原油降凝劑的制備及性能評(píng)價(jià)

楊紅麗，姬彩云

(延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西延安 716000)

?

原油降凝劑的制備及性能評(píng)價(jià)

楊紅麗，姬彩云

(延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西延安 716000)

以丙烯酸高碳酯、苯乙烯和順丁烯二酸酐為原料，通過(guò)自由基引發(fā)聚合，制備了原油降凝劑，并對(duì)其降凝性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。最佳合成條件為：?jiǎn)误w物質(zhì)的量之比為1∶1∶2，引發(fā)劑加量為0.5%，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時(shí)間為6h。

原油降凝劑，自由基聚合，正交實(shí)驗(yàn)，凝點(diǎn)降幅

我國(guó)原油大多屬于含蠟原油，凝點(diǎn)低，特別在寒冷地區(qū)，不利于原油的長(zhǎng)距離輸送，目前主要使用添加降凝劑的方法降低原油的凝點(diǎn)，提高原油輸送效率[1-2]。原油降凝劑可以通過(guò)抑制蠟的析出和改善蠟晶的形狀，干擾蠟晶的生長(zhǎng)，使蠟分子不能形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到改善原油流變性的目的[3-4]，目前使用的降凝劑主要是聚合物及其復(fù)配產(chǎn)品[5-6]。

本文以丙烯酸高碳酯、苯乙烯和順丁烯二酸酐為原料，通過(guò)自由基引發(fā)聚合，制備了原油降凝劑，并對(duì)其降凝性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)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)、順丁烯二酸酐(分析純)、苯乙烯(分析純)，苯(分析純)、過(guò)硫酸銨過(guò)氧化二苯甲酰(分析純)、原油(陜北某油井)、氮?dú)狻⒓状?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(zhǎng)風(fēng)儀器儀表公司；稱(chēng)量瓶，若干。電子天平；凝固點(diǎn)測(cè)定儀；溫度計(jì)，0～100℃；量筒，25mL，50mL；JJ-3型恒溫電動(dòng)攪拌器，一套；四口燒瓶，250mL；滴液漏斗，100mL。

1.2 降凝劑的制備

在裝有冷凝管、溫度計(jì)及攪拌器的四口燒瓶中加入甲苯，再按一定比例加入丙烯酸高碳酯、苯乙烯和順丁烯二酸酐，通氮?dú)?0min，加熱攪拌，待藥品全部溶解后，繼續(xù)升溫至反應(yīng)溫度，用滴液漏斗緩慢向瓶中滴加引發(fā)劑溶液，滴加完畢恒溫反應(yīng)一定時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束后，用甲醇沉淀產(chǎn)物，放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥，即得二元共聚物。

1.3 降凝性能測(cè)定

將合成的產(chǎn)物溶于一定量的苯中，按一定比例加入油樣(油樣于60℃恒溫1h)，按照GB/T 510-83(91)[7]的方法測(cè)定凝點(diǎn)，對(duì)比加藥前后原油凝點(diǎn)，用凝點(diǎn)降幅評(píng)價(jià)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劑，以原料摩爾比、引發(fā)劑濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間為因素設(shè)計(jì)了4因素4水平的正交實(shí)驗(yàn)表L16(44)，各因素的安排及其相應(yīng)水平見(jiàn)表1，實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 正交實(shí)驗(yàn)的因子水平表Table 1 Factor and level of orthogonal experiment

表2 正交實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果Table 2 Scheme and result of orthogonal experiment

續(xù)表2

實(shí)驗(yàn)序號(hào)單體物質(zhì)的量之比引發(fā)劑濃度/%反應(yīng)溫度/℃反應(yīng)時(shí)間/h凝點(diǎn)降幅/℃91∶2∶10.570811.5101∶2∶10.680612111∶2∶10.750410121∶2∶10.860211131∶1∶20.580414141∶1∶20.670213151∶1∶20.760811.5161∶1∶20.850612Ⅰ/410.37511.87510.511.25Ⅱ/410.7511.511.37511.25Ⅲ/411.12510.51111.375Ⅳ/412.625111211R2.251.3751.50.375

