CN109628080A - 一种生物质泡沫排水剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物质泡沫排水剂的制备方法，属于排水剂制备技术领域。本发明以富含葡萄糖的葡萄为原料，将其榨汁收集滤液，将得到的滤液分别和过氧化氢溶液以及碱液反应，得到预反应液，接着再以富含胱氨酸和双硫键的猪毛为原料，将其粉碎后经地衣芽孢杆菌发酵降解后灭菌浓缩，得到浓缩物，并以聚乙烯醇和二羟基苯甲酸为原料反应，最终和浓缩物、反应液以及儿茶酚氧化酶共混制得生物质泡沫排水剂，本发明的泡沫排水剂起泡能力好，并且起泡能力稳定，携液率高，携水能力好，耐盐性好，在不同浓度的NaCl溶液下的起泡能力好，耐腐蚀性好，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质泡沫排水剂的制备方法，属于排水剂制备技术领域。
背景技术
天然气井生产过程中水流会随着气流进入气井，当气流大小无法使水流带出井外时即会造成积液，进而导致减产甚至淹死。天然气井产出液体有两种，一是地层中的游离水或烃类凝析液；二是地层中含有水汽的天然气流入井筒，由于热损失使温度沿井筒逐渐下降，出现凝析水。若井筒内液体不及时排出，则增加井底回压，造成产气量不断下降。为了解决积液的问题，目前主要采用往井下加入泡排剂的方法进行排液，泡排剂与积液混合后，在天然气流搅动下产生大量泡沫，有泡沫将积液带出井外，减少积液影响，达到稳定或增加天然气产量的目的。它是将泡沫排水剂从携液能力不足的气井井口注入井底，借助于天然气流的搅拌作用与井底积液充气接触，从而减小液体表面张力，产生大量稳定的含水泡沫，明显降低气液混合物密度，大幅度降低油管内的摩阻损失和重力梯度，使井底积液易被气流从井底携带至地面。
天然气井井身及地面流程绝大部分均为钢制结构，受管内流体（液流、气流）的影响，极易发生腐蚀甚至穿孔的情况。为了解决这一问题，目前通常采用往井下加入缓蚀剂的方法进行防腐，缓蚀剂与井下水体混合后，气井排液的过程中会与管壁进行接触，通过吸附、氧化或者沉淀的方式与管壁紧密结合，抑制阴极或阳极反应，进而达到防腐的目的。
现有泡沫排水剂中，中国专利第公开第CN102634327A号中原料配比主要为表面活性剂95～105份，甲基纤维素3～7份，控泡剂5～10份，其中表面活性剂是由无患子提取物、咪唑啉、十二烷基二甲基甜菜碱按照重量比1～2：1～2：1～2组成；中国专利公告第CN101492599A号中原料配比主要为三乙烯四胺5～10％，二乙烯三胺10～20％，油酸10～30％，冰乙酸2～10％，马来酸酐5～15％，丙乙酸5～10％。
目前泡沫排水工艺所使用的泡沫排水剂多为化学产品，容易腐蚀油井壁，并且自发起泡能力差、泡沫稳定性差导致携水能力低的问题。
因此，发明一种生物质的，自发气泡能力好且泡沫稳定性好的泡沫排水剂对排水剂制备技术领域具有积极意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前泡沫排水工艺所使用的泡沫排水剂多为化学产品，容易腐蚀油井壁，而生物质泡沫排水剂耐盐碱性差、自发起泡能力差、泡沫稳定性差导致携水能力低的问题，提供了一种生物质泡沫排水剂的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种生物质泡沫排水剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
称取浓缩物和反应物，放入反应釜中，再向反应釜中加入反应物质量5%的儿茶酚氧化酶，常温下以200～300r/min的转速搅拌反应15～20min后出料，即得生物质泡沫排水剂；
所述的浓缩物的制备步骤为：
