一種用於中質原油的浮選劑及其製備方法與流程
2023-09-11 04:34:40 2
本發明屬於油田化學品領域，具體涉及一種用於中質原油的浮選劑及其製備方法。
背景技術：
：目前我國南海海上油田原油品質以中質原油為主，大部分油田已相繼進入了高含水開採期，隨著開發力度的增大，生產水量不斷攀升，海上的汙水排放與注水標準也不斷的提高，對生產水的處理提出了挑戰。然而海上平臺極為有限，在沒有空間增加新的水處理設備的情況下，提高油田現場的氣浮選設備的油水分離效率是迫不及待的，所以研發一種適用於氣浮選設備，對於中質原油、除油速度快且高效的浮選劑是刻不容緩的。技術實現要素：本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種用於中質原油的浮選劑及其製備方法。本發明是專門針對海上平臺中質原油用的浮選劑，該浮選劑可以快速聚集粒徑小的乳化油，通過氣浮設備把油高效分離出去，使汙水達標回注或者排海，並能在一定程度上具有減少工程投資、節能降耗和方便生產管理等方面的優點，具有廣闊的應用前景、較好的經濟和環境效益。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：一種用於中質原油的浮選劑，所述浮選劑為陽離子型聚合物，其對應的結構式具體如下：[ch2chconh2]m—[ch2＝chconh-ch2chohch2-n(ch3ch2)3br]n；其中，m+n＝14-20，m、n均為整數且m、n均不等於0。將本發明合成的浮選劑命名為wc-4001。本發明充分考慮聚合物陽離子度和聚合物分子量的關係，通過平衡1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體和丙烯醯胺單體摩爾比，從而製備出聚合度較高並且清水效果較好的浮選劑。本發明浮選劑處理後的水質達標，產生的絮體顆粒，上浮速度快。作為優選的技術方案：如上所述的用於中質原油的浮選劑的製備方法，包括以下步驟：將環氧溴丙烷滴加至丙烯醯胺和n,n-二乙基乙胺的保溫溶液中混合，三者在保溫保壓條件下進行聚合反應，製得1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體；將1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體加入丙烯醯胺單體的水溶液中混合，升溫後滴加引發劑，在引發劑的作用下進行保溫常壓下的共聚反應，製得上述陽離子型聚合物浮選劑。如上所述的用於中質原油的浮選劑的製備方法，步驟1)中，所述的保溫溶液的保溫溫度為50℃；在環氧溴丙烷的滴加過程中，緩慢升高三者混合溶液的溫度，在環氧溴丙烷滴完時，使三者混合溶液的溫度升至60℃；步驟1)中，進行聚合反應時的保溫溫度為70-75℃，保壓壓力為1.8mpa-2.0mpa，反應時間為6h。如上所述的用於中質原油的浮選劑的製備方法，步驟1)中，加入的丙烯醯胺、n,n-二乙基乙胺和環氧溴丙烷的摩爾比為1:1:1.05；所述環氧溴丙烷的滴加時間為30分鐘-；如上所述的用於中質原油的浮選劑的製備方法，步驟2)中，1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子與丙烯醯胺的混合溶液升溫至55-60℃時分三段滴加引發劑，具體為：第一段的滴加量為引發劑體積總量的1/2，第二段的滴加量為引發劑體積總量的1/4，第三段的滴加量為引發劑體積總量的1/4；如上所述的用於中質原油的浮選劑的製備方法，所述引發劑的加入量佔1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子與丙烯醯胺混合溶液質量的0.5-3％；如上所述的用於中質原油的浮選劑的製備方法，步驟2)中，進行聚合反應時的反應溫度為70-75℃，反應時間為6h。如上所述的用於中質原油的浮選劑的製備方法，步驟2)中，所述引發劑為為體積分數為10％的過硫酸鉀或過硫酸鈉水溶液；所述引發劑的總滴加時間為2-2.5h，引發劑滴加時，每段間的時間間隔為15分鐘；所述丙烯醯胺單體的水溶液的濃度為5wt％。本發明步驟1)1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體製備使涉及到的反應式如下：ch2＝chconh2+ch2ochch2br+n(ch3ch2)3→ch2＝chconh-ch2chohch2-n(ch3ch2)3br本發明步驟2)浮選劑共聚物的合成涉及到的涉及到的反應式如下：mch2＝chconh2+nch2＝chconh-ch2chohch2-n(ch3ch2)3br→[ch2chconh2]m—[ch2＝chconh-ch2chohch2-n(ch3ch2)3br]n本發明的浮選劑在水溶液中易被吸附到氣泡的氣－液界面上。