陜北原油降凝劑的制備及性能評價

(延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西延安 716000)

陜北原油降凝劑的制備及性能評價

武世新

(延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西延安 716000)

以丙烯酸高碳酯和馬來酸酐為原料，通過過硫酸銨引發(fā)聚合制備了原油降凝劑，對陜北某油井原油降凝效果良好。最佳合成條件為：單體物質(zhì)的量之比為5∶1，引發(fā)劑用量為0.8%，反應(yīng)溫度為65℃，反應(yīng)時間為6h。并對引發(fā)劑用量和降凝劑用量對降凝效果的影響進(jìn)行了評價。

原油降凝劑，自由基聚合，正交實驗，凝點降幅

我國陜北原油大多屬于高含蠟原油，凝點低，尤其在冬天，不利于原油的長距離輸送，目前主要使用添加降凝降粘劑的方法降低原油的凝點，改善原油流動性，提高原油輸送效率[1-3]。原油降凝劑可以干擾蠟晶的生長，使蠟分子不能形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改善原油流變性，從而達(dá)到降低原油凝點的目的[4-5]，目前使用的降凝劑主要是聚合物及其復(fù)配、改性產(chǎn)品[6-8]。

本文以丙烯酸高碳酯、馬來酸酐為原料，通過過硫酸銨自由基引發(fā)聚合，制備了原油降凝劑，并對其降凝性能進(jìn)行了評價。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

1.1.1 主要原料

丙烯酸高碳酯(分析純)、馬來酸酐(分析純)、石油醚(分析純)、苯(分析純)、過硫酸銨(分析純)、原油(陜北某油井)、氮氣、甲醇(分析純)。

1.1.2 儀器

DHG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科技有限公司；數(shù)字控制恒溫水浴箱，北京市長風(fēng)儀器儀表公司；BS224S型電子天平，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；凝固點測定儀；JJ-3型恒溫電動攪拌器，一套；溫度計，0～100℃；量筒，25mL、50mL；四口燒瓶，250mL；滴液漏斗，100mL。稱量瓶，若干。

1.2 降凝劑的制備

在裝有冷凝管、攪拌器及溫度計的四口燒瓶中加入石油醚，再按一定比例加入丙烯酸高碳酯和馬來酸酐，通氮氣20min，攪拌，加熱，待藥品全部溶解后，繼續(xù)升溫，至反應(yīng)溫度時用滴液漏斗緩慢向燒瓶中滴加引發(fā)劑溶液，滴加完畢后恒溫反應(yīng)一定時間。冷卻后，用甲醇沉淀產(chǎn)物，放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥，即得降凝劑。

1.3 降凝性能測定

將合成的產(chǎn)物溶于一定量的苯中，按比例加入油樣(油樣于60℃恒溫1h)，按照GB/T 510-83(91)[9]的方法測定凝點，對比加藥前后原油凝點，用凝點降幅評價降凝劑降凝效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成條件的確定

為了制得降凝效果良好的降凝劑，以原料摩爾比、引發(fā)劑濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間為因素設(shè)計了4因素4水平的正交實驗表L16(44)，各因素的安排及其相應(yīng)水平見表1，實驗方案及結(jié)果見表2。

表1 正交實驗的因子水平表Table 1 Factor and level of orthogonal experiment

表2 正交實驗方案及結(jié)果Table 2 Scheme and result of orthogonal experiment

由表2結(jié)果可知，該降凝劑的最佳合成條件是A3B1C2D3，即：單體物質(zhì)的量之比為5∶1，引發(fā)劑加量為0.5%，反應(yīng)溫度為65℃，反應(yīng)時間為6h。

由極差R可知，引發(fā)劑用量對降凝效果影響最大。

按照正交實驗設(shè)計的最佳反應(yīng)條件制備降凝劑，其凝點降幅為12℃，大于正交實驗方案中的結(jié)果，確認(rèn)該實驗條件是降凝劑最佳合成條件。

2.2 降凝性能評價

在正交實驗的基礎(chǔ)上，對該降凝劑進(jìn)行了性能評價，討論了引發(fā)劑用量和降凝劑用量對降凝效果的影響。

2.2.1 引發(fā)劑用量對降凝效果的影響

由正交實驗結(jié)果可知引發(fā)劑用量對降凝效果影響最大，本文通過單因素實驗研究了引發(fā)劑用量對降凝效果的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 引發(fā)劑用量對降凝效果的影響Fig.1 The effect of addition amount of initiator on the depressing pour point effect

