CN116535568B - 一种防蜡剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防蜡剂及其制备方法和应用，本发明首先制备α‑烯烃‑马来酸酐二元共聚物，然后利用脂肪醇中的羟基与共聚物中的酸酐结构单元反应，得到α‑烯烃‑马来酸烷基酯共聚物，即所述防蜡剂。所述防蜡剂具有良好的防蜡性能并兼具有清蜡能力，同时具有制备方法简单，加药量小，应用范围广，清防蜡效果好，降粘降凝率高等特点。
Description
技术领域
本发明属于石油化工技术领域，具体涉及一种α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着过去几十年原油的快速消耗，轻质原油资源变得稀缺，而重质和特重质原油资源成为主导。重质和超重质原油含有大量的蜡和沥青质。原油中的蜡主要由长链饱和烃组成。它的链长从C18到C75不等，熔点从40℃到70℃。对于海底和寒冷地区的原油生产，温度通常在0℃左右或以下，蜡很容易结晶并从原油中析出。原油中析出的蜡在冷管道壁上形成沉积物，给石油工业的流动保障带来了关键问题，如原油的停止运输或生产，清理或更换堵塞的管道费用很高。
由于化学防蜡技术具有见效快、操作简单、成本低等诸多优点，因此在许多油田被广泛应用。高分子型防蜡剂大多为分子含有侧链的油溶性的梳状聚合物。注入井内与原油混合后，其分子中和石蜡相似的结构与蜡分子形成共晶,其分子中的极性基团使形成的晶核扭曲变形，阻止蜡晶进一步长大。另外，聚合物的长分子链可形成遍布整个原油的网状结构，分散小晶核，阻止其聚集沉积，而易随油流流走。但是目前的高分子型防蜡剂存在防蜡效果差，特别是低温效果差等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂的制备方法和应用，解决现有技术中防蜡剂原料成本高、工作温度范围窄和清防蜡性能欠佳等技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种防蜡剂，所述防蜡剂为α-烯烃-马来酸烷基酯共聚物；
所述α-烯烃-马来酸烷基酯共聚物的结构式如下：
其中，R1为碳链长度大于等于C8的烷基链,R2为碳链长度大于等于C8的烷基链，R3为碳链长度大于等于C8的烷基链或者H，m和n为大于等于1的整数；优选的，R1为碳链长度C8-C26的烷基链,R2为碳链长度C8-C26的烷基链，R3为碳链长度C8-C26的烷基链或者H，m和n为10-10000之间的整数。
一种防蜡剂的制备方法，包括如下步骤：首先制备α-烯烃-马来酸酐二元共聚物，然后，向上述二元共聚物中加入脂肪醇进行反应得到α-烯烃-马来酸烷基酯共聚物防蜡剂。
优选的，所述α-烯烃-马来酸酐二元共聚物的制备方法为：将α-烯烃和马来酸酐加入到溶剂I中，混合均匀后加入引发剂，升温至100-150℃反应1-10h，即得到α-烯烃-马来酸酐二元共聚物。
优选的，所述α-烯烃-马来酸酐二元共聚物与脂肪醇于100-150℃反应2-20h，得到α-烯烃-马来酸烷基酯共聚物。
优选的，所述α-烯烃的碳链长度大于等于C8；所述α-烯烃与马来酸酐的摩尔比为1:(1-2)；所述引发剂的加入量为α-烯烃与马来酸酐总质量的0.01wt％～0.5wt％；所述溶剂I为甲苯、二甲苯、三甲苯和C9芳烃中的一种或多种；所述溶剂I的加入量为反应物总质量的10-40％。
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁氰，过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰，过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或者多种。
优选的，所述脂肪醇的碳链长度大于等于C8；所述马来酸酐与脂肪醇的摩尔比为1:(1-2)。
本发明还保护所述α-烯烃-马来酸烷基酯作为防蜡剂在石油天然气防蜡中的应用。
优选的，所述应用包括如下步骤：将所述α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂与溶剂II按照(1～3)：(1～10)比例混合后，将其加入到天然气或原油输送管道中。
优选的，所述溶剂II为二甲苯、三甲苯、石脑油、溶剂油和C9芳烃中的一种或多种；所述防蜡剂的加量为500-3000ppm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过共聚及侧基改性得到α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂，所述聚α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂是梳状结构，且具有与石蜡结构相似的长链烷基结构，能够与石蜡共晶，α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂的空间网状结构能够抑制或减弱石蜡结晶析出，另外α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂上的极性基团能够暴露在微小石蜡的表面，抑制石蜡分子的进一步结晶，并且可以溶解已结晶石蜡，起到良好的清防蜡效果，且该防蜡剂的凝点低，能适用于严寒低温条件。
附图说明
图1为α-烯烃-马来酸烷基酯共聚物的结构图，其中R1为碳链长度大于等于C8的烷基链,R2为碳链长度大于等于C8的烷基链，R3为碳链长度大于等于C8的烷基链或者H；
图2为实施例1所制备的α-烯烃-马来酸烷基酯共聚物的FTIR谱图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
特别需要强调的是，如无特殊说明，本发明中的原料或试剂通过商业渠道购买。
实施例1
