一種聚合物稠油降黏劑的合成及評(píng)價(jià)

方振華

（西安文理學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

一種聚合物稠油降黏劑的合成及評(píng)價(jià)

方振華

（西安文理學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

針對(duì)目前稠油降黏劑存在的選擇性強(qiáng)和降黏效果差等問(wèn)題,通過(guò)向聚合物分子骨架上增加極性基團(tuán)以降低稠油中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的氫鍵作用,從而提高聚合物降黏劑的降黏效果。以甲基丙烯酸二十二酯、馬來(lái)酸酐、丙烯酰胺和苯乙烯為原料，經(jīng)過(guò)聚合反應(yīng)制得了一種聚合物稠油降黏劑，并對(duì)其進(jìn)行了紅外光譜表征。實(shí)驗(yàn)中分別考察了溫度、降黏劑加入量對(duì)降黏效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該降黏劑能在常溫下較大幅度地降低稠油黏度，60℃時(shí)其最佳加入量為400mg/L，是一種良好的聚合物稠油降黏劑。

稠油；降黏劑；黏度；甲基丙烯酸二十二酯

前言

我國(guó)的原油大多具有含蠟多、凝點(diǎn)高、密度大、黏度大和流動(dòng)性差等缺點(diǎn),給原油開(kāi)采及儲(chǔ)運(yùn)帶來(lái)很大困難[1]。長(zhǎng)期以來(lái)，輸送黏度大、凝點(diǎn)高的原油多采用傳統(tǒng)的加熱、摻稀以及乳化等降黏方法[2～4]，存在能耗大、降低油品性能等缺點(diǎn)。因此，通過(guò)添加降凝劑來(lái)改善原油的低溫流動(dòng)性能，實(shí)現(xiàn)原油的常溫輸送是研究人員關(guān)注的重要課題。傳統(tǒng)稠油降黏劑主要是由烯類單體聚合而成，存在降黏效果差、選擇性強(qiáng)等缺點(diǎn)[5]。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外新型降黏劑的研發(fā)趨勢(shì)是在酯型分子骨架上增加極性基團(tuán)或表面活性的側(cè)鏈[6～7]，利用極性基團(tuán)和表面活性側(cè)鏈的空間效應(yīng)和高分散作用，使其能與膠質(zhì)等以更強(qiáng)氫鍵結(jié)合[8]，提高對(duì)蠟晶、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的分散作用以降低黏度。

丙烯酰胺分子中的酰胺基團(tuán)對(duì)瀝青質(zhì)、膠質(zhì)中的極性部分親和力強(qiáng)，因此丙烯酰胺的加入可使共聚物的極性增加，有利于聚合物稠油降黏劑與瀝青質(zhì)、膠質(zhì)及其它極性物質(zhì)形成氫鍵，提高降黏劑的降黏效果。本文以甲基丙烯酸二十二酯、馬來(lái)酸酐、丙烯酰胺和苯乙烯為原料，經(jīng)過(guò)聚合反應(yīng)制得了一種聚合物稠油降黏劑，并對(duì)其降黏效果進(jìn)行了測(cè)試。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和藥品

甲基丙烯酸二十二酯，自制；苯乙烯，分析純，天津市福晨化學(xué)試劑廠；甲苯，分析純，天津市富宇精細(xì)化工有限公司；甲醇，分析純，天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；馬來(lái)酸酐，分析純，天津市天新精細(xì)化工開(kāi)發(fā)中心；丙烯酰胺，分析純，天津市福晨化學(xué)試劑廠；偶氮二異丁腈，分析純，上海市四赫維化工有限公司。紅外光譜儀：Nicolet iS50，賽默飛世爾科技有限公司生產(chǎn)；旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)：NXS-11A，四川成都儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向裝有攪拌和回流裝置的四口燒瓶中加入一定量的甲苯溶劑和馬來(lái)酸酐，加熱溶解后，依次加入苯乙烯、甲基丙烯酸二十二酯和丙烯酰胺。升溫至85℃，向體系中滴加偶氮二異丁腈的甲苯溶液，控溫反應(yīng)6h后，蒸餾除去部分溶劑，產(chǎn)物用甲醇洗滌，干燥后得黃色固體。

