一种高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种稠油开采过程中使用的可有助于蜡晶、沥青分散的小分子化合物，具体涉及一种高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂及其制备方法。该分散剂由芴在硝酸作用下反应生成硝基芴，然后与正溴烷烃通过亲核反应制备成中间体，最后与水合肼反应得到。本发明专利技术的蜡晶、沥青质分散剂的原料来源广泛，合成工艺简单，过程清洁无污染，产物易于获得和运输保存；本发明专利技术的蜡晶、沥青质分散剂抗温性能好和产率高的优点，耐温达到250℃以上，产率大于95％；本发明专利技术的蜡晶、沥青质分散剂当用量为200ppm时，可使高含蜡稠油的凝固点降低10℃以上，粘度降低90％以上。因此，本发明专利技术可广泛地应用于高含蜡稠油的降凝降粘现场试验中。

A wax crystal and asphaltene dispersant for heavy oil with high wax content and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高含蜡稠油蜡晶、沥青质分散剂及其制备方法
本专利技术涉及一种稠油开采过程中使用的可有助于蜡晶、沥青分散的小分子化合物，具体涉及一种高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂及其制备方法。
技术介绍
石油是现代工业社会的生命线。随着石油资源的日益缺乏，原油重质化与产品需求轻质化、清洁化矛盾亦逐渐增加，重质油的处理越来越引起人们的重视，而重质油中的沥青质是一类散乱、无规则的有机大分子，Padula等人通过实验证明了沥青质的含量高可导致油的粘度增大，且沥青质易絮凝沉积乃至相分离，其在生产系统的不同部位絮凝并沉淀，该问题也存在于油品的生产、运输和储存方面。沥青质是有光泽的深褐色或者黑色的无定形固体物质，质地坚硬且脆，其密度微大于1.0。沥青质是具有不同摩尔质量和官能团的化合物的混合物，它主要由氢、氮、碳、氧和硫元素组成，且含有微量的钒和镍元素，由于其含有很多的杂原子，因此，沥青质可通过相互缔合作用从而形成不同层次的高分子，故沥青质的相对分子质量难以测量准确，只能够获得大概的范围，大约为3000～10000。沥青质具有芳碳率(芳香碳占总碳的比例)高、相对分子量大、极性强的基本特征，而其化学结构很复杂，沥青质的烃类骨架决定了其主要的结构，与大部分的有机分子相同，芳香环系、烷基侧链和环烷环系组成了其烃类骨架结构，而它的化学结构很难确定。20世纪60年代初期，随着炼油化工企业的大规模的扩建，对环境的污染也越来越受到广泛关注。70年代，有关专家开始对炼油装置系统结焦进行长期研究，通过改变工艺参数，对相关装置进行改造提升，对化工设备进行了处理，所承担的费用很大，而且有很大的局限。为了改善这种情况，有关专家考虑到提高资源的利用率和阻止炼油设备结垢，他们所采用的措施是对油浆系统加入阻垢抑制剂。Ammar等合成了聚(十二烷基苯酚甲醛)，并对该产物进行丙氧基化生成聚(十二烷基苯酚甲醛)-b-聚(氧化丙烯)，研究表明聚(十二烷基苯酚甲醛)-b-聚(氧化丙烯)的分散效果优于聚(十二烷基苯酚甲醛)。Hamed等制备了四种不同的沥青质分散剂即聚异丁烯琥珀酰亚胺、聚乙丁烯琥珀酸酯、由聚胺改性的壬基苯酚-甲醛树脂和菜籽油酰胺，实验表明在不同的分散剂中，由聚胺改性的壬基苯酚-甲醛树脂的性能最好。高含蜡稠油不仅沥青质含量高，蜡含量也较高，化学剂降凝法采用添加高分子聚合物降凝剂，改变蜡晶的尺寸和形状，阻止蜡晶形成三维空间，但是目前对于高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂尚没有相应的对策。