顯著提高轉化率的二元共聚物防垢劑合成工藝的製作方法
2023-06-01 06:15:41
專利名稱：顯著提高轉化率的二元共聚物防垢劑合成工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種合成工藝，具體是指一種顯著提高轉化率的二元共聚物防垢劑合成工藝。
背景技術：
在原油的開採過程中，結垢是一種普遍存在的現象。許多油田存在井下油管結垢； 當原油含水量較高時，採出液在集輸設備中結垢；注水採油中在注水井及配套設備中結垢； 稠油開採注高溫熱水，高溫熱水在加熱爐、注水管線中結垢；在複合驅油中，採出液在油管及採油設備上結垢；如此等等。結垢對油井的正常生產有較大的影響，垢沉積在地層會堵塞地層孔隙、裂縫，造成滲透率降低，原油產量下降，嚴重時甚至造成油井停產，對滲透率較低的油層影響更甚；當垢沉積在井筒、油管、抽油泵、注水系統、集輸系統、加熱系統等設備上時，會造成設備不能正常運轉，傳熱效率降低，導致生產能力下降，而且結垢還會引起設備和管線的腐蝕，給油田造成嚴重的經濟損失。針對油田的各種結垢狀況，有兩類解決的辦法一是除垢；二是防垢。除垢是一種補救措施，除垢時，它已經產生了減產和設備的腐蝕，造成了較大的經濟損失，因此，防止垢的生成才是一種好的措施。在防垢的方法中，用化學劑防垢是人們公認的簡單、有效、方便、 經濟的方法。因此各油田都針對各自的區塊特點研究適應不同條件的化學防垢劑。而研製高效的防垢劑就更是各個油田普遍追求的共同目標。油田最常見的垢型有碳酸鈣、二水硫酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇和硫酸鍶。而微量的硫酸鍶往往存在於大量的硫酸鋇中，很難把它們分開。結垢的主要原因是由於壓力或溫度改變、蒸發、或兩種不相配伍的水互相混合，使原來以離子狀態存在於水溶液中的無機鹽達到過飽和狀態，超過了他們的溶解度而結晶出來成垢。在以上幾種易結垢鹽中，無論在什麼溫度下，硫酸鋇和硫酸鍶的溶解度都非常小， 硫酸鋇是油田中最難溶解的物質之一。硫酸鋇的溶解度隨著溫度與壓力的升高而增大，但這種影響的幅度非常小。例如，25°C時，硫酸鋇的溶解度為2. :3mg/L，當溫度提高到94°C時， 溶解度僅增加到3. 9mg/L。壓力的影響更是微不足道。水中含鹽量對硫酸鋇溶解度有較大的影響，當水中NaCl從lg/L增加到100g/L時，溶解度增加10 15倍。油田注水系統中只有Ba2+和SO/—這兩種離子，就會生成硫酸鋇垢。在許多情況下，Ba2+和Sr2+—同沉澱，形成硫酸鋇鍶垢，一般情況下，硫酸鋇垢中約含有硫酸鍶1. 2% 15. 9%。所以，在注水地層中，硫酸鹽結垢的主要是富含的注入水與地層中Ca2+、Ba2+和Sr2+混合後發生化學反應生成沉澱而引起的。防垢劑的防垢機理比較複雜，隨著沉澱過程動力學、成垢預測模型和各種防垢技術的大量研究，使成垢機理的研究和結垢的控制有了大的進展。一般認為成垢物質和溶液之間存在動態平衡，防垢劑能夠吸附到成垢物質上，並影響垢的生長和溶解的動態平衡。
防垢劑的防垢機理主要有以下幾種(1)晶格畸變碳酸鈣微晶成長時按照一定的晶格排列，結晶緻密而堅硬。加入防垢劑後，防垢劑吸附在晶體上並摻雜在晶格的點陣中，對無機垢的結晶形成了幹擾，使晶體發生畸變，或使大晶體內部的應力增大，從而使晶體易於破裂，阻礙了垢的生長。(2)絡合增溶絡合增溶作用是防垢劑在水中能夠與鋇、鍶離子形成穩定的可溶性螯合物，將更多的鋇、鍶離子穩定在水中，從而增大了鋇、鍶鹽的溶解度，抑制了垢的沉積。(3)凝聚與分散陰離子型防垢劑，在水中解離生成的陰離子在與碳酸鈣微晶碰撞時，會發生物理化學吸附現象，使微晶粒的表面形成雙電層，使之帶負電。因防垢劑的鏈狀結構可吸附多個相同電荷的微晶，靜電斥力可阻止微晶相互碰撞，從而避免了大晶體的形成。在吸附產物碰到其它阻垢劑分子時，將已吸附的晶體轉移過去，出現晶粒均勻分散現象，從而阻礙了晶粒間和晶粒與金屬表面的碰撞，減少了溶液中的晶核數，將碳酸鈣穩定在溶液中。(4)再生-自解脫膜假說聚丙烯酸類阻垢劑能在金屬傳熱表面上形成一種與無機晶體顆粒共同沉澱的膜，當這種膜增加到一定厚度後，在傳熱面上破裂，並帶一定大小的垢層離開傳熱面。由於這種膜的不斷形成和破裂，使垢層的生長受到抑制。(5)雙電層作用機理對於有機膦酸類防垢劑的防垢機理，Gill等人提出了雙電層作用機理。認為防垢劑的作用是在生長晶核附近的擴散邊界層內富集，形成雙電層並阻礙成垢的離子或分子簇在金屬表面的聚結。他們認為，阻垢劑與晶核(或垢質分子簇)之間的結合是不穩定的。(6)閥值效應在水中投加幾種阻垢劑(數量級為每升數毫克)，可將比按化學計量比高得多的鈣離子穩定在水中。產生這一現象的原因在於阻垢劑的陰離子和金屬陽離子的鰲合併非按化學計量比進行，是由於CaCO3微晶吸附上阻垢劑後可抑制CaCO3晶體的析出。以上幾種機理表示出目前人們對阻垢作用的認識水平，由於它們都帶有不同程度的推測，因而人們在對具體結垢問題進行分析時，往往將阻垢作用歸結為多種機理的複合作用，這反映了當前人們對阻垢機理的認識還相當籠統。由於結垢本身是一個複雜的過程， 阻垢劑的介入使該過程變得更加複雜。在合成二元共聚物防垢劑的工藝中，反應時間不同，對整個工藝的轉化率會產生很大影響，只有當聚合反應時間在適當的時候，才能提高整個工藝的轉化率。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種顯著提高轉化率的二元共聚物防垢劑合成工藝，該二元共聚物防垢劑的合成工藝通過控制反應時間，從而能顯著提高整個工藝的轉化率，且流程簡單、合成效率高、合成成本低。本發明的目的通過下述技術方案實現顯著提高轉化率的二元共聚物防垢劑合成工藝，包括以下步驟
