CN103554513A - 一种聚离子液体改性原油破乳剂的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚离子液体改性原油破乳剂的合成方法。将乙烯基咪唑类离子液体单体和丙烯酸在引发剂作用下，进行聚合反应得到含离子液体结构特征的共聚物。然后在酯化催化剂作用下将所得产物与工业聚醚进行酯化反应制备聚离子液体改性原油破乳剂。合成该破乳剂的原料重量以100%计，其中工业聚醚50~80%，丙烯酸2~30%，乙烯基咪唑类离子液体单体2~25%。引发剂加入量为全部乙烯基单体总重量的0.2~6%，酯化催化剂加入量为丙烯酸重量的0.2~5%。本发明得到的破乳剂，能与原油的一些负电性表面发生强烈作用，实现油水分离的目的。该破乳剂用量少、出水速率快、脱出水色清、使用范围宽。
Description
技术领域
本发明属于石油工业用化学品领域，涉及一种适用于对原油乳状液进行破乳脱水的聚离子液体改性原油破乳剂的合成方法。
背景技术
破乳剂是所有油田不可缺少的化学助剂，它承担着乳化原油破乳脱水的任务。目前，国内许多油田的开采都已基本进入三次采油阶段，采出的原油中含水率逐年增加，污水回注后原油中的多种残存化学药剂使得乳化原油破乳脱水更为复杂和困难。目前，国内外研究的破乳剂从化学类型上看，主要以非离子的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物为主，只是起始剂的种类不同而已，这种结构的破乳剂适应性较差，特别是低温破乳效果不尽人意。
近几年梳型高分子表面活性剂成为破乳剂领域的研究热点，一方面是该类破乳剂在降低表面张力和具有较低的临界胶束浓度方面要明显强于普通的高分子表面活性剂，另一方面是它比常规的嵌段聚醚具有更高的相对分子质量，这种高相对分子质量的破乳剂在破乳过程中能够起到架桥、连接原油乳液中大小液滴的作用，从而使得液滴逐渐聚并，达到油水分离的目的。梳状结构破乳剂合成一般是通过聚合和酯化或酯化和聚合两步过程实现的。2002年我国研究人员陈妹和杨小龙等人将聚醚型破乳剂用丙烯酸和马来酸酐酯化，酯化产物在引发剂作用下聚合，合成了丙烯酸扩链改性破乳剂。商绍程、张中洋等均研究过丙烯酸改性破乳剂的制备方法，虽然得到的聚合物改性破乳剂具有一定的破乳作用，但实际应用过程中发现破乳剂的水溶性欠佳，且由于功能基团单一，所以破乳剂适应性不强。为了改善破乳剂的溶解性，提高其功能活性，人们将水溶性单体如丙烯酰胺与丙烯酸共聚后，再与工业聚醚进行酯化从而实现对破乳剂的梳状化改性，如专利申请号CN01113543.3、CN201010274323.1所述破乳剂。近年来，我们课题组也用丙烯酸对数十种起始剂制得的工业聚醚进行了扩链与支化改性，发现这类改性破乳剂水溶性较差，现场破乳剂溶液配制需要使用有机溶剂，不仅对环境造成污染，而且使用时存在安全隐患。另外，由于该类破乳剂分子结构中只含有非离子功能基团，所以对于原油的一些负电性表面不存在强烈相互作用，导致出现破乳作用不佳或适应性差的缺陷。
采用乙烯基咪唑类离子液体单体与丙烯酸共聚物来改性原油破乳剂的技术方案，未见任何专利和文献报道。
发明内容
为了克服聚丙烯酸改性聚醚破乳剂水溶性差、功能基团单一，以及适应性差的不足，本发明的目的是提供一种阳离子改性破乳剂的制备方法。该方法得到的破乳剂用量少、出水速率快、脱出水色清、使用范围宽。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种聚离子液体改性原油破乳剂的合成方法，其特征在于该合成方法如下：
