CN111217961B - 水溶性原油降凝剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种水溶性原油降凝剂及其制备方法和应用，属于石油化工技术领域。该水溶性降凝剂是由马来酸酐衍生物、丙烯酸高碳醇酯和2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸共聚而成。本发明的产品原料易得，降凝效果显著，在产品用量为100ppm条件下，降凝幅度可达到10℃以上；该降凝剂具有一定的流动性，可实现常温输送，同时对输油管道有一定的缓蚀、阻垢的作用。
Description
技术领域
本发明属于石油开采、输送和化工技术领域，涉及一种水溶性原油降凝剂及其制备方法和应用。
背景技术
我国原油大部分属于高含蜡原油，蜡含量高达15%-37%，个别原油蜡含量高达40%以上。高含蜡原油凝点高，低温流动性差，易于析蜡堵塞管道，给原油开采、输送及加工带来诸多困难。目前主要采用加热处理和加入化学降凝剂。化学降凝剂可以降低原油凝固点和粘度，改善原油的流动，降低用于加热原油输送管道的能耗，具有极大的经济效益。
目前，国内使用的降凝剂主要为固体形态的油基产品，流动性差，需用原油或者成品油溶解后才能通过加剂装置注入管道，有时需要将原油和降凝剂加热到析蜡点以上的温度混合，需要配备的注入系统比较复杂，产生的费用高。姜和圣等人研制的BEM-6N-W水性降凝剂是将固体颗粒BEM-6N降凝剂乳化得到的一种乳状液，但乳化过程不易控制，而且在使用过程中需要先经过高温热处理，否则起不到降凝的作用。油基产品在生产、运输和使用过程中因具有极大的安全风险，因此需要使用易于流动、易于添加和混合的水基降凝剂，而目前市场上缺少这种类型的产品。
发明内容
本发明提出一种水溶性原油降凝剂及其制备方法和应用，该水溶性原油降凝剂在用于原油开采和输送过程中可改善高凝点原油的流动性，解决了在原油开采、运输过程中注入困难、复杂、费用高的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种水溶性原油降凝剂的制备方法，包括如下步骤：
将马来酸酐衍生物、丙烯酸高碳醇酯、溶剂A加入到反应器中，通入N2保护，缓慢滴加引发剂，于70-90℃下恒温反应5-10h，反应结束后，将体系冷却至40-50℃；
将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶解到溶剂B中，然后倒入上述反应器中，继续滴加引发剂，于70-90℃下恒温反应5-10h，反应结束后，加入0.5-1.2%的对苯二酚，随后对体系停止加热，直至降温至室温，减压蒸馏除去溶剂，得到中间体；
将中间体先用氢氧化钠中和剩余的酸至中性，再加入低碳醇，混合均匀后，得到水溶性降凝剂。
该水溶性降凝剂是由马来酸酐衍生物和丙烯酸高碳醇酯为单体，共聚后引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸得到的。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸分子中的酰胺基团使其具有很好的抗酸、碱及热稳定性，磺酸根可增强其水溶性，将这些官能团引入到共聚物中，可显著增加聚合物分子链的刚性，提高其耐盐和耐温性能。
作为优选，所加入的马来酸酐衍生物、丙烯酸高碳醇酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的摩尔比为1：（0.5-1.5）：（1-2）。
作为优选，所述溶剂A为甲苯或者二甲苯，用量为马来酸酐衍生物和丙烯酸高碳醇酯单体总质量的1-1.5倍，所述溶剂B为N,N-二甲基甲酰胺或者N,N-二甲基乙酰胺，用量为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体质量的1-1.5倍。
作为优选，所述马来酸酐衍生物的制备方法如下：
在反应器中将马来酸酐溶于4倍质量的丙酮中，然后将松香胺溶于4倍质量的石油醚中，在冰水浴的条件下，将其缓慢滴加到马来酸酐溶液中，滴加完毕后，于60-80℃下，搅拌回流1.5-2h，过滤，丙酮重结晶，得到马来酸酐衍生物。