一种防蜡剂的制备方法，包括如下步骤：
首先称取1mol二十六烯和1.2mol马来酸酐，然后加入二甲苯，混合均匀后，添加0.01mol引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯，然后升温至135℃反应6h，最后添加1.2mol十六醇继续反应8h，得到α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂。
实施例2
一种防蜡剂的制备方法，包括如下步骤：
首先称取1mol二十六烯和1.4mol马来酸酐，然后加入甲苯，混合均匀后，添加0.01mol引发剂过氧化二异丙苯，然后升温至150℃反应5h，最后添加2.0mol十六醇继续反应8h，得到α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂。
实施例3
一种防蜡剂的制备方法，包括如下步骤：
首先称取1mol二十六烯和1.6mol马来酸酐，然后加入溶剂I三甲苯，混合均匀后，添加0.01mol引发剂过氧化二苯甲酰，然后升温至140℃反应3h，最后添加2.2mol十六醇继续反应9h，得到α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂。
实施例4
一种防蜡剂的制备方法，包括如下步骤：
首先称取1mol十六烯和1.8mol马来酸酐，然后加入溶剂I二甲苯，混合均匀后，添加0.01mol引发剂偶氮二异丁氰，然后升温至120℃反应5h，最后添加3mol十六醇继续反应10h，得到α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂。
对实施例1-4所制备的石油天然气清防蜡剂进行性能评价：
(1)将实施例1-4所制备的α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂，用于表征丙烯酸烷基酯-马来酸烷基酯共聚物清防蜡剂在原油的防蜡性能。
防蜡剂的评价参照标准SYT6300-2009《采油用清，防蜡剂技术条件》中规定执行。具体步骤如下：
A、将实施例1-4所制备的α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂分别加入到二甲苯、三甲苯、石脑油、溶剂油和C9芳烃的混合溶剂中中混合均匀后备用，α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂与混合溶剂的比例为1:4，混合溶剂中二甲苯、三甲苯、石脑油、溶剂油和C9芳烃的比例为8:1:2:1:2。
B、将不含水的原油样品在不锈钢杯中搅拌降温，油样降温过程中油样和不锈钢杯内壁之间存在温度梯度，从而产生石蜡沉积，通过测定加药和未加药情况下不锈钢内壁上沉积的石蜡量的差异来评价防蜡剂的效果。其中防蜡剂的加量分别为500ppm、1000ppm、1500ppm和2000ppm。
试验结果见表1。
表1
由表1可知，本发明的防蜡剂能够有效抑制石蜡在管壁上结晶，同时能附着在石蜡表面抑制结晶，抑制石蜡结晶聚集和长大。
(2)将实施例1-4所制备的α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂，用于表征α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂在天然气凝析油中的防蜡性能。
A、将实施例1-4所制备的α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂分别加入到二甲苯、三甲苯、石脑油、溶剂油和C9芳烃的混合溶剂中中混合均匀后备用，α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂与混合溶剂的比例为1:4，混合溶剂中二甲苯、三甲苯、石脑油、溶剂油和C9芳烃的比例为7:1:3:1:2。
B、将天然气凝析油样品在不锈钢杯中降温至-18℃，保持2小时，观察凝析油的流动状态，其中防蜡剂的加量分别为0ppm、1000ppm、1500ppm和2000ppm。结果见表2。
表2
由表2可知，本发明能够有效抑制石蜡在天然气凝析油中的析出，并阻止蜡晶的长大，从而保证凝析油在低温条件下不会凝固，保持流动性良好，天然气中的重质蜡组分首先形成液态，由于防蜡剂的作用不会进一步析出，因此不会聚结到输送管路中。由于防蜡剂通过喷雾的形式加入到天然气中，即使有细小蜡晶从天然气中析出，也会首先附着在防蜡剂液滴上，一方面不会继续聚结长大，另一方面由于防蜡剂具有良好的溶蜡能力，也会由固相的蜡晶转变成液相，最后进入到凝析油中，随着凝析油一起排出。
本发明原料易得，制备过程简单，具有适用范围广，防蜡效果显著的特点。
以上说明描述本发明中的一个较佳的实施方式，不应将其看作为是对本发明权利要求保护范围的限制。在不脱离本发明原理和精神的情况下，任何修改、等效替换及改进，都应视为在本发明权利要求保护范围之内。
Claims (2)
1.一种防蜡剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：称取1mol二十六烯和1.2mol马来酸酐，然后加入二甲苯，混合均匀后，添加0.01mol引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯，然后升温至135℃反应6h，最后添加1.2mol十六醇继续反应8h，得到α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂。
2.权利要求1制备方法得到的α-烯烃-马来酸烷基酯防蜡剂在石油天然气防蜡中的应用。
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