浮選劑極性的一端向著水相，非極性的一端向著氣相。含有待分離的離子、分子的水溶液中的絮凝劑的極性端與水相中的離子或其浮選劑的極性端通過物理或化學作用連接在一起。當通入氣泡時，浮選劑就將這些物質連在一起定向排列在氣－液界面，被氣泡帶到液面，形成泡沫層，以加快油珠和固體顆粒的絮寧效果，提高絮凝劑與氣泡的附著力，從而加速油水分離。本發明的浮選劑分子量和陽離子度可控，可根據不同水質進行調整。本發明的優點和積極效果是：本發明是專門針對海上平臺中質原油用的浮選劑，該浮選劑可以快速聚集粒徑小的乳化油，通過氣浮設備把油高效分離出去，使汙水達標回注或者排海，並能在一定程度上具有減少工程投資、節能降耗和方便生產管理等方面的優點，具有廣闊的應用前景、較好的經濟和環境效益。具體實施方式為能進一步了解本發明的
發明內容，特點及功效，茲例舉以下實施例詳細說明如下。實施例1一種用於中質原油的浮選劑的製備方法，包括以下步驟：1)將環氧溴丙烷滴加至丙烯醯胺和n,n-二乙基乙胺的保溫溶液中混合，保溫溶液的保溫溫度為50℃，加入的丙烯醯胺、n,n-二乙基乙胺和環氧溴丙烷的摩爾比為1:1:1.05；在環氧溴丙烷的滴加過程中，緩慢升高三者混合溶液的溫度，環氧溴丙烷的滴加時間為30分鐘；在環氧溴丙烷滴完時，三者混合溶液的溫度升至60℃；然在保溫保壓條件下進行聚合反應，反應溫度為70℃，反應壓力為1.8mpa，反應時間為6h，製得1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體；2)將1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體加入丙烯醯胺單體的水溶液中混合，升溫至55℃時分三段滴加引發劑，具體為：第一段的滴加量為引發劑體積總量的1/2，第二段的滴加量為引發劑體積總量的1/4，第三段的滴加量為引發劑體積總量的1/4；其中，1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體與丙烯醯胺單體的摩爾比為13:1，丙烯醯胺單體的水溶液的濃度為5wt％；引發劑的加入量佔1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子與丙烯醯胺混合溶液質量的0.5％，引發劑為體積分數為10％的過硫酸鉀或過硫酸鈉水溶液；引發劑的總滴加時間為2h，引發劑滴加時，每段間的時間間隔為15分鐘；然後在引發劑的作用下進行保溫常壓下的共聚反應，聚合反應時的反應溫度為70℃，反應時間為6h，製得上述陽離子型聚合物浮選劑。根據上述方法製得的浮選劑對應的結構式具體如下：[ch2chconh2]m—[ch2＝chconh-ch2chohch2-n(ch3ch2)3br]n；其中，m為1，n為13，浮選劑的聚合陽離子度為92.8％。實施例2一種用於中質原油的浮選劑的製備方法，包括以下步驟：1)將環氧溴丙烷滴加至丙烯醯胺和n,n-二乙基乙胺的保溫溶液中混合，保溫溶液的保溫溫度為50℃，加入的丙烯醯胺、n,n-二乙基乙胺和環氧溴丙烷的摩爾比為1:1:1.05；在環氧溴丙烷的滴加過程中，緩慢升高三者混合溶液的溫度，環氧溴丙烷的滴加時間為30分鐘；在環氧溴丙烷滴完時，三者混合溶液的溫度升至60℃；然在保溫保壓條件下進行聚合反應，反應溫度為75℃，反應壓力為2.0mpa，反應時間為6h，製得1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體；2)將1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體加入丙烯醯胺單體的水溶液中混合，升溫至60℃時分三段滴加引發劑，具體為：第一段的滴加量為引發劑體積總量的1/2，第二段的滴加量為引發劑體積總量的1/4，第三段的滴加量為引發劑體積總量的1/4；其中，1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體與丙烯醯胺單體的摩爾比為5:4，丙烯醯胺單體的水溶液的濃度為5wt％；引發劑的加入量佔1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子與丙烯醯胺混合溶液質量的3％，引發劑為體積分數為10％的過硫酸鉀或過硫酸鈉水溶液；引發劑的總滴加時間為2.5h，引發劑滴加時，每段間的時間間隔為15分鐘；然後在引發劑的作用下進行保溫常壓下的共聚反應，聚合反應時的反應溫度為75℃，反應時間為6h，製得上述陽離子型聚合物浮選劑。