CN110964495A - 一种原油降凝剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种原油降凝剂及其制备方法，其中一种原油降凝剂利用第一聚合物和第二聚合物进行复配后所得到的原油降凝剂具有协同促进效应，补充和增强了胶质作用，抑制蜡对结晶过程的不利影响，本申请还通过调配降凝剂的碳数分布、分子量及极性，解决单一组成的降凝剂存在的局限性问题，使其应用范围更广，本申请产品分子中同时具备极性基团和非极性基团，非极性基团和蜡进行共晶，极性基团阻止蜡晶的长大，从而降低了原油的凝固点，达到改善原油流动性的目的。

Description

一种原油降凝剂及其制备方法
技术领域
本申请属于降凝剂制备领域，具体涉及一种原油降凝剂及其制备方法。
背景技术
原油降凝剂是通过降低凝点来改善原油低温流动性的化学添加剂，利用原油降凝剂能大大改变油品中石蜡的结晶状态、改变体系的界面状态和流变性能，降低原油和油品的凝点和黏度，改善原油在采油、集输、储存等作业中的质量和效率，提高油品的使用性能，提高经济效益和资源的利用率。
CN108192004A一种四元共聚物，用于原油降凝，包括下述化合物得到的结构单元：马来酸衍生物、极性乙烯基化合物、高碳α-烯烃及乙烯。马来酸衍生物、极性乙烯基化合物、高碳α-烯烃及乙烯的摩尔比为1:1～5:1～2:10～30，马来酸衍生物为马来酸酐与胺类化合物反应得到，胺类化合物为碳原子数为8～50的一元脂肪胺、碳原子数为8～50的二元脂肪胺或碳原子数为8～50的脂肪醇胺。极性乙烯基化合物选自丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸、苯乙烯磺酸钠、丙烯磺酸及丙烯磺酸钠中的至少一种。高碳α-烯烃为碳原子数为8～50的α-烯烃。含有上述四元共聚物的原油降凝剂对高蜡原油、高稠原油均有良好的降凝、降粘效果。但是由于降凝剂对原油降凝作用有极强的选择性，而原油又是组成复杂的混合物，该申请对降凝剂的使用有很大的限制。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提出了一种原油降凝剂及其制备方法，其中，一种原油降凝剂，包括由式(I)表示的第一聚合物和由式(II)表示的第二聚合物：
(I):
Figure BDA0002257969650000011
(II):
Figure BDA0002257969650000021
其中：R1为C14～C22的直链烷基，R2为C12～C18的烃基，R3为C12～C18的烃基。
其中，n取8～15，x取2～8，y取2～8；所述原油降凝剂的分子量为7000～10000。
本申请产品分子中同时具备极性基团和非极性基团，非极性基团和蜡进行共晶，极性基团阻止蜡晶的长大，从而降低了原油的凝固点，从而达到改善原油流动性的目的。
由于不同原油的组成不同，使用单一的降凝剂对原油的降凝效果具有一定的局限性，本申请降凝剂通过将第一聚合物和第二聚合物复配得到的降凝剂可以起到很好的降凝效果。本申请将第一聚合物和第二聚合物进行复配起到协同促进效应，补充和增强了胶质作用，抑制蜡对结晶过程的不利影响。本申请还通过调配降凝剂的碳数分布、分子量及极性，有效的解决了单一组成的降凝剂的局限性问题，使其应用范围更广。
优选地，所述原油降凝剂由第一聚合物和第二聚合物组成，按重量比值计，所述第一聚合物和第二聚合物的重量比为(1～2):1。
一种原油降凝剂的制备方法，包括将第一聚合物和第二聚合物混合搅拌后得到原油降凝剂的步骤，所述第一聚合物的制备方法包括将α-烯烃和有机溶剂放入反应釜内进行搅拌，升温至50～75℃后在反应釜内再加入马来酸酐，继续升温至120～130℃再加入引发剂进行反应得到第一聚合物中间体的过程。本申请第一聚合物中间体由α-烯烃和马来酸酐进行二元共聚反应制得。
优选地，装有第一聚合物中间体的反应釜内温度降至75～85℃时，在反应釜中加入C12～C18高级脂肪醇和催化剂，升温至160℃～240℃进行反应并得到第一聚合物。本申请第一聚合物在催化剂的条件下，与C12～C18高级脂肪醇进行酯化反应后得到第一聚合物。
优选地，第二聚合物的制备方法包括在反应釜内加入丙烯酸和C12～C18高级脂肪醇并进行搅拌反应后得到第二聚合物中间体的步骤。
优选地，装有第二聚合物中间体的反应釜内温度为70～80℃时，向反应釜内滴加EVA-150和催化剂，滴完后保温反应2～6小时，继续滴加EVA-4260，升温至80-100℃，保温反应2～6小时后得到第二聚合物。