作为优选，所述马来酸酐衍生物是马来酸酐和松香胺的酰胺化产物，二者的摩尔比为1：（0.8-1.2）。相对于其他胺类，比如混合直链脂肪胺，松香胺是天然产物松香改性后的主要成分之一，它是一种手性分子且有一定的刚性分子骨架，与马来酸酐的酰胺化反应操作简单，其能耗低、反应温和。
作为优选，所述的引发剂为过氧化二苯甲酰或者偶氮二异丁腈，用量为马来酸酐衍生物、丙烯酸高碳醇酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸总质量的0.8-1.5%；所述的低碳醇为甲醇或者异丙醇，用量为中间体总质量的0.1-0.2倍。
本发明提供了一种根据上述任一项技术方案所述的制备方法制备得到 的水溶性原油降凝剂，具有如下结构通式：
式中，x、y、z的取值分别为1-10000中的任意整数，R1为碳原子数在 14-24之间的正构烷基。
本发明提供了一种根据上述技术方案所述的水溶性原油降凝剂在原油开采和输送过程中降低原油高凝点中的应用。
作为优选，所述水溶性原油降凝剂的用量为100ppm时，对原油的降凝幅度达到10℃以上。
本发明提供了一种根据上述技术方案所述的水溶性原油降凝剂制备得到的高含蜡原油驱油剂。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明提供的的水溶性降凝剂的原料易得，制备方法操作简便、环境友好，尤其是天然资源松香，可代替部分一次性资源；
2、本发明提供的水溶性降凝剂用量少，产品用量为100ppm条件下，降凝幅度可达到10℃以上，降凝效果显著，同时引入的水分较少，对原油或成品油性质无不良影响；
3、本发明提供的水溶性降凝剂在常温下具有良好的流动性，可实现常温输送，解决了在原油开采、运输过程中注入困难、复杂，费用高的问题，同时对输油管道有一定的缓蚀、阻垢的作用；
4、本发明提供的水溶性降凝剂耐温抗盐，与表面活性剂有良好的配伍性，可用于高含蜡原油驱油剂中，此外与聚合物相容性好，能够用于高含蜡原油二元复合驱所用的驱油剂中。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的特征进行描述，所述实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
（1）将9.81g马来酸酐溶于39.24g丙酮，置于反应瓶中，将28.55g松香胺溶于114.20g石油醚，在冰水浴的条件下，缓慢滴加到马来酸酐中，滴加完毕后，在60℃下，搅拌回流2h，过滤，再用丙酮重结晶得到马来酸酐衍生物；
（2）将上述所得36.16g马来酸酐衍生物、16.23g丙烯酸十四酯、51.79g甲苯加入到反应瓶中，通入N2保护；缓慢滴加0.24g过氧化二苯甲酰，在70℃下，恒温反应5h，反应结束后，冷却至40℃左右；将20.72g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶解到20.72g N,N-二甲基甲酰胺中，然后倒入反应瓶中，继续滴加0.49g过氧化二苯甲酰，70℃下恒温反应7h，反应结束加入0.58g对苯二酚，关闭加热装置，降温至室温，然后减压蒸馏除去溶剂，得到中间体；
（3）将中间体先用氢氧化钠中和剩余的酸至中性，再加入7.25g甲醇，得到水溶性降凝剂。
将上述水溶性降凝剂以100ppm的加剂量，在60℃下与原油混合，而后把混合好的油样放入60℃的水浴锅中加热半小时，此间不断搅拌，确保降凝剂分子和原油充分混合，然后与空白组（未加入上述水溶性降凝剂）都按照GB/T510-83进行凝点测试。通过测试，上述水溶性降凝剂可使实验标准脱水原油的凝点降低10.3℃。
实施例2
（1）将9.81g马来酸酐溶于39.24g丙酮，置于反应瓶中，22.84g松香胺溶于91.36g石油醚，在冰水浴的条件下，缓慢滴加到马来酸酐中，滴加完毕后，在70℃下，搅拌回流2h，过滤，再用丙酮重结晶得到马来酸酐衍生物；