1）将溶剂加入到带有搅拌、滴加装置和冷凝器的反应瓶中，控制温度75~95oC，在搅拌条件下，加入乙烯基咪唑类离子液体单体、丙烯酸和引发剂，整个聚合过程控制在1~3小时内，反应完成后继续保温反应，然后减压蒸馏除去溶剂得到中间产物；所述溶剂是浓度为95%的乙醇；
2）在上述中间产物中加入工业聚醚和溶剂，搅拌均匀后，加入酯化催化剂，升温至100~160oC，继续搅拌反应3~5小时得粗产物，减压蒸馏除去溶剂即得聚离子液体改性原油破乳剂，所述溶剂是甲苯。
本发明中，合成该破乳剂的原料重量以100%计，其中工业聚醚50-80%，丙烯酸2-30%，乙烯基咪唑类离子液体单体2-25%。引发剂加入量为全部乙烯基单体总重量的0.2~6%，酯化催化剂加入量为丙烯酸重量的0.2~5%。
本发明所述工业聚醚，包括：以胺类为起始剂的嵌段聚醚，所用的胺为多乙烯多胺或乙二胺；以醇类为起始剂的嵌段聚醚，所用的醇为十八碳醇或丙二醇；烷基酚醛树脂嵌段聚醚，合成起始剂时常用的烷基酚为壬基酚；酚胺醛树脂嵌段聚醚，即胺基改性酚醛树脂嵌段聚醚，起始剂为烷基酚、乙烯胺类化合物和甲醛的缩合产物。
本发明所述的引发剂为偶氮类中的偶氮二异丁腈或过氧化物类中的过氧化苯甲酰等油溶性引发剂；或过硫酸铵或过硫酸钾等水溶性引发剂。
本发明所述的乙烯基咪唑类离子液体单体为氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑(AMIMCl)或氯化1-乙烯基-3-甲基咪唑或它们的硝酸盐。
本发明所述的酯化催化剂为无机酸中的硫酸或磷酸，有机酸中的对甲基苯磺酸或杂多酸。
本发明的破乳剂是通过乙烯基咪唑类离子液体单体和丙烯酸共聚对聚醚分子的扩链作用而获得的。本发明得到的破乳剂，分子链中同时含有阳离子和非离子功能基团，能与原油的一些负电性表面发生强烈作用，使其转变为热力学不稳定体系而实现油水分离。该方法得到的破乳剂具有用量少、出水速率快、脱出水色清、使用范围宽等特点，属于新一代原油破乳剂。
具体实施方式
实施例1
一种聚离子液体改性原油破乳剂合成方法如下：
1）将150克浓度为95%的乙醇，此时的溶剂是浓度为95%的乙醇；加入到带有搅拌、滴加装置和冷凝器的反应瓶中，控制温度75oC，在搅拌条件下，加入50克氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体、20克丙烯酸和0.8克过硫酸铵，整个聚合过程控制在1小时内，反应完成后继续保温反应1小时，然后减压蒸馏除去溶剂得到中间产物。
2）在上述中间产物中加入工业聚醚200克(聚醚破乳剂AE31，句容宁武高新技术发展有限公司产品)和100克甲苯，此时的溶剂是甲苯。搅拌均匀后，加入0.5克对甲苯磺酸，升温至120oC，继续搅拌反应5小时得粗产物，减压蒸馏除去溶剂即得聚离子液体改性原油破乳剂。
实施例2
一种聚离子液体改性原油破乳剂合成方法如下：
1）将150克浓度为95%的乙醇加入到带有搅拌、滴加装置和冷凝器的反应瓶中，控制温度85oC，在搅拌条件下，加入35克氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体、35克丙烯酸和1克过硫酸铵，整个聚合过程控制在2小时内，反应完成后继续保温反应1小时，然后减压蒸馏除去溶剂得到中间产物。