（1）称取新鲜葡萄放入榨汁机中榨汁处理20～30min，过滤分离去除滤渣得到滤液，将得到的滤液和质量分数为30%的过氧化氢溶液混合后放入反应釜中，搅拌反应1～2h，得到预反应液；
（2）向反应釜中滴加浓度为0.8mol/L的氢氧化钠溶液，调节预反应液pH至7.5～8.0，调节完成后启动搅拌器，以200～300r/min的转速搅拌反应40～50min，得到反应液，备用；
（3）称取猪毛放入组织粉碎机中粉碎20～30min，得到猪毛粉碎物，将猪毛粉碎物和水混合后装入发酵罐中，再向发酵罐中加入猪毛粉碎物质量10%的浓度为106cfu/mL的地衣芽孢杆菌菌悬液，密封发酵罐后在25～30℃下发酵处理5～7天；
（4）待发酵处理结束后，得到发酵产物，将得到的发酵产物放入高温灭菌罐中，在120～130℃下高温灭菌20～30min，得到灭菌发酵物，将备用的反应液和灭菌发酵物混合后装入旋转蒸发仪，在60～70℃下旋蒸浓缩20～30min，得到浓缩物；
所述的反应物的制备步骤为：
将质量分数为30%的聚乙烯醇溶液和质量分数为30%的3，4-二羟基苯甲酸溶液混合后装入反应釜中，加热升温80～90℃，以200～300r/min的转速搅拌反应2～3h，反应结束后自然降温至室温，得到反应物。
按重量份数计，浓缩液为70～80份，反应物为20～30份。
所述的浓缩物的制备步骤（1）中滤液和质量分数为30%的过氧化氢溶液的质量比为2:1。
所述的浓缩物的制备步骤（2）中优选的搅拌反应的时间是45～50min。
所述的浓缩物的制备步骤（3）中猪毛粉碎物和水的质量比为1:1。
所述的浓缩物的制备步骤（3）中发酵处理的温度优选为27～30℃。
所述的浓缩物的制备步骤（4）中反应液和灭菌发酵物的质量比为3:1。
所述的浓缩物的制备步骤（4）中旋蒸浓缩的温度优选为65～70℃。
所述的反应物的制备步骤中质量分数为30%的聚乙烯醇溶液和质量分数为30%的3,4-二羟基苯甲酸溶液的质量比为5:3。
本发明的有益技术效果是：
本发明以富含葡萄糖的葡萄为原料，将其榨汁收集滤液，将得到的滤液分别和过氧化氢溶液以及碱液反应，得到预反应液，接着再以富含胱氨酸和双硫键的猪毛为原料，将其粉碎后经地衣芽孢杆菌发酵降解后灭菌浓缩，得到浓缩物，并以聚乙烯醇和二羟基苯甲酸为原料反应，最终和浓缩物、反应液以及儿茶酚氧化酶共混制得生物质泡沫排水剂，本发明首先用过氧化氢对富含葡萄糖的葡萄汁进行氧化处理，使得其中葡萄糖被氧化成葡萄糖酸，接着再和氢氧化钠反应生成葡萄糖酸钠，得到富含葡萄糖酸钠的反应液，接着本发明以猪毛为原料，其中猪毛蛋白中富含双硫键猪毛蛋白和角质蛋白，通过能够分泌角质蛋白酶的地衣芽孢杆菌发酵降解，得到富含双硫键猪毛蛋白和粘性多肽的发酵物，将两者混合后与聚乙烯醇和二羟基苯甲酸以及儿茶酚氧化酶混合反应制得泡沫排水剂，在使用时，由于葡萄糖酸钠和富含双硫键的猪毛蛋白都具有极大的表面活性，起泡能力出色，可以在井下天然气流搅动下产生大量泡沫，而猪毛蛋白黏度较高，部分肽链会在气液界面上伸展，形成一个二维保护网络，使得泡沫界面膜的机械强度增加，可促进泡沫的稳定性，保证了泡沫的携液能力，而二羟基苯甲酸含有邻苯二酚功能基团，它在儿茶酚氧化酶作用下发生氧化生成邻苯醌，邻苯醌与胶质蛋白酶解氨基酸中的氨基发生迈克尔加成，形成共价交联点，产生高分子网状聚合物将泡沫进一步固化，提高了本发明泡沫排水剂的耐盐碱能力，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