（2）将上述所得31.21g马来酸酐衍生物、23.72g丙烯酸十六酯、56.37g二甲苯加入到反应瓶中，通入N2保护；缓慢滴加0.46g偶氮二异丁腈，在80℃下，恒温反应6h，反应结束后，冷却至40℃左右；将20.72g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶解到20.72g N,N-二甲基乙酰胺中，然后倒入反应瓶中，继续滴加0.47g偶氮二异丁腈，80℃下恒温反应8h，反应结束加入0.77g对苯二酚，关闭加热装置，降温至室温，然后减压蒸馏除去溶剂，得到中间体；
（3）将中间体先用氢氧化钠中和剩余的酸至中性，再加入7.71g甲醇，得到水溶性降凝剂。
将上述水溶性降凝剂以100ppm的加剂量，在60℃下与原油混合，而后把混合好的油样放入60℃的水浴锅中加热半小时，此间不断搅拌，确保降凝剂分子和原油充分混合，然后与空白组（未加入上述水溶性降凝剂）都按照GB/T510-83进行凝点测试。通过测试，上述水溶性降凝剂可使实验标准脱水原油的凝点降低12.4℃。
实施例3
（1）将9.81g马来酸酐溶于39.24g丙酮，置于反应瓶中，28.55g松香胺溶于114.20g石油醚，在冰水浴的条件下，缓慢滴加到马来酸酐中，滴加完毕后，在80℃下，搅拌回流2h，过滤，再用丙酮重结晶得到马来酸酐衍生物；
（2）将上述所得36.16g马来酸酐衍生物、32.46g丙烯酸二十四酯、95.06g甲苯加入到反应瓶中，通入N2保护；缓慢滴加0.62g偶氮二异丁腈，在90℃下，恒温反应6h，反应结束后，冷却至50℃左右；将31.05g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶解到37.26g N,N-二甲基乙酰胺中，然后倒入反应瓶中，继续滴加0.92g偶氮二异丁腈，90℃下恒温反应5h，反应结束加入1.32g对苯二酚，关闭加热装置，降温至室温，然后减压蒸馏除去溶剂，得到中间体；
（3）将中间体先用氢氧化钠中和剩余的酸至中性，再加入22.05g甲醇，得到水溶性降凝剂。
将上述水溶性降凝剂以100ppm的加剂量，在60℃下与原油混合，而后把混合好的油样放入60℃的水浴锅中加热半小时，此间不断搅拌，确保降凝剂分子和原油充分混合，然后与空白组（未加入上述水溶性降凝剂）都按照GB/T510-83进行凝点测试。通过测试，上述水溶性降凝剂可使实验标准脱水原油的凝点降低15.1℃。
实施例4
（1）将9.81g马来酸酐溶于39.24g丙酮，置于反应瓶中，34.26g松香胺溶于137.04g石油醚，在冰水浴的条件下，缓慢滴加到马来酸酐中，滴加完毕后，在80℃下，搅拌回流2h，过滤，再用丙酮重结晶得到马来酸酐衍生物；
（2）将上述所得42.27g马来酸酐衍生物、44.48g丙烯酸十六酯、132.83g二甲苯加入到反应瓶中，通入N2保护；缓慢滴加0.84g过氧化二苯甲酰，在90℃下，恒温反应8h，反应结束后，冷却至50℃左右；将41.45g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶解到62.18g N,N-二甲基甲酰胺中，然后倒入反应瓶中，继续滴加1.11g过氧化二苯甲酰，90℃下恒温反应10h，反应结束加入1.56g对苯二酚，关闭加热装置，降温至室温，然后减压蒸馏除去溶剂，得到中间体；
（3）将中间体先用氢氧化钠中和剩余的酸至中性，再加入26.00g异丙醇，得到水溶性降凝剂。
将上述水溶性降凝剂以100ppm的加剂量，在60℃下与原油混合，而后把混合好的油样放入60℃的水浴锅中加热半小时，此间不断搅拌，确保降凝剂分子和原油充分混合，然后与空白组（未加入上述水溶性降凝剂）都按照GB/T510-83进行凝点测试。通过测试，上述水溶性降凝剂可使实验标准脱水原油的凝点降低13.7℃。
实施例5
（1）将9.81g马来酸酐溶于39.24g丙酮，置于反应瓶中，28.55g松香胺溶于114.20g石油醚，在冰水浴的条件下，缓慢滴加到马来酸酐中，滴加完毕后，在70℃下，搅拌回流2h，过滤，再用丙酮重结晶得到马来酸酐衍生物；
