环保型纳米流体阻垢剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于阻垢剂领域，具体涉及一种环保型纳米流体阻垢剂及其制备方法和应用，环保型纳米流体阻垢剂包括聚烯丙基胺盐酸盐、聚苯乙烯磺酸、以及纳米二氧化硅；其中聚烯丙基胺盐酸盐、聚苯乙烯磺酸的摩尔比为：1:0.5

【技术实现步骤摘要】
环保型纳米流体阻垢剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于阻垢剂领域，具体涉及一种环保型纳米流体阻垢剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在冷热水系统、输送管道、换热器等设备表面都会产生无机物矿垢(简称水垢)，水垢是通常由于相对于无机盐的局部饱和而在表面上形成的矿物。沉积的结垢固体会阻塞管道，导致管道腐蚀、传热阻抗等不良后果，增加操作风险和成本。特别在石油和天然气工业中，水垢沉积和堵塞是最常见的操作问题之一。从井下到集结设施，再到处理设施，水垢可沉积在任何油田设施表面上。水垢的沉积会导致集输管道内径锐减、阀门故障和地层堵塞等问题。
[0003]控制结垢最有效的策略是抑制水垢的产生。阻垢方法中最常用的是加入阻垢剂，采油时通常将阻垢剂挤压至地层深处来抑制采油井口与采油管道的水垢。阻垢剂是一类具有阻止或干扰无机盐在表面沉淀、结垢功能的一类药剂。阻垢剂的作用机理包括螯合增溶作用、凝聚与分散作用、静电斥力作用、晶体畸变作用四部分。目前，有机磷酸盐类阻垢剂仍然是国内外最广泛应用的阻垢剂，但未经处理而排放的磷会导致水体富营养化，同时有机磷酸盐易分解，限制了其在高温、高碱和高硬度条件下的使用。因而，具有优良可降解性和较好的阻垢性能的绿色聚合物阻垢剂是当今国内外的主要研究方向。现在油田开发中多采用液体型阻垢剂，很难将阻垢剂输送至地层深处，而且阻垢剂尚未发生作用就随水流走，阻垢剂利用率较差。
[0004]一种固体颗粒阻垢剂及其制备方法(CN111909675A)公开了一种固体颗粒阻垢剂及其制备方法。该固体颗粒阻垢剂由粘合剂、吸附剂、复方阻垢剂、缓释剂按照一定比例，经捏合机充分混合搅拌均匀后，经制丸机生产出相应粒径的固态丸体。其中复方阻垢剂为氨基三亚甲基膦酸固体或羟基乙叉二磷酸固体和2
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磷酸基
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1，2，4
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三羧酸丁烷。自然晾晒后将未充分干燥的丸体浸入交联剂，喷酒缓释剂烘干得到需要的产品。本方法制备工艺简单，生产效率高，不容易破碎，作用效果时间长等优点。但阻垢剂中磷含量较高，会造成环境问题。
[0005]一种环保型多功能阻垢剂及其制备方法与应用(CN111909675A)公开了一种环保型多功能阻垢剂的制备方法与应用。由如下原料组成：无磷整合剂，天然聚合物3～10％，结垢抑制剂，十二烷基二甲基甜菜碱，聚六亚甲基胍盐酸盐，余量为水，其中，所述结垢抑制剂为磺酸类共聚物、马来酸酐类共聚物中的至少一种。最终制备的阻垢剂，对碳酸钙、磷酸钙、硫酸钡三种垢都有显著的阻垢效果，并且对环境无污染、环保。但合成的阻垢剂为液态，很难将阻垢剂运输至地层深处，降低了阻垢剂在有油田开发中的使用效率。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种环保型纳米流体阻垢剂及其
制备方法和应用。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种环保型纳米流体阻垢剂，包括下述组分：聚烯丙基胺盐酸盐、聚苯乙烯磺酸、以及纳米二氧化硅；其中聚烯丙基胺盐酸盐、聚苯乙烯磺酸的摩尔比为：1:0.5
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3；聚苯乙烯磺酸与纳米二氧化硅的质量比为1:1
‑
20。
[0009]聚烯丙基胺盐酸盐、聚苯乙烯磺酸、以及纳米二氧化硅；其中聚烯丙基胺盐酸盐、聚苯乙烯磺酸的摩尔比为1:2.5；聚苯乙烯磺酸与纳米二氧化硅的质量比为1:2.5
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3。
[0010]本专利技术还包括一种所述的环保型纳米流体阻垢剂的制备方法，包括下述步骤：
[0011]1)取聚烯丙基胺盐酸盐于干燥洁净的烧杯中，用去离子水溶解，形成A液；取聚苯乙烯磺酸溶液使用去离子水定容至形成B液；取A溶液至烧杯中并置于磁力搅拌器上，使用磁力搅拌器搅拌；取B液缓慢滴加到A液中，溶液B与溶液A体积比为1:5
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15；控制滴加速率为5mL/min，滴加完成后充分搅拌20min，得到混合液；