由表2結(jié)果可知，該降凝劑的最佳合成條件是A4B1C4D3，即：?jiǎn)误w物質(zhì)的量之比為1∶1∶2，引發(fā)劑加量為0.5%，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時(shí)間為6h。

由極差R可知，單體物質(zhì)的量之比和反應(yīng)溫度對(duì)降凝效果影響最大。

按正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的最佳反應(yīng)條件制備降凝劑，在相同條件下其凝點(diǎn)降幅為13℃，大于正交實(shí)驗(yàn)方案中的結(jié)果，確認(rèn)該實(shí)驗(yàn)條件是最佳合成條件。

2.2 降凝性能評(píng)價(jià)

在正交實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)該降凝劑進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)，討論了單體物質(zhì)的量之比和降凝劑加量對(duì)降凝效果的影響。

2.2.1 單體物質(zhì)的量之比對(duì)降凝效果的影響

由正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知單體物質(zhì)的量之比對(duì)降凝效果影響最大，本文通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)研究了單體物質(zhì)的量之比對(duì)降凝效果的影響，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，凝點(diǎn)降幅隨單體配比改變而改變，當(dāng)單體配比為1∶1∶1.5時(shí)，凝點(diǎn)降幅最大，可達(dá)12℃。經(jīng)分析可知，丙烯酸高碳酯比例的增大，可有效改善蠟晶形狀，減少蠟晶數(shù)目，干擾蠟晶生長(zhǎng)，有利于提高降凝劑降凝效果。

圖1 單體物質(zhì)的量之比對(duì)降凝效果的影響Fig.1 The effect of molar ratio of monomer on the depression effect

2.2.2 降凝劑加量對(duì)降凝效果的影響

降凝劑投加量對(duì)降凝效果也有影響，在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下考察投加量對(duì)降凝效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 降凝劑用量對(duì)降凝效果的影響Fig.2 The effect of the dosage on the depression effect

圖2給出了石油凝點(diǎn)降幅隨加入降凝劑濃度的變化關(guān)系。開(kāi)始時(shí)凝點(diǎn)降幅隨降凝劑加入量的增加而增加，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(diǎn)降幅略有降低，當(dāng)降凝劑加入量為1500mg/L時(shí)，降幅最大，效果最好。

3 結(jié)論

(1)以丙烯酸高碳酯、苯乙烯和順丁烯二酸酐為原料，通過(guò)自由基引發(fā)聚合，制備了原油降凝劑，對(duì)陜北某油井原油具有良好的降凝效果。

(2)通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)，得出該降凝劑的最佳合成條件是A4B1C4D3，即：?jiǎn)误w物質(zhì)的量之比為1∶1∶2，引發(fā)劑加量為0.5%，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時(shí)間為6h。

(3)降凝性能試驗(yàn)結(jié)果表明，原料的摩爾比和引發(fā)劑加量、反應(yīng)溫度對(duì)降凝效果都有很大影響。

[1] 劉濤，方龍，劉馨，等.江漢原油降凝劑的制備及其性能研究[J].石油化工應(yīng)用，2014，33(2)：117-121.

[2] 陸原，張國(guó)欣，郝茂磊，等.某南海油田原油降凝劑的研究與應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用，2015，34(6)：95-98.

[3] 張大偉，王艷，徐大瑋，等.苯乙烯-馬來(lái)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.

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

[5] 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.

[6] 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.

[7] 中國(guó)石油化工股份有限公司科技開(kāi)發(fā)部.石油和石油產(chǎn)品試驗(yàn)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編[G].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

Preparation and Performance Evaluation of Crude Oil Pour Point Depressants

YANG Hong-li，JI Cai-yun

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

While adding depressant in the crude oil，the conveying efficiency of oil can be improved. Using acrylic acid high carbon ester，styrene 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 was 1∶1∶2，addition amount of initiator was 0.5%，reaction temperature was 80℃，and reaction time was 6h.

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

TQ 31，TE 99