由圖1可知，凝點降幅隨引發(fā)劑用量改變而改變，當(dāng)引發(fā)劑用量為0.8%時，凝點降幅最大，可達(dá)12℃?？赡艿脑蚴且l(fā)劑用量增大，活性中心增多，導(dǎo)致降凝劑分子量較低，不能有效干擾蠟晶的生長，故而降凝效果變差。

2.2.2 降凝劑用量對降凝效果的影響

降凝劑用量對降凝效果也有影響，在規(guī)定的實驗條件下考察投加量對降凝效果的影響，實驗結(jié)果如圖2所示。

圖2給出了原油凝點降幅隨降凝劑用量的變化關(guān)系。開始時隨降凝劑加入，凝點降幅增加，但當(dāng)加量達(dá)到一定值后，再進(jìn)一步增加降凝劑用量，凝點降幅不再增加，且有降低趨勢。當(dāng)降凝劑加入量為1500mg/L時，降幅最大，效果最好。

圖2 降凝劑用量對降凝效果的影響Fig.2 The effect of addition amount of pour point depressant on the depressing pour point effect

3 結(jié)論

(1)以丙烯酸高碳酯和馬來酸酐為原料，通過自由基引發(fā)聚合制備原油降凝劑，對陜北某油井原油降凝效果良好。

(2)通過正交實驗，得出該降凝劑的最佳合成條件是是A3B1C2D3，即單體物質(zhì)的量之比為5∶1，引發(fā)劑用量為0.5%，反應(yīng)溫度為65℃，反應(yīng)時間為6h。其中引發(fā)劑用量影響最大。

(3)降凝性能試驗結(jié)果表明，引發(fā)劑用量和降凝劑用量對降凝效果都有很大影響。

[1] 王帥，孟凡力，宋博，等.降凝劑在原油輸送中的應(yīng)用與發(fā)展[J].當(dāng)代化工，2015，44(5)：1103-1105.

[2] 徐仿海，李凱翔，孫忠娟，等.陜北原油降凝劑的制備和復(fù)配研究[J].化學(xué)與黏合，2015，37(4)：306-309.

[3] 梁青城，周漳睿，盧麗，等.原油流動性改進(jìn)劑研究現(xiàn)狀[J]. 重慶科技學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，16(3)：37-39.

[4] 張大偉，王艷，徐大瑋，等.苯乙烯-馬來酸酐接枝聚合物的合成與降凝性能研究[J].化工新型材料，2014，42(4)：88-91.

[5] 張志慶，劉春鳴，劉夢雨，等.高蠟原油降凝劑的合成與評價[J].膠體與聚合物，2014，32(3)：88-91.

[6] 吳本芳，吳一昊，徐承中，等.高凝原油降凝劑的合成及性能研究[J].精細(xì)石油化工，2014，31(4)：9-12.

[7] 朱鴻亮，等.油溶性稠油降粘劑的復(fù)配研究[J].精細(xì)石油化工，2014，31(4)：181.

[8] 朱鴻亮，等.含氟表面活性劑與EVA協(xié)同降凝研究[J].西安石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2015，30(5)：91-94，100.

[9] 中國石油化工股份有限公司科技開發(fā)部.石油和石油產(chǎn)品試驗方法國家標(biāo)準(zhǔn)匯編[G].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

PreparationandPerformanceEvaluationofCrudeOilPourPointDepressants

WU Shi-xin1

(Yan’an Vocational & Technical College，Yan’an 716000，Shaanxi，China)

Using acrylic acid high carbon ester and malefic anhydride，crude oil pour point depressants was prepared by radical polymerization. And the optimum reaction conditions were obtained by orthogonal experiment as follows：molar ratio of malefic anhydride/ammonium chloride is 5∶1，addition amount of initiator is 0.8%，reaction temperature is 65℃，and reaction time is 6h.

crude oil pour point depressant，radical polymerization，orthogonal experiment，decreasing range of pour point

TQ 31，TE 99