称取新鲜葡萄放入榨汁机中榨汁处理20～30min，过滤分离去除滤渣得到滤液，将得到的滤液和质量分数为30%的过氧化氢溶液按质量比为2:1混合后放入反应釜中，搅拌反应1～2h，得到预反应液；向反应釜中滴加浓度为0.8mol/L的氢氧化钠溶液，调节预反应液pH至7.5～8.0，调节完成后启动搅拌器，以200～300r/min的转速搅拌反应40～50min，得到反应液，备用；称取猪毛放入组织粉碎机中粉碎20～30min，得到猪毛粉碎物，将猪毛粉碎物和水按等质量比混合后装入发酵罐中，再向发酵罐中加入猪毛粉碎物质量10%的浓度为106cfu/mL的地衣芽孢杆菌菌悬液，密封发酵罐后在25～30℃下发酵处理5～7天；待发酵处理结束后，得到发酵产物，将得到的发酵产物放入高温灭菌罐中，在120～130℃下高温灭菌20～30min，得到灭菌发酵物，按质量比为3:1将备用的反应液和灭菌发酵物混合后装入旋转蒸发仪，在60～70℃下旋蒸浓缩20～30min，得到浓缩物，备用；按质量比为5:3将质量分数为30%的聚乙烯醇溶液和质量分数为30%的3,4-二羟基苯甲酸溶液混合后装入反应釜中，加热升温80～90℃，以200～300r/min的转速搅拌反应2～3h，反应结束后自然降温至室温，得到反应物；按重量份数计，称取70～80份备用的浓缩物和20～30份上述反应物，放入反应釜中，再向反应釜中加入反应物质量5%的儿茶酚氧化酶，常温下以200～300r/min的转速搅拌反应15～20min后出料，即得生物质泡沫排水剂。
实例1
浓缩物的制备：
（1）称取新鲜葡萄放入榨汁机中榨汁处理20min，过滤分离去除滤渣得到滤液，将得到的滤液和质量分数为30%的过氧化氢溶液按质量比为2:1混合后放入反应釜中，搅拌反应1h，得到预反应液；
（2）向反应釜中滴加浓度为0.8mol/L的氢氧化钠溶液，调节预反应液pH至7.5，调节完成后启动搅拌器，以200r/min的转速搅拌反应40min，得到反应液，备用；
（3）称取猪毛放入组织粉碎机中粉碎20min，得到猪毛粉碎物，将猪毛粉碎物和水按等质量比混合后装入发酵罐中，再向发酵罐中加入猪毛粉碎物质量10%的浓度为106cfu/mL的地衣芽孢杆菌菌悬液，密封发酵罐后在25℃下发酵处理5天；
（4）待发酵处理结束后，得到发酵产物，将得到的发酵产物放入高温灭菌罐中，在120℃下高温灭菌20min，得到灭菌发酵物，按质量比为3:1将备用的反应液和灭菌发酵物混合后装入旋转蒸发仪，在60℃下旋蒸浓缩20min，得到浓缩物；
反应物的制备：
按质量比为5:3将质量分数为30%的聚乙烯醇溶液和质量分数为30%的3,4-二羟基苯甲酸溶液混合后装入反应釜中，加热升温80℃，以200r/min的转速搅拌反应2h，反应结束后自然降温至室温，得到反应物；
生物质泡沫排水剂的制备：
按重量份数计，称取70份备用的浓缩物和20份上述反应物，放入反应釜中，再向反应釜中加入反应物质量5%的儿茶酚氧化酶，常温下以200r/min的转速搅拌反应15min后出料，即得生物质泡沫排水剂。
实例2
浓缩物的制备：
（1）称取新鲜葡萄放入榨汁机中榨汁处理25min，过滤分离去除滤渣得到滤液，将得到的滤液和质量分数为30%的过氧化氢溶液按质量比为2:1混合后放入反应釜中，搅拌反应2h，得到预反应液；
（2）向反应釜中滴加浓度为0.8mol/L的氢氧化钠溶液，调节预反应液pH至7.8，调节完成后启动搅拌器，以250r/min的转速搅拌反应45min，得到反应液，备用；
（3）称取猪毛放入组织粉碎机中粉碎25min，得到猪毛粉碎物，将猪毛粉碎物和水按等质量比混合后装入发酵罐中，再向发酵罐中加入猪毛粉碎物质量10%的浓度为106cfu/mL的地衣芽孢杆菌菌悬液，密封发酵罐后在28℃下发酵处理6天；
（4）待发酵处理结束后，得到发酵产物，将得到的发酵产物放入高温灭菌罐中，在125℃下高温灭菌25min，得到灭菌发酵物，按质量比为3:1将备用的反应液和灭菌发酵物混合后装入旋转蒸发仪，在65℃下旋蒸浓缩25min，得到浓缩物；
反应物的制备：
按质量比为5:3将质量分数为30%的聚乙烯醇溶液和质量分数为30%的3,4-二羟基苯甲酸溶液混合后装入反应釜中，加热升温85℃，以250r/min的转速搅拌反应3h，反应结束后自然降温至室温，得到反应物；
