CN110804191A - 一种纳米防蜡降凝剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米防蜡降凝剂的制备方法，属于石油工艺技术领域。本发明解决现有物理共混法制备纳米复合降凝剂的稳定性和降凝效果差，原位聚合法制备纳米复合降凝剂需要大量溶剂的不足。本发明将海泡石的表面引入氨基基团，并对聚合物EVA进行改性向其引入长链烷烃、羧基或酸酐基团，通过熔融接枝的方法，实现纳米海泡石和聚合物的化学组装，获得纳米防蜡降凝剂。本发明的降凝剂制备方法相对于现有制备方法在提高纳米防蜡降凝剂稳定性和降凝效果的同时，减少了制备过程中溶剂的使用量。本方法制得的降凝剂由于其含有特殊形貌结构的海泡石，使得该降凝剂能更有效地改变原油中蜡晶结构，继而改变蜡晶强度，大幅降低原油粘度，抑制蜡沉积。

Description

一种纳米防蜡降凝剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种纳米防蜡降凝剂的制备方法，属于石油工艺技术领域。

背景技术

现有原油是由石蜡、胶质、沥青质、芳香烃以及轻烃等组成的复杂混合体系，其中石蜡组分是影响含蜡原油流动性的主要因素。石蜡分子在较高温度下便结晶析出，随着温度的进一步降低蜡晶形成三维网状结构，导致原油流动性变差，粘度急剧上升，使原油的运输带来很大困难。现有解决上述技术问题是在原油中加入原油降凝剂，但随着原油管道海底输送及长距离管道常温输送的发展要求，传统降凝剂已经难以三相管道输送要求的指标，因此纳米复合降凝体系正成为原油降凝领域的新热点。现阶段的纳米复合降凝剂主要通过物理共混或原位聚合的方法进行制备：物理共混包括溶液共混或熔融共混，此种方法只是单纯的物理共混，纳米粒子表面和聚合物之间并没有形成化学键，虽然通过熔融共混和有机改性纳米粒子等方法能明显提高纳米粒子与聚合物之间的相容性，但该类降凝剂的稳定性仍有待提高并直接影响纳米复合降凝剂对原油的作用效果；原位聚合通过在溶剂中加入改性纳米粒子、单体和引发剂进行反应制备纳米复合降凝剂，该方法能进一步提高纳米复合降凝剂的作用效果和稳定性，但会产生大量的溶剂废液，同时也很难实现工业化的大批量稳定生产。因此，提供一种能够提高纳米复合降凝剂稳定性和降凝效果的同时，减少溶剂使用量的降凝剂制备方法是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有制备纳米复合降凝剂需要大量溶剂，且降凝剂的稳定性和降凝效果差的问题，提供一种纳米防蜡降凝剂的制备方法。

本发明的技术方案：

一种纳米防蜡降凝剂的制备方法，该方法的操作步骤为：

步骤一、使用硅烷偶联剂改性海泡石，获得表面具有氨基基团的改性海泡石；

步骤二、将顺丁烯二酸酐或不饱和有机酸、EVA和高碳烯烃采用熔融接枝方法反应，获得含有长链烷烃、羧基和酸酐基团的改性EVA；

步骤三、将改性海泡石和改性EVA采用熔融接枝方法反应，获得纳米防蜡降凝剂。

进一步限定，步骤一的具体操作过程为：将海泡石和硅烷偶联剂置于质量分数为90％的乙醇水溶液中，常温超声搅拌0.5～3h，然后升温至70℃～80℃后，搅拌6～12h后离心，将滤出物先用乙醇后用水洗涤，重复洗涤5次，干燥研磨获得改性海泡石。

进一步限定，硅烷偶联剂为具有氨基基团的硅烷偶联剂，所述的硅烷偶联剂的质量为海泡石质量的1％～10％。

进一步限定，步骤二的具体操作过程为将EVA、顺丁烯二酸酐或不饱和有机酸、高碳烯烃和引发剂混合后，加热至75℃～120℃熔融反应0.5h～12h后，获得改性EVA。

进一步限定，顺丁烯二酸酐或不饱和有机酸、EVA和高碳烯烃的质量比为(0.1～5)：10：(0.1～5)。

进一步限定，引发剂质量为EVA质量的0.05％～2％。

进一步限定，引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。

进一步限定，步骤三的具体超过成为：将改性海泡石和改性EVA按照质量比为1：(1～5)混合，在升温至70℃～110℃后熔融反应0.1h～12h，获得纳米防蜡降凝剂。

进一步限定，不饱和有机酸的碳链长度为2～16，例如不饱和有机酸为油酸、丙烯酸等。

进一步限定，具有氨基基团硅烷偶联剂，例如KH550，KH540，KH792等。

进一步限定，高碳烯烃的碳链长度为10～18，例如高碳烯烃为十六烯、十八烯等。

本发明具有以下有益效果：本发明的制备方法将海泡石的表面引入氨基基团，并对聚合物EVA进行改性向其引入羧基或酸酐基团和长链烷烃，通过熔融接枝的方法，实现纳米海泡石和聚合物的化学组装，获得纳米防蜡降凝剂。该降凝剂制备方法相对于现有制备方法有两大优点：(1)相较于传统物理共混法能提高纳米防蜡降凝剂稳定性和降凝效果；(2)相较于原位聚合法减少了制备过程中溶剂的使用量。且该方法制得的降凝剂由于其含有特殊形貌结构的海泡石，使得该降凝剂能更有效地改变原油中蜡晶结构，继而改变蜡晶强度，从而大幅降低原油粘度，抑制蜡沉积。