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术存在的不足而提供一种高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂及其制备方法，该分散剂是一种含有亲油的长碳链脂肪烷基官能团、苯基和亲水基团氨基。该分散剂具有降低凝固点和分散沥青质的特点。本专利技术的目的之一在于提供一种高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂，该分散剂由芴在硝酸作用下反应生成硝基芴，然后与正溴烷烃通过亲核反应制备成中间体，最后与水合肼反应得到，其分子式如下：式中，n为10～18的偶数，优选为14。所述的芴、硝酸、正溴烷烃和水合肼的摩尔比为1:3～5:2～3:6～7，优选1:3.5:2.5:6.3。本专利技术的另一个目的在于提供一种高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将硝酸和1,2-二氯乙烷加入到圆底烧瓶中，放置在0℃冰水浴下，搅拌10～15min，然后将芴加入到圆底烧瓶中，持续反应8～10min，反应结束后，抽滤混合溶液得到滤饼，在60～65℃下放入第1乙醇中重结晶，得到2,7-二硝基芴；(2)将上述步骤得到的2,7-二硝基芴和四氢呋喃加入到三口烧瓶中，在0℃冰水浴下，通入氮气5～10min，随后将叔丁醇钾加入到第1三口烧瓶中，待溶液变成墨绿色后以200～300rpm转速搅拌10～20min；将正溴烷烃配制成质量浓度20～25％的四氢呋喃溶液，放入恒压滴液漏斗内，以10～15滴/min速度滴加到第1三口烧瓶中，待滴加完后，反应2～3h，加入200ml水；然后用三氯甲烷萃取，合并到有机层，然后依次用饱和食盐水、去离子水洗涤有机层，最后旋转蒸发除去三氯甲烷，以石油醚和乙酸乙酯的混合液作为展开剂，经柱层析分离得到浅黄色固体中间体；(3)将上述浅黄色固体中间体和第2乙醇加入到第2三口烧瓶中，随后加入三氯化铁晶体和活性炭，在200～300rpm转速下搅拌20～30min，待充分混合后，将水合肼放入恒压滴液漏斗内，以2～5滴/min速度滴加，待滴加完成后，过滤，得到滤饼，用热乙醇洗涤滤饼3～5次，将洗涤后的滤饼进行蒸馏，浓缩至结晶析出，将浓缩液自然冷却至室温，抽滤，用乙醇洗涤滤饼2～3次，放到70～80℃烘箱内烘干，得到蜡晶、沥青分散剂，产率大于95％。优选地，所述步骤(1)中的1,2-二氯乙烷用量为芴质量的5～10倍。优选地，所述步骤(2)中的四氢呋喃用量为芴质量的10～25倍，叔丁醇钾的用量为芴质量的3～5倍，三氯甲烷用量为芴质量的5～10倍，石油醚和乙酸乙酯混合液的质量比例为1:99，总用量为芴质量的7～15倍。优选地，所述步骤(3)中的第2乙醇用量为芴质量的6～9倍，三氯化铁晶体的用量为芴质量的2～3倍，活性炭的用量为芴质量的1～5倍。所述的反应方程式如下：本专利技术高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂具有长碳链非极性基团，以及双氨基、双苯基，属于亲油型Gemini表面活性剂。根据高含蜡稠油的结构特性，沥青质外围围绕胶质组分，再外层是长碳链烷烃(蜡)，因此其由内而外组分的极性逐渐变弱，本专利技术分散剂携带的长碳链烷烃由于具有立体结构，蜡晶析出时的立体网状结构会被分散剂的长碳链破坏掉，从而使分散剂轻易插入到稠油的内部，渗透进入沥青质外围；分散剂的苯环、氨基等活性基团由于与胶质、沥青质的结构类似，而氨基上有氮原子，可破坏沥青质中的偶极-偶极力，破坏沥青质之间的作用力，实现沥青质分散解聚，从而达到沥青质分散的目的。同时由于分散剂分子上有两个苯环基团，有效提升了分散剂的耐温性能。