后的M溶液的上层清液的吸光度D0。
(4)取一定体积的R溶液和1mLP混合均匀，再加入一定体积的正庚烷，使得混合溶液中正庚烷的体积为9mL，搅拌混合均匀，得到混合溶液S。
(4)将混合溶液S静置24小时。
(5)用紫外-可见分光光度计在波长410nm下测定静置后的S溶液的上层清液的吸光度Dw。
(6)根据下列公式计算沥青质稳定剂的稳定效率：
实施例1
将摩尔比1:1的3-氨基苯硼酸和聚异丁烯丁二酸酐共计17.67g放入两口烧瓶中，然后加入40-60mL甲苯作溶剂，再加入高氯酸锌(六水合物)(3％-5％摩尔比)0.15g作为反应催化剂。两口烧瓶中的一口插入电动搅拌棒，侧口连接冷凝装置。在恒温油浴110-140℃下，加热回流反应3h后结束反应。
回流结束后，对反应烧瓶内的混合溶液进行萃取。在分液漏斗加入体积比为1:1的蒸馏水和氯仿各30-50mL，加入混合液后充分摇匀，然后将分液漏斗固定在铁架台上静置分层。待上下层基本为透明溶液时，取出下层油相。将下层油相倒入洗净的分液漏斗中，再加入15-30mL蒸馏水充分摇匀，将分液漏斗固定在铁架台上静置分层。萃取完成后，收集分离出的油相萃取物。
将油相萃取物在水浴中减压蒸馏1.5h，蒸出大部分溶剂。减压蒸馏完成后，在真空干燥箱中，100-120℃下真空干燥至恒重，产物即为本专利所述的沥青质稳定剂。
按本专利所述的稳定剂的稳定性能测试方法测定所得沥青质稳定剂的稳定性能。所合成的沥青质稳定剂对加拿大油砂沥青的沥青质的稳定效率达到94.3％-99.5％。
实施例2
将摩尔比1:1.5的3-氨基苯硼酸和聚异丁烯丁二酸酐共计25.14g放入两口烧瓶中，然后加入30-50mL甲苯作溶剂，再加入高氯酸锌(六水合物)(3％-5％摩尔比)0.15g作为反应催化剂。两口烧瓶中的一口插入电动搅拌棒，侧口连接冷凝装置。在恒温油浴110-140℃下，加热回流反应3h后结束反应。
回流结束后，对反应烧瓶内的混合溶液进行萃取。在分液漏斗加入体积比为1:1的蒸馏水和氯仿各30-50mL，加入混合液后充分摇匀，然后将分液漏斗固定在铁架台上静置分层。待上下层基本为透明溶液时，取出下层油相。将下层油相倒入洗净的分液漏斗中，再加入15-30mL蒸馏水充分摇匀，将分液漏斗固定在铁架台上静置分层。萃取完成后，收集分离出的油相萃取物。
将油相萃取物在水浴中减压蒸馏1.5h，蒸出大部分溶剂。减压蒸馏完成后，在真空干燥箱中，100-120℃下真空干燥至恒重，产物即为本专利所述的沥青质稳定剂。
按本专利所述的稳定剂的稳定性能测试方法测定所得沥青质稳定剂的稳定性能。所合成的沥青质稳定剂对加拿大油砂沥青的沥青质的稳定效率达到90.3％-95.5％。
实施例3
将摩尔比1:1的3-氨基苯硼酸和聚异丁烯丁二酸酐共计17.67g放入两口烧瓶中，然后加入40-60mL甲苯作溶剂，再加入高氯酸锌(六水合物)(3％-5％摩尔比)0.15g作为反应催化剂。两口烧瓶中的一口插入电动搅拌棒，侧口连接冷凝装置。在恒温油浴110-140℃下，加热回流反应9h后结束反应。
回流结束后，对反应烧瓶内的混合溶液进行萃取。在分液漏斗加入体积比为1:1的蒸馏水和氯仿各30-50mL，加入混合液后充分摇匀，然后将分液漏斗固定在铁架台上静置分层。待上下层基本为透明溶液时，取出下层油相。将下层油相倒入洗净的分液漏斗中，再加入15-30mL蒸馏水充分摇匀，将分液漏斗固定在铁架台上静置分层。萃取完成后，收集分离出的油相萃取物。
将油相萃取物在水浴中减压蒸馏1.5h，蒸出大部分溶剂。减压蒸馏完成后，在真空干燥箱中，100-120℃下真空干燥至恒重，产物即为本专利所述的沥青质稳定剂。
按本专利所述的稳定剂的稳定性能测试方法测定所得沥青质稳定剂的稳定性能。所合成的沥青质稳定剂对加拿大油砂沥青的沥青质的稳定效率达到30％-79.3％。

Claims (2)

1.一种沥青质稳定剂的制备及纯化方法，其特征是包括以下步骤：
(1)稳定剂的合成方法
①反应物A为3-氨基苯硼酸或3-氨基苯磺酸；反应物B为聚异丁烯丁二酸酐或邻苯二甲酸酐等；溶剂为甲苯、邻二甲苯、间二甲苯或对二甲苯；催化剂为高氯酸锌(六水合物)。
②反应物A与B的摩尔比为0.5:1-1:6。催化剂的用量为反应物用量的0.6％-10％(摩尔分数)，溶剂用量为反应物质量的5-13倍。
③反应温度为100-150℃，反应时间为2-11小时。
(2)合成产物的纯化方法
①第一次萃取的萃取剂为蒸馏水和有机溶剂。有机溶剂包括氯仿、乙醇、四氯化碳、二氯乙烷、甲醇、丙酮等。蒸馏水与有机溶剂的混合比例为0.5:1-1:7(体积比)。
②第二次萃取的萃取剂为蒸馏水，萃取次数1-5次。
③干燥方法为：所得产物在60-90℃、真空度为20-70kPa下减压蒸馏，目的是脱出其中70-95％的溶剂，然后再真空干燥，干燥温度90-140℃，适宜干燥温度为100-120℃。
2.依据权利要求1所述的沥青质稳定剂的合成和纯化方法，其特征是合成的沥青质稳定剂的稳定效率达30％-99.5％。
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