优选地，所述α-烯烃中含碳数为C16～C24；所述马来酸酐和α-烯烃的反应摩尔比为(0.6～2):1，所述引发剂与马来酸酐的摩尔比为(0.6～0.8):1，所述C12～C18高级脂肪醇与马来酸酐的摩尔比为(0.6～1.2):1，所述催化剂与马来酸酐的摩尔比为(0.06～0.08):1。本申请中采用的是C16～C24α-烯烃，并按照蜡组份含量，调整C16～C24α-烯烃组份含量，依据相似相容、晶核和共晶理论解释，使得产品具有更强的适应性，提高产品性能。
优选地，所述有机溶剂为甲苯，所述引发剂为过氧化苯甲基叔丁酯，所述催化剂为甲苯磺酸。
优选地，所述丙烯酸和C12～C18高级脂肪醇的反应摩尔比为(0.8～1.5):1，所述丙烯酸和EVA-150与EVA-4260之和的反应摩尔比为(0.9～1.2):1，所述EVA-150与EVA-4260的摩尔比为(0.8～1.2):1。
优选地，所述催化剂与丙烯酸的摩尔比为(0.06～0.08):1，所述催化剂为甲苯磺酸。
另一方面，本发明还提供了所述原油降凝剂在处理含蜡原油中的应用；优选的，所述含蜡原油中的蜡含量不低于10％，更优选，不低于15％、16％、17％、18％、19％或20％；在优选的实施方式中，所述含蜡原油中的蜡含量为20-30％。
本申请能够带来如下有益效果：
1.本申请产品分子中同时具备极性基团和非极性基团，非极性基团和蜡进行共晶，极性基团阻止蜡晶的长大，从而降低了原油的凝固点，达到改善原油流动性的目的；
2.本申请降凝剂将第一聚合物和第二聚合物进行复配，得到的降凝剂可以起到很好的降凝效果；
3.本申请中第一聚合物和第二聚合物的复配起到协同促进效应，补充和增强了胶质作用，抑制蜡对结晶过程的不利影响；
4.本申请通过调配降凝剂的碳数分布、分子量及极性，解决了单一组成的降凝剂引起的局限性问题，使其应用范围更广；
5.本申请中采用的是C16～C24α-烯烃，并按照蜡组份含量，调整C16～C24α-烯烃组份含量，依据相似相容、晶核和共晶理论解释，使得产品具有更强的适应性，提高产品性能。
具体实施方式
实施例1：一种原油降凝剂的制备方法：
(1)第一聚合物的制备方法
在干燥洁净的反应釜内，利用真空泵投入熔融反应物α-烯烃、有机溶剂，搅拌升温至50℃～75℃左右，加入马来酸酐，而后继续升温至120℃～130℃投加引发剂保温反应110～130min，得到第一聚合物中间体；
在75～85℃，向含有第一聚合物中间体的反应釜内，加入C12-18高级脂肪醇、催化剂，缓慢升温至160℃～240℃，进行回流脱水，降温后得到第一聚合物。
(2)第二聚合物的制备方法
在干燥洁净的反应釜内，利用真空泵投入熔融反应物丙烯酸、C12-18高级脂肪醇，开搅拌，氮气置换2次，开导热油升温，至95℃开启回流阀，继续升温至120℃，在120～160℃下观察出水情况，不出水后，而后继续升温至180℃～240℃，观察出水情况，不出水后，自然降温至190℃，得到第二聚合物中间体；
在70～80℃，向含有上述中间体的反应釜内缓慢滴加EVA-150、催化剂，滴完后保温反应2-6小时，继续滴加EVA-4260，升温至80-100℃，保温反应2-6小时，用内盘降温至60℃，得到第二聚合物。
(3)原油降凝剂成品的制备
向反应釜内抽加定量的第一聚合物和第二聚合物，将有机溶剂由N2压入釜内，搅拌至状态均匀，得到降凝剂成品，打入成品罐或包装桶。
上述反应过程的反应机理如下：
α-烯烃和马来酸酐，在特定反应条件下可发生共聚反应形成共聚物，同时马来酸酐自身存在酸酐，能与C12-18高级脂肪醇反应，发生酯化得到第一聚合物，具有良好的降凝效果。
第一聚合物反应的反应机理如下：
Figure BDA0002257969650000051
第二聚合物反应的反应机理如下：
Figure BDA0002257969650000052
具体的实施条件如下：
表1 实施例中具体实施条件
Figure BDA0002257969650000061
表2 实施例与对比例的具体实施条件
Figure BDA0002257969650000062
实施例2：表征
本实施例中采用的高含蜡原油作为实验用油，该实验用油的凝点为33℃，含蜡量为23％，胶质沥青质含量为10-15％，黏度为800-1200mPa.s，原油降凝剂的凝点按照GB/T510-1983的标准进行检测。
本实施例中黏度是测量原油降凝剂在60℃下的黏度值。
闪点参照GB/T 261规定进行测试。
表3 原油降凝剂测试结果
样品编号 凝点/℃ 降幅/℃ 闪点/℃ 黏度mPa.s 固含量/％
1 18 15 25 120 60
2 11 21 28 51 68