生物质泡沫排水剂的制备：
按重量份数计，称取75份备用的浓缩物和25份上述反应物，放入反应釜中，再向反应釜中加入反应物质量5%的儿茶酚氧化酶，常温下以250r/min的转速搅拌反应18min后出料，即得生物质泡沫排水剂。
实例3
浓缩物的制备：
（1）称取新鲜葡萄放入榨汁机中榨汁处理30min，过滤分离去除滤渣得到滤液，将得到的滤液和质量分数为30%的过氧化氢溶液按质量比为2:1混合后放入反应釜中，搅拌反应2h，得到预反应液；
（2）向反应釜中滴加浓度为0.8mol/L的氢氧化钠溶液，调节预反应液pH至8.0，调节完成后启动搅拌器，以300r/min的转速搅拌反应50min，得到反应液，备用；
（3）称取猪毛放入组织粉碎机中粉碎30min，得到猪毛粉碎物，将猪毛粉碎物和水按等质量比混合后装入发酵罐中，再向发酵罐中加入猪毛粉碎物质量10%的浓度为106cfu/mL的地衣芽孢杆菌菌悬液，密封发酵罐后在30℃下发酵处理7天；
（4）待发酵处理结束后，得到发酵产物，将得到的发酵产物放入高温灭菌罐中，在130℃下高温灭菌30min，得到灭菌发酵物，按质量比为3:1将备用的反应液和灭菌发酵物混合后装入旋转蒸发仪，在70℃下旋蒸浓缩30min，得到浓缩物；
反应物的制备：
按质量比为5:3将质量分数为30%的聚乙烯醇溶液和质量分数为30%的3,4-二羟基苯甲酸溶液混合后装入反应釜中，加热升温90℃，以300r/min的转速搅拌反应3h，反应结束后自然降温至室温，得到反应物；
生物质泡沫排水剂的制备：
按重量份数计，称取80份备用的浓缩物和30份上述反应物，放入反应釜中，再向反应釜中加入反应物质量5%的儿茶酚氧化酶，常温下以300r/min的转速搅拌反应20min后出料，即得生物质泡沫排水剂。
对照例
以常州某公司生产的泡沫排水剂作为对比例 对本发明制得的泡沫排水剂和对比例中的泡沫排水剂进行性能检测，检测结果如表1所示：
测试方法：
起泡能力测试：分别称取2.5g实例1～3和对比例中的泡沫排水剂于500ml烧杯中，加入50g/L矿化水稀释至500ml，得到药剂浓度为0.5%的待测样液，将样液加热至50±1℃，恒温10min，备用；
用超级恒温水浴预热罗氏泡沫仪并恒温在50±1℃，用约100～200ml样液对内管壁进行充分冲刷并润湿后，关闭罗氏泡沫仪下端阀门，用50ml移液管移出50ml加热的待测样液加入罗氏泡沫仪中，用200ml定量漏斗移出200ml已加热的待测样液，在底部形成液面。将取有待测样液200ml的移液管置于罗氏泡沫仪上端中心位置，对准液面垂直放下样液，待放液完成后，马上记下泡沫高度（此为起泡能力），并用秒表开始计时，3min后再次记录泡沫高度（此为起泡稳定性）。
携水能力测试：称取2.5g实例1～3和对比例中的泡沫排水剂于500ml烧杯中，加入50g/L矿化水稀释至500ml，得到药剂浓度为0.5%的待测样液，将样液加热至50±1℃，恒温10min，备用；
用超级恒温水浴预热恒温携液仪并恒温在50±1℃，用约100～200ml样液对内管壁进行充分冲刷并润湿后，连接通气管线并通入300L/h的氮气，然后用250ml量筒量取250ml样液并加入携液仪中，连接携液仪配套的液体接收装置，待管内完全无泡沫带出时用量筒量取带出液体积，此即为携液量，同时计算携液率（携液率=携液量/总液量×100%）；
耐盐性测试：耐盐性能评价的操作同起泡能力实验的操作，在95℃条件下，分别测试其在不同浓度的NaCl溶液下的起泡能力，以考察泡沫排水剂的耐盐性能。
表1泡沫排水剂性能测定结果
| 测试项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 对比例 |
| 起泡能力（mm） | 190 | 195 | 198 | 185 |