2 結(jié)果與討論

2.1 FT-IR分析

對(duì)合成的聚合物進(jìn)行了紅外光譜表征，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1：2917cm-1和2843cm-1為C-H伸縮振動(dòng)吸收峰，1713cm-1為C=O的伸縮振動(dòng)吸收峰，1635cm-1處為N-H彎曲振動(dòng)吸收峰，1472cm-1為苯環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰，1162cm-1為C-O鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰，1062cm-1處為C-O-C伸縮振動(dòng)吸收峰，715cm-1處為-（CH2）n-（n＞4）的吸收峰。

圖1 紅外譜圖Fig.1 The IR spectrum

2.2 溫度對(duì)降黏劑降黏效果的影響

圖2 溫度對(duì)黏度的影響Fig.2 The effect of temperature on the viscosity

為了測(cè)試降黏劑對(duì)稠油的降黏能力，固定稠油中降黏劑加入量為300mg/L，分別對(duì)不同溫度下已加降黏劑和未加降黏劑的稠油進(jìn)行了黏度測(cè)定，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖2。

從圖2中可以看出，隨著溫度升高，加過(guò)降黏劑和沒(méi)有加降黏劑的稠油黏度均逐漸下降，但在較低溫度條件下，加入降黏劑后的稠油黏度較未添加降黏劑的稠油黏度要小得多，說(shuō)明合成的降黏劑能在常溫下較大幅度地降低稠油黏度。

2.3 降黏劑加入量對(duì)降黏效果的影響

在60℃的恒溫條件下，向同一種稠油中加入不同含量的降黏劑，攪拌均勻后測(cè)試其黏度，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 加入量對(duì)降黏效果的影響Fig.3 The influence of dosage on the viscosity reducing effect

從圖3中可以看到隨著降黏劑的加入量的增加，稠油的黏度先降低后升高，在加入量為400mg/L時(shí)，稠油的黏度最低。說(shuō)明合成的降黏劑的最佳添加量為400mg/L。

3 結(jié)論

本文采用甲基丙烯酸二十二酯、苯乙烯、馬來(lái)酸酐、丙烯酰胺為原料，制備出了一種稠油降黏劑，并對(duì)其進(jìn)行了紅外表征和應(yīng)用研究。結(jié)果表明該降黏劑能在常溫條件下較大幅度地降低稠油黏度，其最佳加入量為400mg/L。

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［7］ 周風(fēng)山,吳瑾光.稠油化學(xué)降粘技術(shù)研究進(jìn)展［J］.油田化學(xué),2001（3）:268～272.

［8］ 吳本芳,郭金波.稠油油溶性降粘劑研究進(jìn)展概況［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn),2003（2）:1～6.

Synthesis and Evaluation of a Polymer Viscosity Reducer for Heavy Oil

FANG Zhen-hua
（College of Chemical Engineering,Xi'an University,Xi'an 710065,China）

At present,the viscosity reducer has some inferior properties such as strong selectivity and low viscosity reduction rate.The viscosity reducing effect of polymer viscosity reducer was improved by increasing polar groups of the polyurethane molecule to reduce hydrogen bonding of colloid and asphaltene in heavy oil.A polymer viscosity reducer was synthesized by polymerization with using docosyl methacrylate,maleic anhydride, acrylamide and styrene as raw materials.The structure of product was characterized by the Fourier transform infrared spectroscopy.The effects of temperature and amount of viscosity reducer on the viscosity reducing were studied.The results showed that the optimum amount of the prepared viscosity reducer was 400mg/L at 60℃and it could greatly reduce the viscosity of heavy oil at room temperature,which meant it was a good polymer viscosity reducer.

Heavy oil;viscosity reducer;viscosity;docosyl methacrylate

TE 624.1

B

1001-0017（2015）05-0387-02

2015-05-08

方振華（1984-），男，湖北荊州人，助理實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要研究方向?yàn)楣δ懿牧系拈_(kāi)發(fā)與應(yīng)用。