根據上述方法製得的浮選劑對應的結構式具體如下：[ch2chconh2]m—[ch2＝chconh-ch2chohch2-n(ch3ch2)3br]n；其中，m為8，n為10，浮選劑的聚合陽離子度為55.5％。實施例3一種用於中質原油的浮選劑的製備方法，包括以下步驟：1)將環氧溴丙烷滴加至丙烯醯胺和n,n-二乙基乙胺的保溫溶液中混合，保溫溶液的保溫溫度為50℃，加入的丙烯醯胺、n,n-二乙基乙胺和環氧溴丙烷的摩爾比為1:1:1.05；在環氧溴丙烷的滴加過程中，緩慢升高三者混合溶液的溫度，環氧溴丙烷的滴加時間為30分鐘；在環氧溴丙烷滴完時，三者混合溶液的溫度升至60℃；然在保溫保壓條件下進行聚合反應，反應溫度為72℃，反應壓力為1.9mpa，反應時間為6h，製得1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體；2)將1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體加入丙烯醯胺單體的水溶液中混合，升溫至58℃時分三段滴加引發劑，具體為：第一段的滴加量為引發劑體積總量的1/2，第二段的滴加量為引發劑體積總量的1/4，第三段的滴加量為引發劑體積總量的1/4；其中，1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體與丙烯醯胺單體的摩爾比為1:9，丙烯醯胺單體的水溶液的濃度為5wt％；引發劑的加入量佔1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子與丙烯醯胺混合溶液質量的1.5％，引發劑為體積分數為10％的過硫酸鉀或過硫酸鈉水溶液；引發劑的總滴加時間為2.2h，引發劑滴加時，每段間的時間間隔為15分鐘；然後在引發劑的作用下進行保溫常壓下的共聚反應，聚合反應時的反應溫度為70℃，反應時間為6h，製得上述陽離子型聚合物浮選劑。根據上述方法製得的浮選劑對應的結構式具體如下：[ch2chconh2]m—[ch2＝chconh-ch2chohch2-n(ch3ch2)3br]n；其中，m為18，n為2，浮選劑的聚合陽離子度為10％。實施例4一種用於中質原油的浮選劑的製備方法，包括以下步驟：1)將環氧溴丙烷滴加至丙烯醯胺和n,n-二乙基乙胺的保溫溶液中混合，保溫溶液的保溫溫度為50℃，加入的丙烯醯胺、n,n-二乙基乙胺和環氧溴丙烷的摩爾比為1:1:1.05；在環氧溴丙烷的滴加過程中，緩慢升高三者混合溶液的溫度，環氧溴丙烷的滴加時間為30分鐘；在環氧溴丙烷滴完時，三者混合溶液的溫度升至60℃；然在保溫保壓條件下進行聚合反應，反應溫度為74℃，反應壓力為1.9mpa，反應時間為6h，製得1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體；2)將1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體加入丙烯醯胺單體的水溶液中混合，升溫至58℃時分三段滴加引發劑，具體為：第一段的滴加量為引發劑體積總量的1/2，第二段的滴加量為引發劑體積總量的1/4，第三段的滴加量為引發劑體積總量的1/4；其中，1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體與丙烯醯胺單體的摩爾比為3:2，丙烯醯胺單體的水溶液的濃度為5wt％；引發劑的加入量佔1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子與丙烯醯胺混合溶液質量的2％，引發劑為體積分數為10％的過硫酸鉀或過硫酸鈉水溶液；引發劑的總滴加時間為2.3h，引發劑滴加時，每段間的時間間隔為15分鐘；然後在引發劑的作用下進行保溫常壓下的共聚反應，聚合反應時的反應溫度為73℃，反應時間為6h，製得上述陽離子型聚合物浮選劑。根據上述方法製得的浮選劑對應的結構式具體如下：[ch2chconh2]m—[ch2＝chconh-ch2chohch2-n(ch3ch2)3br]n；其中，m為8，n為12，浮選劑的聚合陽離子度為60％。