| 3min后起泡能力（mm） | 200 | 205 | 208 | 195 |
| 携液率（%） | 85 | 86 | 88 | 82 |
| 2%NaCl溶液起泡能力（mm） | 195 | 196 | 199 | 187 |
| 4%NaCl溶液起泡能力（mm） | 190 | 191 | 195 | 182 |
根据上述检测数据可知本发明的泡沫排水剂起泡能力好，并且起泡能力稳定，携液率高，携水能力好，耐盐性好，在不同浓度的NaCl溶液下的起泡能力好，耐腐蚀性好，具有广阔的应用前景。
Claims (9)
1.一种生物质泡沫排水剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
称取浓缩物和反应物，放入反应釜中，再向反应釜中加入反应物质量5%的儿茶酚氧化酶，常温下以200～300r/min的转速搅拌反应15～20min后出料，即得生物质泡沫排水剂；
所述的浓缩物的制备步骤为：
（1）称取新鲜葡萄放入榨汁机中榨汁处理20～30min，过滤分离去除滤渣得到滤液，将得到的滤液和质量分数为30%的过氧化氢溶液混合后放入反应釜中，搅拌反应1～2h，得到预反应液；
（2）向反应釜中滴加浓度为0.8mol/L的氢氧化钠溶液，调节预反应液pH至7.5～8.0，调节完成后启动搅拌器，以200～300r/min的转速搅拌反应40～50min，得到反应液，备用；
（3）称取猪毛放入组织粉碎机中粉碎20～30min，得到猪毛粉碎物，将猪毛粉碎物和水混合后装入发酵罐中，再向发酵罐中加入猪毛粉碎物质量10%的浓度为106cfu/mL的地衣芽孢杆菌菌悬液，密封发酵罐后在25～30℃下发酵处理5～7天；
（4）待发酵处理结束后，得到发酵产物，将得到的发酵产物放入高温灭菌罐中，在120～130℃下高温灭菌20～30min，得到灭菌发酵物，将备用的反应液和灭菌发酵物混合后装入旋转蒸发仪，在60～70℃下旋蒸浓缩20～30min，得到浓缩物；
所述的反应物的制备步骤为：
将质量分数为30%的聚乙烯醇溶液和质量分数为30%的3,4-二羟基苯甲酸溶液混合后装入反应釜中，加热升温80～90℃，以200～300r/min的转速搅拌反应2～3h，反应结束后自然降温至室温，得到反应物。
2.根据权利要求1所述的一种生物质泡沫排水剂的制备方法，其特征在于：按重量份数计，浓缩液为70～80份，反应物为20～30份。
3.根据权利要求1所述的一种生物质泡沫排水剂的制备方法，其特征在于：所述的浓缩物的制备步骤（1）中滤液和质量分数为30%的过氧化氢溶液的质量比为2:1。
4.根据权利要求1所述的一种生物质泡沫排水剂的制备方法，其特征在于：所述的浓缩物的制备步骤（2）中优选的搅拌反应的时间是45～50min。
5.根据权利要求1所述的一种生物质泡沫排水剂的制备方法，其特征在于：所述的浓缩物的制备步骤（3）中猪毛粉碎物和水的质量比为1:1。
6.根据权利要求1所述的一种生物质泡沫排水剂的制备方法，其特征在于：所述的浓缩物的制备步骤（3）中发酵处理的温度优选为27～30℃。
7.根据权利要求1所述的一种生物质泡沫排水剂的制备方法，其特征在于：所述的浓缩物的制备步骤（4）中反应液和灭菌发酵物的质量比为3:1。
8.根据权利要求1所述的一种生物质泡沫排水剂的制备方法，其特征在于：所述的浓缩物的制备步骤（4）中旋蒸浓缩的温度优选为65～70℃。
9.根据权利要求1所述的一种生物质泡沫排水剂的制备方法，其特征在于：所述的反应物的制备步骤中质量分数为30%的聚乙烯醇溶液和质量分数为30%的3，4-二羟基苯甲酸溶液的质量比为5:3。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190416 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |