基于乙烯基吡咯烷酮的水合物抑制剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了基于乙烯基吡咯烷酮的水合物抑制剂及制备方法，属于石油化工生产技术领域。包括以下步骤：S1：在铁架台上固定反应容器，并将其置于搅拌器中；S2：称取乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酰胺，倒入反应容器中，放入搅拌子，开始搅拌升温；S3：称取引发剂，溶于溶剂中，将混合溶液置于恒压漏斗中，并将漏斗接入反应容器端口，在另一口通入氮气排空；S4：通氮气后，打开恒压漏斗阀门，让含引发剂的溶液缓慢流入烧瓶中，进行反应，反应结束后关闭加热及搅拌装置，冷却至常温；S5：向聚合物溶液中添加沉淀剂，析出沉淀，过滤后将滤饼烘干。本发明专利技术在一定程度上提高体系的水合物抑制性能。一定程度上提高体系的水合物抑制性能。一定程度上提高体系的水合物抑制性能。

【技术实现步骤摘要】
基于乙烯基吡咯烷酮的水合物抑制剂及制备方法


[0001]本专利技术涉及石油化工生产
，用于抑制油气田开发过程中水合物的生成，具体为基于乙烯基吡咯烷酮的水合物抑制剂及制备方法。

技术介绍

[0002]天然气水合物的结构为笼型晶体结构，这种结构与冰相似，在石油与天然气的开采和运输过程，由于特殊的高压和低温环境，石油与天然气中甲烷、乙烷、丙烷等烃类物质很容易与水形成天然气水合物，经过一段时间聚集在一起，严重时会堵塞管道、井筒等设备，给石油和天然气的开采、运输造成巨大困难。
[0003]目前防治天然气水合物的主要途径是向管线中添加化学抑制剂，改变水合物形成的热力学条件、结晶速率或聚集形态，来达到保持流体流动的目的，提高水合物生成压力，或者降低生成温度，以此来抑制水合物的生成。
[0004]虽然水合物抑制剂已有二十多年的研究和发展历史，并且国外石油公司早已有多年的现场应用案例，但水合物动力学抑制剂的开发仍然存在诸多难点：1、受过冷度的限制；2、开发成本较高；3、在国家加大对环境保护力度，这也意味着水合物抑制剂需要满足更高的生物降解性和环保性。尤其在我国，水合物抑制剂研究起步晚，工业化应用不足。
[0005]因此，需要在在现有水合物抑制剂化学结构和抑制机理研究基础上，总结归纳出具有水合物抑制性的化学官能团，筛选出含有抑制性官能团的化学单体。大量的研究表明以乙烯基吡咯烷酮为共聚物的水合物抑制剂对于水合物生成具有较强的抑制作用。
[0006]乙烯基吡咯烷酮(N
‑
Vinylr/>‑2‑
Pyrrolidinone)是一种有机物，常温下是一种无色或淡黄色略有气味的透明液体，易溶于水和其它多种有机溶剂。CAS：88
‑
12
‑
0，中文名称又叫N
‑
乙烯基
‑2‑
吡咯烷酮、N
‑
乙烯基吡咯烷酮等。化学式为C6H9ON，其结构式如下：
[0007][0008]乙烯基吡咯烷酮是合成聚乙烯基吡咯烷酮的重要中间体，聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)是最早研发出的商用动力学抑制剂，其分子量一般在10000g/mol～35000g/mol之间。随后聚乙烯基吡咯烷酮及其衍生物都被发现能够延长水合物的诱导时间与降低水合物生长速率，在石油化学品中有极其广泛的应用前景。因此，开发以乙烯基吡咯烷酮为共聚物的水合物抑制剂生产工艺意义重大。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供以乙烯基吡咯烷酮为共聚物的水合
物抑制剂，该水合物动力学抑制剂是改性酰胺类水合物动力学抑制剂，是一种用量少、水溶性好、可充分发挥其抑制水合物成核和抑制水合物聚集效果的新型高效水合物抑制剂。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0011]本专利技术提供的基于乙烯基吡咯烷酮的水合物抑制剂，其特征在于：所述水合物抑制剂是由乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酰胺两种单体聚合而成的改性的聚乙烯基吡咯烷酮，结构如下所示，其中m＝10～1000，n＝10～1000；
[0012][0013]进一步的，所述的改性的聚乙烯基吡咯烷酮分子量在1.8
×
105g/mol～2.1
×
105g/mol之间。
[0014]本专利技术提供的基于乙烯基吡咯烷酮的水合物抑制剂的制备方法，包括以下步骤：
[0015]S1：在铁架台上固定反应容器，并将其置于搅拌器中；
[0016]S2：向反应容器中加入乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酰胺，再加入蒸馏水，溶解两种单体，放入磁力搅拌子，开始搅拌升温，促使单体溶解；在反应容器中，中部连接冷凝管，开启循环水，在顶部接入通气胶管；
[0017]S3：称取引发剂，溶于溶剂中，将混合溶液置于恒压漏斗中，并将漏斗接入反应容器端口，保证反应装置内密闭后，在另一端口通入氮气排空；