實施例5一種用於中質原油的浮選劑的製備方法，包括以下步驟：1)將環氧溴丙烷滴加至丙烯醯胺和n,n-二乙基乙胺的保溫溶液中混合，保溫溶液的保溫溫度為50℃，加入的丙烯醯胺、n,n-二乙基乙胺和環氧溴丙烷的摩爾比為1:1:1.05；在環氧溴丙烷的滴加過程中，緩慢升高三者混合溶液的溫度，環氧溴丙烷的滴加時間為30分鐘；在環氧溴丙烷滴完時，三者混合溶液的溫度升至60℃；然在保溫保壓條件下進行聚合反應，反應溫度為74℃，反應壓力為2.0mpa，反應時間為6h，製得1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體；2)將1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體加入丙烯醯胺單體的水溶液中混合，升溫至57℃時分三段滴加引發劑，具體為：第一段的滴加量為引發劑體積總量的1/2，第二段的滴加量為引發劑體積總量的1/4，第三段的滴加量為引發劑體積總量的1/4；其中，1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體與丙烯醯胺單體的摩爾比為2:8，丙烯醯胺單體的水溶液的濃度為5wt％；引發劑的加入量佔1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子與丙烯醯胺混合溶液質量的2.5％，引發劑為體積分數為10％的過硫酸鉀或過硫酸鈉水溶液；引發劑的總滴加時間為2.4h，引發劑滴加時，每段間的時間間隔為15分鐘；然後在引發劑的作用下進行保溫常壓下的共聚反應，聚合反應時的反應溫度為73℃，反應時間為6h，製得上述陽離子型聚合物浮選劑。根據上述方法製得的浮選劑對應的結構式具體如下：[ch2chconh2]m—[ch2＝chconh-ch2chohch2-n(ch3ch2)3br]n；其中，m為16，n為4，浮選劑的聚合陽離子度為20％。實施例6一種用於中質原油的浮選劑的製備方法，包括以下步驟：1)將環氧溴丙烷滴加至丙烯醯胺和n,n-二乙基乙胺的保溫溶液中混合，保溫溶液的保溫溫度為50℃，加入的丙烯醯胺、n,n-二乙基乙胺和環氧溴丙烷的摩爾比為1:1:1.05；在環氧溴丙烷的滴加過程中，緩慢升高三者混合溶液的溫度，環氧溴丙烷的滴加時間為30分鐘；在環氧溴丙烷滴完時，三者混合溶液的溫度升至60℃；然在保溫保壓條件下進行聚合反應，反應溫度為74℃，反應壓力為2.0mpa，反應時間為6h，製得1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體；2)將1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體加入丙烯醯胺單體的水溶液中混合，升溫至57℃時分三段滴加引發劑，具體為：第一段的滴加量為引發劑體積總量的1/2，第二段的滴加量為引發劑體積總量的1/4，第三段的滴加量為引發劑體積總量的1/4；其中，1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體與丙烯醯胺單體的摩爾比為4:6，丙烯醯胺單體的水溶液的濃度為5wt％；引發劑的加入量佔1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子與丙烯醯胺混合溶液質量的2.5％，引發劑為體積分數為10％的過硫酸鉀或過硫酸鈉水溶液；引發劑的總滴加時間為2.4h，引發劑滴加時，每段間的時間間隔為15分鐘；然後在引發劑的作用下進行保溫常壓下的共聚反應，聚合反應時的反應溫度為73℃，反應時間為6h，製得上述陽離子型聚合物浮選劑。根據上述方法製得的浮選劑對應的結構式具體如下：[ch2chconh2]m—[ch2＝chconh-ch2chohch2-n(ch3ch2)3br]n；其中，m為12，n為8，浮選劑的聚合陽離子度為40％。實施例7一種用於中質原油的浮選劑的製備方法，包括以下步驟：1)將環氧溴丙烷滴加至丙烯醯胺和n,n-二乙基乙胺的保溫溶液中混合，保溫溶液的保溫溫度為50℃，加入的丙烯醯胺、n,n-二乙基乙胺和環氧溴丙烷的摩爾比為1:1:1.05；在環氧溴丙烷的滴加過程中，緩慢升高三者混合溶液的溫度，環氧溴丙烷的滴加時間為30分鐘；在環氧溴丙烷滴完時，三者混合溶液的溫度升至60℃；然在保溫保壓條件下進行聚合反應，反應溫度為74℃，反應壓力為2.0mpa，反應時間為6h，製得1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體；2)將1