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(a)在反應容器內，將烯類單體、丙烯醯胺加入蒸餾水溶解；(b)加入引發劑，在不斷的攪拌下，使烯類單體和丙烯醯胺共聚，且反應時間為 4 6小時；(c)冷卻至室溫，得到聚合反應產物混合物；(d)向聚合反應產物混合體系中加入適量乙醇，攪拌、靜置，使製得的聚合反應產物沉澱，該反應產物沉澱即為二元共聚物防垢劑。所述步驟(b)中，引發劑為過硫酸銨。所述步驟(d)結束後，將反應產物沉澱進行洗滌並乾燥。反應產物沉澱通過無水乙醇進行洗滌。反應產物沉澱洗滌後，通過恆溫箱進行乾燥。所述步驟(b)中，反應時間為5小時。綜上所述，本發明的有益效果是通過控制反應時間，從而能顯著提高整個工藝的轉化率，且流程簡單、合成效率高、合成成本低。
圖1為本發明的反應時間與轉化率的關係示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不僅限於此。實施例本發明涉及的一種顯著提高轉化率的二元共聚物防垢劑合成工藝，包括以下步驟(a)在反應容器內，將烯類單體、丙烯醯胺加入蒸餾水溶解；(b)加入引發劑，在不斷的攪拌下，使烯類單體和丙烯醯胺共聚，且反應時間為 4 6小時；(c)冷卻至室溫，得到聚合反應產物混合物；(d)向聚合反應產物混合體系中加入適量乙醇，攪拌、靜置，使製得的聚合反應產物沉澱，該反應產物沉澱即為二元共聚物防垢劑。所述步驟(b)中，引發劑為過硫酸銨。所述步驟(d)結束後，將反應產物沉澱進行洗滌並乾燥。反應產物沉澱通過無水乙醇進行洗滌。反應產物沉澱洗滌後，通過恆溫箱進行乾燥。所述步驟(b)中，反應時間為5小時。為了得到最佳的反應時間，本發明做了反應時間對轉化率的影響試驗，試驗結果如圖1所示，由圖1可知，隨著反應時間的增加，在不同的溫度下聚合反應中單體的轉率在逐漸增大，當反應時間達到以後，轉化率基本不變；同時，隨著反應溫度的升高，轉化率也逐漸增大。因此，本發明的反應時間控制在4 6小時，且最優為5小時。上述合成工藝通過控制反應時間，從而能顯著提高整個工藝的轉化率，且流程簡單、合成效率高、合成成本低。 以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明做任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質，對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.顯著提高轉化率的二元共聚物防垢劑合成工藝，其特徵在於，包括以下步驟(a)在反應容器內，將烯類單體、丙烯醯胺加入蒸餾水溶解；(b)加入引發劑，在不斷的攪拌下，使烯類單體和丙烯醯胺共聚，且反應時間為4 6小時；(c)冷卻至室溫，得到聚合反應產物混合物；(d)向聚合反應產物混合體系中加入適量乙醇，攪拌、靜置，使製得的聚合反應產物沉澱，該反應產物沉澱即為二元共聚物防垢劑。
2.根據權利要求1所述的顯著提高轉化率的二元共聚物防垢劑合成工藝，其特徵在於，所述步驟(b)中，引發劑為過硫酸銨。
3.根據權利要求1所述的顯著提高轉化率的二元共聚物防垢劑合成工藝，其特徵在於，所述步驟(d)結束後，將反應產物沉澱進行洗滌並乾燥。
4.根據權利要求3所述的顯著提高轉化率的二元共聚物防垢劑合成工藝，其特徵在於，反應產物沉澱通過無水乙醇進行洗滌。
5.根據權利要求3所述的顯著提高轉化率的二元共聚物防垢劑合成工藝，其特徵在於，反應產物沉澱洗滌後，通過恆溫箱進行乾燥。
6.根據權利要求1所述的顯著提高轉化率的二元共聚物防垢劑合成工藝，其特徵在於，所述步驟(b)中，反應時間為5小時。
全文摘要
本發明公開了一種顯著提高轉化率的二元共聚物防垢劑合成工藝。該顯著提高轉化率的二元共聚物防垢劑合成工藝包括將烯類單體和丙烯醯胺反應得到聚合反應產物混合物、冷卻使製得的聚合反應產物沉澱、抽濾分離出沉澱物、洗滌乾燥得到產品等步驟。本發明通過控制反應時間，從而能顯著提高整個工藝的轉化率，且流程簡單、合成效率高、合成成本低。
文檔編號C08F220/56GK102453199SQ20101054932
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月25日 優先權日2010年10月25日
發明者袁俊海 申請人:袁俊海