附图说明

图1为未经任何处理的原油和加入纳米防蜡降凝剂的原油在25℃时偏光显微镜图片；

图2为未经任何处理的原油和加入纳米防蜡降凝剂的原油在20℃时粘度随剪切速率变化曲线。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。

具体实施方式1：制备纳米防蜡降凝剂

步骤一：制备改性海泡石

将100g海泡石和8g硅烷偶联剂KH-550置于300ml质量分数为90％的乙醇水溶液中，常温超声搅拌0.5h，然后将混合液升温至80℃，保温搅拌8h后离心，将滤出物先用乙醇后用水洗涤，重复洗涤5次，干燥研磨获得改性海泡石。

步骤二：制备改性EVA

将100g的EVA、10g油酸、1g十六烯和0.5g的偶氮二异丁腈混合加热至80℃后熔融反应6h，获得改性EVA。

步骤三：制备纳米防蜡降凝剂

将步骤一制得的改性海泡石和步骤二制得的改性EVA按照质量比为1:1混合，在80℃高速熔融搅拌反应2h，获得纳米防蜡降凝剂。

步骤四：将纳米防蜡降凝剂加入到原油中，对加入纳米防蜡降凝剂的原油进行凝点，粘温曲线，防蜡率，蜡晶形状的测试和表征，测得凝点为22℃，防蜡率为91.3％。

对比例1：对未经处理的原油进行原油凝点，粘温曲线，防蜡率，蜡晶形状的测试和表征，测得凝点为32℃。

对未经处理的原油和加入纳米防蜡降凝剂的原油在25℃进行偏光显微镜分析，表征未经处理的原油和加入纳米防蜡降凝剂的原油蜡晶结构分别如图1中(a)和(b)所示。由图1中(a)可知，未经处理的原油蜡晶细小密集将油相完全包裹，从而使原油失去流动性；由图1中(b)可知，加入纳米防蜡降凝剂的原油蜡晶呈紧致的蚯蚓状结构，释放了大量的油相流动空间，从而改善了原油的流动性。

对未经处理的原油和加入纳米防蜡降凝剂的原油进行凝点测试，测得未经处理的原油和加入纳米防蜡降凝剂的原油凝点分别为32℃和22℃。由此可知，加入纳米防蜡降凝剂的原油凝点明显降低，说明该方法制得的降凝剂具有显著的降凝效果。

如图2所示，在20℃下加入纳米防蜡降凝剂原油的粘度比未经处理原油粘度降低91％，原油流动性得到明显改善。

Claims (10)

1.一种纳米防蜡降凝剂的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、使用硅烷偶联剂改性海泡石，获得表面具有氨基基团的改性海泡石；

步骤二、将顺丁烯二酸酐或不饱和有机酸、EVA和高碳烯烃采用熔融接枝方法反应，获得含有长链烷烃、羧基或酸酐基团的改性EVA；

步骤三、将改性海泡石和改性EVA采用熔融接枝方法反应，获得纳米防蜡降凝剂。

2.根据权利要求1所述的一种纳米防蜡降凝剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤一的具体操作过程为：将海泡石和硅烷偶联剂置于质量分数为90％的乙醇水溶液中，常温超声搅拌0.5～3h后，升温至70℃～80℃反应6～12h，离心，将滤出物先用乙醇后用水洗涤，重复洗涤5次，然后在50℃～120℃干燥3h～12h后研磨，获得改性海泡石。

3.根据权利要求1或2所述的一种纳米防蜡降凝剂的制备方法，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为具有氨基基团的硅烷偶联剂，所述的硅烷偶联剂的质量为海泡石质量的1％～10％。

4.根据权利要求1所述的一种纳米防蜡降凝剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤二的具体操作过程为：将EVA、顺丁烯二酸酐或不饱和有机酸、高碳烯烃和引发剂混合后，加热至75℃～120℃熔融反应0.5h～12h，获得改性EVA。

5.根据权利要求4所述的一种纳米防蜡降凝剂的制备方法，其特征在于：所述的顺丁烯二酸酐或不饱和有机酸、EVA和高碳烯烃的质量比为(0.1～5)：10：(0.1～5)。

6.根据权利要求4所述的一种纳米防蜡降凝剂的制备方法，其特征在于：所述的引发剂质量为EVA质量的0.05％～2％。

7.根据权利要求4或6中任意一项所述的一种纳米防蜡降凝剂的制备方法，其特征在于：所述的引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。

8.根据权利要求1所述的种纳米防蜡降凝剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤三的具体操作过程：将改性海泡石和改性EVA按照质量比为1：(1～5)混合，升温至70℃～110℃后熔融反应0.1h～12h，获得纳米防蜡降凝剂。

9.根据权利要求1所述的一种纳米防蜡降凝剂的制备方法，其特征在于：所述的不饱和有机酸的碳链长度为2～16。

10.根据权利要求1所述的一种纳米防蜡降凝剂的制备方法，其特征在于：所述的高碳烯烃的碳链长度为10～18。

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