本专利技术与现有技术相比具有如下优点和有益效果：本专利技术的蜡晶、沥青质分散剂的原料来源广泛，合成工艺简单，过程清洁无污染，产物易于获得和运输保存；本专利技术的蜡晶、沥青质分散剂具有用量少，安全稳定的特点，经济效益显著；本专利技术的蜡晶、沥青质分散剂抗温性能好和产率高的特点，耐温达到250℃以上，产率大于95％；同时，本专利技术的蜡晶、沥青质分散剂不仅对稠油中的蜡晶具有很好的分散作用，从而降低稠油的凝固点，而且还对稠油中的沥青质具有分散作用，从而降低稠油的粘度。当使用浓度为200ppm时，可使高含蜡稠油的凝固点降低10℃以上，粘度降低了90％以上，将凝降粘效果良好。具体实施方式下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本专利技术，应理解，这些实施例只是为了举例说明本专利技术，而非以任何方式限制本专利技术的范围。实施例1：蜡晶、沥青质分散剂B1的制备(1)将3mol硝酸和831g1,2-二氯乙烷加入到圆底烧瓶中，放置在0℃冰水浴下，搅拌10min，然后将1mol芴加入到圆底烧瓶中，持续反应8min，反应结束后，抽滤混合溶液得到滤饼，在60℃下放入第1乙醇中重结晶，得到2,7-二硝基芴；(2)将上述步骤得到的2,7-二硝基芴和1662g四氢呋喃加入到三口烧瓶中，在0℃冰水浴下，通入氮气5min，随后将4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂，其特征在于，该分散剂由芴在硝酸作用下反应生成硝基芴，然后与正溴烷烃通过亲核反应制备成中间体，最后与水合肼反应得到，其分子式如下：

【技术特征摘要】
1.一种高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂，其特征在于，该分散剂由芴在硝酸作用下反应生成硝基芴，然后与正溴烷烃通过亲核反应制备成中间体，最后与水合肼反应得到，其分子式如下：式中，n为10～18的偶数。2.根据权利要求1所述的高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂，其特征在于，所述的n为14。3.根据权利要求1所述的高含蜡稠油的蜡晶、沥青质分散剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法具体包括以下步骤：(1)将硝酸和1,2-二氯乙烷加入到圆底烧瓶中，放置在0℃冰水浴下，搅拌10～15min，然后将芴加入到圆底烧瓶中，持续反应8～10min，反应结束后，抽滤混合溶液得到滤饼，在60～65℃下放入第1乙醇中重结晶，得到2,7-二硝基芴；(2)将上述步骤得到的2,7-二硝基芴和四氢呋喃加入到三口烧瓶中，在0℃冰水浴下，通入氮气5～10min，随后将叔丁醇钾加入到第1三口烧瓶中，待溶液变成墨绿色后以200～300rpm转速搅拌10～20min；将正溴烷烃配制成质量浓度20～25％的四氢呋喃溶液，放入恒压滴液漏斗内，以10～15滴/min速度滴加到第1三口烧瓶中，待滴加完后，反应2～3h，加入200ml水；然后用三氯甲烷萃取，合并到有机层，然后依次用饱和食盐水、去离子水洗涤有机层，最后旋转蒸发除去三氯甲烷，以石油醚和乙酸乙酯的混合液作为展开剂，经柱层析分离得到浅黄色固体中间体；(3)将上述浅黄色固体中间体和第2乙醇加入到第2三口烧瓶中，随后加入三氯化铁晶体和活性炭，在200～300rpm转速下搅拌20～30min，待充分混合后，将水合肼放入恒压滴液漏斗内，以2～5滴/min速度滴加，待滴加完成后，过滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张星，贾庆升，马波，杨元亮，于昭东，冯震，冯雷雷，张磊，代兴益，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11