[0018]S4：通氮气将空气排完后，打开恒压漏斗阀门，让含引发剂的溶液缓慢流入反应容器中，进行加热、搅拌，反应结束后关闭加热及搅拌装置，冷却至常温；
[0019]S5：向聚合物溶液中添加沉淀剂，析出沉淀，过滤后将滤饼置于干燥箱中烘干，称重。
[0020]进一步的，步骤S2中，所述乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酰胺分别为N
‑
乙烯基吡咯烷酮、N
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺。
[0021]进一步的，所述N
‑
乙烯基吡咯烷酮和N
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺的质量比为1～5：1～5。
[0022]进一步的，步骤S3中，所述引发剂为偶氮二异丁腈AIBN、过氧化苯甲酰BPO和过硫酸铵中的一种或几种，引发剂的用量为两种单体总质量的0.1～2％。
[0023]进一步的，步骤S3中，所述溶剂为异丙醇、乙醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚和正丁醇中的一种或几种，溶剂的用量为两种单体总质量的2～5倍。
[0024]进一步的，步骤S4中，所述反应在60～90℃下反应5～10小时，搅拌器的搅拌速度为200～600rpm。
[0025]进一步的，步骤S5中，所述沉淀剂为无水乙醚、乙酸乙酯、正庚烷的一种或几种。
[0026]进一步的，步骤S5中，所述干燥箱的温度为40～50℃，干燥时间为12～16h。
[0027]基于上述技术方案，本专利技术实施例至少可以产生如下技术效果：
[0028](1)用于制备聚乙烯基吡咯烷酮及其衍生物，通过优选含抑制性官能团的其他化学单体，并与乙烯基吡咯烷酮加成反应合成水合物抑制剂，在一定程度上提高体系的水合物抑制性能。
[0029](2)通过红外光谱仪与乌氏粘度计确定出水合物抑制剂结构与亲水性，并结合水合物诱导实验综合评价水合物抑制剂性能，为后续水合物抑制剂推广及商业化应用提供依据。
[0030](3)创新性合成的新型水合物抑制剂，相比于以往的商业化水合物抑制剂在抑制性能与抑制水合物生成时间方面均有所提升。
附图说明
[0031]图1是本专利技术实施例的合成路线；
[0032]图2是本专利技术水合物抑制剂PVP
‑
DMAPMA红外谱图；
[0033]图3是纯水中天然气水合物生成的压力与时间关系曲线；
[0034]图4是添加抑制剂PVP后天然气水合物生成的压力与时间关系曲线；
[0035]图5是添加抑制剂VC713后天然气水合物生成的压力与时间关系曲线；
[0036]图6是加入0.1％PVP
‑
DMAPMA后天然气水合物生成的压力与时间关系曲线；
[0037]图7是加入0.5％PVP
‑
DMAPMA后天然气水合物生成的压力与时间关系曲线；
[0038]图8是加入1％PVP
‑
DMAPMA后天然气水合物生成的压力与时间关系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于乙烯基吡咯烷酮的水合物抑制剂，其特征在于：所述水合物抑制剂是由乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酰胺两种单体聚合而成的改性的聚乙烯基吡咯烷酮，结构如下所示，其中m＝10～1000，n＝10～1000。2.根据权利要求1所述的基于乙烯基吡咯烷酮的水合物抑制剂，其特征在于：所述的改性的聚乙烯基吡咯烷酮分子量在1.8
×
105g/mol～2.1
×
105g/mol之间。3.根据权利要求1或2所述的基于乙烯基吡咯烷酮的水合物抑制剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在铁架台上固定反应容器，并将其置于搅拌器中；S2：向反应容器中加入乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酰胺，再加入蒸馏水，溶解两种单体，放入磁力搅拌子，开始搅拌升温，促使单体溶解；在反应容器中，中部连接冷凝管，开启循环水，在顶部接入通气胶管；S3：称取引发剂，溶于溶剂中，将混合溶液置于恒压漏斗中，并将漏斗接入反应容器端口，保证反应装置内密闭后，在另一端口通入氮气排空；S4：通氮气将空气排完后，打开恒压漏斗阀门，让含引发剂的溶液缓慢流入反应容器中，进行加热、搅拌，反应结束后关闭加热及搅拌装置，冷却至常温；S5：向聚合物溶液中添加沉淀剂，析出沉淀，过滤后将滤饼置于干燥箱中烘干，称重。4.根据权利要求3所述的基于乙烯基吡咯烷酮的水合物抑制剂的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酰胺分别为N
‑
乙烯基...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建仪，何腾，文义民，贾春生，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：