2）在上述中间产物中加入工业聚醚180克(聚醚破乳剂BP5921，句容宁武高新技术发展有限公司产品)和90克甲苯，搅拌均匀后，加入0.6克对甲苯磺酸，升温至130oC，继续搅拌反应4小时得粗产物，减压蒸馏除去溶剂即得聚离子液体改性原油破乳剂。
实施例3
一种聚离子液体改性原油破乳剂合成方法如下：
1）将210克浓度为95%的乙醇加入到带有搅拌、滴加装置和冷凝器的反应瓶中，控制温度90oC，在搅拌条件下，加入65克氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体、35克丙烯酸和1.2克过硫酸铵，整个聚合过程控制在3小时内，反应完成后继续保温反应1小时，然后减压蒸馏除去溶剂得到中间产物。
2）在上述中间产物中加入工业聚醚200克(聚醚破乳剂TA1031，句容宁武高新技术发展有限公司产品)和100克甲苯，搅拌均匀后，加入0.5克对甲苯磺酸，升温至140oC，继续搅拌反应3小时得粗产物，减压蒸馏除去溶剂即得聚离子液体改性原油破乳剂。
Claims (8)
1.一种聚离子液体改性原油破乳剂的合成方法，其特征在于该合成方法如下：
1）将溶剂加入到带有搅拌、滴加装置和冷凝器的反应瓶中，控制温度75~95oC，在搅拌条件下，加入乙烯基咪唑类离子液体单体、丙烯酸和引发剂，整个聚合过程控制在1~3小时内，反应完成后继续保温反应，然后减压蒸馏除去溶剂得到中间产物；
2）在上述中间产物中加入工业聚醚和溶剂，搅拌均匀后，加入酯化催化剂，升温至100~160oC，继续搅拌反应3~5小时得粗产物，减压蒸馏除去溶剂即得聚离子液体改性原油破乳剂。
2.根据权利要求1所述的聚离子液体改性原油破乳剂的合成方法，其特征在于：合成该破乳剂的原料重量以100%计，其中工业聚醚50~80%，丙烯酸2~30%，乙烯基咪唑类离子液体单体2~25%；引发剂加入量为全部乙烯基单体总重量的0.2~6%，酯化催化剂加入量为丙烯酸重量的0.2~5%。
3.根据权利要求1所述的聚离子液体改性原油破乳剂的合成方法，其特征在于：所述工业聚醚，包括：以胺类为起始剂的嵌段聚醚，所用的胺为多乙烯多胺或乙二胺；以醇类为起始剂的嵌段聚醚，所用的醇为十八碳醇或丙二醇；烷基酚醛树脂嵌段聚醚，合成起始剂时的烷基酚为壬基酚；酚胺醛树脂嵌段聚醚，即胺基改性酚醛树脂嵌段聚醚，起始剂为烷基酚、乙烯胺类化合物和甲醛的缩合产物。
4.根据权利要求1所述的聚离子液体改性原油破乳剂的合成方法，其特征在于：所述的引发剂为偶氮类中的偶氮二异丁腈或过氧化物类中的过氧化苯甲酰油溶性引发剂；或过硫酸铵或过硫酸钾水溶性引发剂。
5.根据权利要求1所述的聚离子液体改性原油破乳剂的合成方法，其特征在于：所述的乙烯基咪唑类离子液体单体为氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑或氯化1-乙烯基-3-甲基咪唑或它们的硝酸盐。
6.根据权利要求1所述的聚离子液体改性原油破乳剂的合成方法，其特征在于：所述的酯化催化剂为无机酸中的硫酸或磷酸，有机酸中的对甲基苯磺酸或杂多酸。
7.根据权利要求1所述的聚离子液体改性原油破乳剂的合成方法，其特征在于：步骤1）中，反应结束后继续保温反应1小时，然后减压蒸馏除去溶剂得到中间产物。
8.根据权利要求1所述的聚离子液体改性原油破乳剂的合成方法，其特征在于：步骤1）中，所述溶剂是浓度为95%的乙醇；步骤2）中，所述溶剂是甲苯。
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