[0012]2)取质量浓度为25～30％的纳米二氧化硅溶液，加入去离子水形成C液；将适量C液缓慢滴加到步骤1)得到的混合液中，溶液C和溶液B的体积比为1:5
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6，控制滴加速率为5mL/min，滴加完成后充分搅拌混合液20min；
[0013]3)将上述2)得到的混合液置于离心机中于5000r/min下离心10min，倒掉上层清液，加入去离子水清洗下层产物；重复3次；
[0014]4)取氯化钾溶解于干燥洁净的烧杯中，用去离子水溶解，形成溶液D，将步骤3)得到的产物溶于溶液D，使用超声波分散仪分散5～20min制成环保型纳米流体阻垢剂。
[0015]优选的，步骤4)中氯化钾的浓度为0.2
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1.0wt％。
[0016]优选的，步骤4)中氯化钾的浓度为0.2wt％。
[0017]本专利技术还包括一种所述的环保型纳米流体阻垢剂的应用，其特征在于，应用于磷酸钙水垢的阻垢。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术采用高分子交联法制备环保型纳米流体阻垢剂，和已有专利技术相比，本专利技术具有制备工艺简单，不含磷元素，无环境污染，迁移性能好等优点，纳米流体粒径处于200～1500nm之间，稳定性较好，不易沉降，可以在1～7天中保持良好的悬浮效果；磷酸钙水垢阻垢效率可以达到75％～95％。
附图说明
[0020]图1为氯化钾浓度对环保型纳米流体阻垢剂Zeta电位和粒径的影响；
[0021]图2为环保型纳米流体阻垢剂透射电子显微镜(TEM)图；
[0022]图3为环保型纳米流体阻垢剂差热
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热重分析(TG
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DSC)图；
[0023]图4为投加量对环保型纳米流体阻垢剂阻垢性能的实验结果；
[0024]图5为系统温度对环保型纳米流体阻垢剂阻垢性能的实验结果；
[0025]图6为保温时间对环保型纳米流体阻垢剂阻垢性能的实验结果；
[0026]图7为水质硬度对环保型纳米流体阻垢剂阻垢性能的实验结果；
[0027]图8为聚烯丙基胺盐酸盐与聚苯乙烯磺酸不同摩尔比对环保型纳米流体阻垢剂阻垢性能的实验结果。
具体实施方式
[0028]为了使本
的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0029]实施例1：环保型纳米流体阻垢剂的制备方法，包括下述步骤：
[0030]1)取0.5g聚烯丙基胺盐酸盐(95％，分子量:Mw：15000)于干燥洁净的烧杯中，用去离子水溶解，全部转移至500mL容量瓶，并使用去离子水定容至500mL形成A液；
[0031]2)取4g聚苯乙烯磺酸(30％，分子量：Mw：75000，聚烯丙基胺盐酸盐、聚苯乙烯磺酸的摩尔比为1:1，本申请中的摩尔比以单体的分子量进行计算，即聚烯丙基胺盐酸盐的分子量为93.5、聚苯乙烯磺酸的分子量为1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保型纳米流体阻垢剂，其特征在于，包括下述组分：聚烯丙基胺盐酸盐、聚苯乙烯磺酸、以及纳米二氧化硅；其中聚烯丙基胺盐酸盐、聚苯乙烯磺酸的摩尔比为：1:0.5
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3；聚苯乙烯磺酸与纳米二氧化硅的质量比为1:1
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20。2.根据权利要求1所述的环保型纳米流体阻垢剂，其特征在于，包括下述组分：聚烯丙基胺盐酸盐、聚苯乙烯磺酸、以及纳米二氧化硅；其中聚烯丙基胺盐酸盐、聚苯乙烯磺酸的摩尔比为1:2.5；聚苯乙烯磺酸与纳米二氧化硅的质量比为1:2.5
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3。3.一种权利要求1或者2所述的环保型纳米流体阻垢剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：1)取聚烯丙基胺盐酸盐于干燥洁净的烧杯中，用去离子水溶解，形成A液；取聚苯乙烯磺酸溶液使用去离子水定容至形成B液；取A溶液至烧杯中并置于磁力搅拌器上，使用磁力搅拌器搅拌；取B液缓慢滴加到A液中，溶液B与溶液A体积比为1:5
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15；控制滴加速率为5mL/min，滴加完成...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宪斌，崔泽，张平，
申请(专利权)人：澳门大学，
类型：发明
国别省市：