（2）将上述所得36.16g马来酸酐衍生物、32.46g丙烯酸十八酯、84.98g甲苯加入到反应瓶中，通入N2保护；缓慢滴加0.55g过氧化二苯甲酰，在80℃下，恒温反应7h，反应结束后，冷却至40℃左右；将20.72g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶解到20.72g N,N-二甲基甲酰胺中，然后倒入反应瓶中，继续滴加0.55g过氧化二苯甲酰，80℃下恒温反应7h，反应结束加入0.92g对苯二酚，关闭加热装置，降温至室温，然后减压蒸馏除去溶剂，得到中间体；
（3）将中间体先用氢氧化钠中和剩余的酸至中性，再加入13.73g异丙醇，得到水溶性降凝剂。
将上述水溶性降凝剂以100ppm的加剂量，在60℃下与原油混合，而后把混合好的油样放入60℃的水浴锅中加热半小时，此间不断搅拌，确保降凝剂分子和原油充分混合，然后与空白组（未加入上述水溶性降凝剂）都按照GB/T510-83进行凝点测试。通过测试，上述水溶性降凝剂可使实验标准脱水原油的凝点降低18.2℃。
Claims (7)
1.水溶性原油降凝剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将马来酸酐衍生物、丙烯酸高碳醇酯、溶剂A加入到反应器中，通入N2保护，缓慢滴加引发剂，于70-90℃下恒温反应5-10h，反应结束后，将体系冷却至40-50℃；
将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸溶解到溶剂B中，然后倒入上述反应器中，继续滴加引发剂，于70-90℃下恒温反应5-10h，反应结束后，加入0.5-1.2%的对苯二酚，随后对体系停止加热，直至降温至室温，减压蒸馏除去溶剂，得到中间体；
将中间体先用氢氧化钠中和剩余的酸至中性，再加入低碳醇，混合均匀后，得到水溶性降凝剂；
其中，所述马来酸酐衍生物是马来酸酐和松香胺的酰胺化产物，二者的摩尔比为1：（0.8-1.2）；
所加入的马来酸酐衍生物、丙烯酸高碳醇酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的摩尔比为1：（0.5-1.5）：（1-2）；
所述马来酸酐衍生物的制备方法如下：
在反应器中将马来酸酐溶于4倍质量的丙酮中，然后将松香胺溶于4倍质量的石油醚中，在冰水浴的条件下，将其缓慢滴加到马来酸酐溶液中，滴加完毕后，于60-80℃下，搅拌回流1.5-2h，过滤，丙酮重结晶，得到马来酸酐衍生物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂A为甲苯或者二甲苯，其用量为马来酸酐衍生物和丙烯酸高碳醇酯单体总质量的1-1.5倍；所述溶剂B为N,N-二甲基甲酰胺或者N,N-二甲基乙酰胺，其用量为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体质量的1-1.5倍。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过氧化二苯甲酰或者偶氮二异丁腈，用量为马来酸酐衍生物、丙烯酸高碳醇酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸总质量的0.8-1.5%；所述低碳醇为甲醇或者异丙醇，用量为中间体总质量的0.1-0.2倍。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法制备得到的水溶性原油降凝剂。
5.根据权利要求4所述的水溶性原油降凝剂在原油开采和输送过程中降低原油高凝点中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述水溶性原油降凝剂的用量为100ppm时，对原油的降凝幅度达到10℃以上。
7.根据权利要求4所述的水溶性原油降凝剂制备得到的高含蜡原油驱油剂。
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| GR01 | Patent grant | ||
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