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體加入丙烯醯胺單體的水溶液中混合，升溫至57℃時分三段滴加引發劑，具體為：第一段的滴加量為引發劑體積總量的1/2，第二段的滴加量為引發劑體積總量的1/4，第三段的滴加量為引發劑體積總量的1/4；其中，1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體與丙烯醯胺單體的摩爾比為6:4，丙烯醯胺單體的水溶液的濃度為5wt％；引發劑的加入量佔1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子與丙烯醯胺混合溶液質量的2.5％，引發劑為體積分數為10％的過硫酸鉀或過硫酸鈉水溶液；引發劑的總滴加時間為2.4h，引發劑滴加時，每段間的時間間隔為15分鐘；然後在引發劑的作用下進行保溫常壓下的共聚反應，聚合反應時的反應溫度為73℃，反應時間為6h，製得上述陽離子型聚合物浮選劑。根據上述方法製得的浮選劑對應的結構式具體如下：[ch2chconh2]m—[ch2＝chconh-ch2chohch2-n(ch3ch2)3br]n；其中，m為8，n為12，浮選劑的聚合陽離子度為60％。實施例8一種用於中質原油的浮選劑的製備方法，包括以下步驟：1)將環氧溴丙烷滴加至丙烯醯胺和n,n-二乙基乙胺的保溫溶液中混合，保溫溶液的保溫溫度為50℃，加入的丙烯醯胺、n,n-二乙基乙胺和環氧溴丙烷的摩爾比為1:1:1.05；在環氧溴丙烷的滴加過程中，緩慢升高三者混合溶液的溫度，環氧溴丙烷的滴加時間為30分鐘；在環氧溴丙烷滴完時，三者混合溶液的溫度升至60℃；然在保溫保壓條件下進行聚合反應，反應溫度為74℃，反應壓力為2.0mpa，反應時間為6h，製得1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體；2)將1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體加入丙烯醯胺單體的水溶液中混合，升溫至57℃時分三段滴加引發劑，具體為：第一段的滴加量為引發劑體積總量的1/2，第二段的滴加量為引發劑體積總量的1/4，第三段的滴加量為引發劑體積總量的1/4；其中，1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子單體與丙烯醯胺單體的摩爾比為8:2，丙烯醯胺單體的水溶液的濃度為5wt％；引發劑的加入量佔1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨陽離子與丙烯醯胺混合溶液質量的2.5％，引發劑為體積分數為10％的過硫酸鉀或過硫酸鈉水溶液；引發劑的總滴加時間為2.4h，引發劑滴加時，每段間的時間間隔為15分鐘；然後在引發劑的作用下進行保溫常壓下的共聚反應，聚合反應時的反應溫度為73℃，反應時間為6h，製得上述陽離子型聚合物浮選劑。根據上述方法製得的浮選劑對應的結構式具體如下：[ch2chconh2]m—[ch2＝chconh-ch2chohch2-n(ch3ch2)3br]n；其中，m為4，n為16，浮選劑的聚合陽離子度為80％。將實施例5-8製備的浮選劑和現有技術中常用的浮選劑均配成溶液，按60ppm加注濃度加入水樣中進行浮選效果測試，實驗中所用水樣為南海上遊某井口平臺分水設備水相出口水質(未加浮選劑)，試驗溫度為85度，具體如下：現有技術中常用的浮選劑包括：聚二烯丙基二甲基溴化銨、wc-4681：聚合溴化鋁、wc-4682：聚丙烯酸酯、wc-4683：二硫代氨基甲酸鹽、wc-4684：陰離子聚丙烯醯胺共聚物、wc-4685：陽離子聚胺、wc-4686：聚合硫酸鐵。將實施例5-8製備的浮選劑依次命名為wc-4001-5、wc-4001-6、wc-4001-7和wc-4001-8。水質好壞評價從好到差依次為a+/a/a-/b+/b/b-/c/d等級，具體如表1所示。表1水質評價標準水質等級水質狀態a+水質清亮a水質清透a-水質較清透b+水質稍清b水質淡黃b-水質發黃c水質暗黃d水質發黑實施例5-8製備的浮選劑和現有技術中常用的浮選劑的浮選結果如表2所示。表2各浮選劑對應的浮選效果由上述實驗得知，當本發明的新型浮選劑wc-4001的聚合陽離子度為40％時，即1-丙烯醯胺基-2-羥丙基三乙基溴化銨和丙烯醯胺摩爾比例為4:6，浮選劑的淨水效果最優；同時不同的聚合陽離子度的浮選劑明顯優於其他常見的浮選劑，表現出更優地清水效果。當前第1頁12