3 14 19 23 73 55
对比例1 23 10 20 260 58
对比例2 29 4 23 370 55
对比例3 21 12 19 180 52
对比例4 25 8 20 260 57
对比例5 22 11 23 340 53
对比例6 23 10 26 150 65
对比例7 27 6 24 380 46
对比例8 28 5 20 290 55
从上表3中的实验结果可知：从对比例1和对比例2可知，α-烯烃和马来酸酐以及引发剂的加入温度、加入时间会影响原油降凝剂的降凝效果以及低温流变性能，从对比例3可知，第一聚合物中间体的加入温度也会影响原油降凝剂的降凝效果和流变性，从对比例4-6可知，EVA-150与EVA-4260的加入时间、反应温度以及配比，都会对原油降凝剂的降凝效果和流变性有影响；从对比例7-8可知，第一聚合物与第二聚合物的配比会对原油降凝剂的降凝效果和流变性有影响。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种原油降凝剂，其特征在于，包括由式(I)表示的第一聚合物和由式(II)表示的第二聚合物：
(I):
Figure FDA0002257969640000011
(II):
Figure FDA0002257969640000012
其中：R1为C14～C22的直链烷基，R2为C12～C18的烃基，R3为C12～C18的烃基，n取8～15，x取2～8，y取2～8。
2.根据权利要求1所述的一种原油降凝剂，其特征在于：所述原油降凝剂由第一聚合物和第二聚合物组成，按重量比计，所述第一聚合物和第二聚合物的重量比为(1～2):1。
3.一种权利要求1所述原油降凝剂的制备方法，其特征在于，包括将第一聚合物和第二聚合物混合搅拌后得到原油降凝剂的步骤；
所述第一聚合物由以下方法制备得到：将α-烯烃和有机溶剂放入反应釜内进行搅拌，升温至50～75℃后在反应釜内再加入马来酸酐，继续升温至120～130℃再加入引发剂进行反应得到第一聚合物中间体，再由第一聚合物中间体制备得到第一聚合物。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：第一聚合物中间体制备得到第一聚合物的方法包括如下步骤：装有第一聚合物中间体的反应釜内温度降至75～85℃，在反应釜中加入C12～C18高级脂肪醇和催化剂，升温至160℃～240℃进行反应并得到第一聚合物。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：第二聚合物由以下方法制备得到：在反应釜内加入丙烯酸和C12～C18高级脂肪醇并进行搅拌反应后得到第二聚合物中间体，由第二聚合物中间体制备得到第二聚合物。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：第二聚合物中间体制备得到第二聚合物的方法包括如下步骤：
控制装有第二聚合物中间体的反应釜内温度为70～80℃，向反应釜内滴加EVA-150和催化剂，滴完后保温反应2～6小时，继续滴加EVA-4260，升温至80-100℃，保温反应2～6小时后得到第二聚合物。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述α-烯烃中含碳数为C16～C24；所述马来酸酐和α-烯烃的反应摩尔比为(0.6～2):1，所述引发剂与马来酸酐的摩尔比为(0.6～0.8):1，所述C12～C18高级脂肪醇与马来酸酐的摩尔比为(0.6～1.2):1，所述催化剂与马来酸酐的摩尔比为(0.06～0.08):1。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为甲苯，所述引发剂为过氧化苯甲基叔丁酯，所述催化剂为甲苯磺酸。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述丙烯酸和C12～C18高级脂肪醇的反应摩尔比为(0.8～1.5):1，所述丙烯酸和EVA-150与EVA-4260之和的反应摩尔比为(0.9～1.2):1，所述EVA-150与EVA-4260的摩尔比为(0.8～1.2):1；优选的，所述催化剂与丙烯酸的摩尔比为(0.06～0.08):1，更优选的，所述催化剂为甲苯磺酸。
10.权利要求1或2所述的原油降凝剂，或权利3-9任一制备方法制备得到的原油降凝剂在处理含蜡原油中的应用。
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