原油降凝剂的制备及性能评价

杨红丽，姬彩云

(延安职业技术学院，陕西延安 716000)



原油降凝剂的制备及性能评价

杨红丽，姬彩云

(延安职业技术学院，陕西延安 716000)

以丙烯酸高碳酯、苯乙烯和顺丁烯二酸酐为原料，通过自由基引发聚合，制备了原油降凝剂，并对其降凝性能进行了评价。最佳合成条件为：单体物质的量之比为1∶1∶2，引发剂加量为0.5%，反应温度为80℃，反应时间为6h。

原油降凝剂，自由基聚合，正交实验，凝点降幅

我国原油大多属于含蜡原油，凝点低，特别在寒冷地区，不利于原油的长距离输送，目前主要使用添加降凝剂的方法降低原油的凝点，提高原油输送效率[1-2]。原油降凝剂可以通过抑制蜡的析出和改善蜡晶的形状，干扰蜡晶的生长，使蜡分子不能形成空间网络结构，从而达到改善原油流变性的目的[3-4]，目前使用的降凝剂主要是聚合物及其复配产品[5-6]。

本文以丙烯酸高碳酯、苯乙烯和顺丁烯二酸酐为原料，通过自由基引发聚合，制备了原油降凝剂，并对其降凝性能进行了评价。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

1.1.1 主要原料

丙烯酸高碳酯(分析纯)、顺丁烯二酸酐(分析纯)、苯乙烯(分析纯)，苯(分析纯)、过硫酸铵过氧化二苯甲酰(分析纯)、原油(陕北某油井)、氮气、甲醇(分析纯)。

1.1.2 仪器

DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱，上海一恒科技有限公司；数字控制恒温水浴箱，北京市长风仪器仪表公司；称量瓶，若干。电子天平；凝固点测定仪；温度计，0～100℃；量筒，25mL，50mL；JJ-3型恒温电动搅拌器，一套；四口烧瓶，250mL；滴液漏斗，100mL。

1.2 降凝剂的制备

在装有冷凝管、温度计及搅拌器的四口烧瓶中加入甲苯，再按一定比例加入丙烯酸高碳酯、苯乙烯和顺丁烯二酸酐，通氮气20min，加热搅拌，待药品全部溶解后，继续升温至反应温度，用滴液漏斗缓慢向瓶中滴加引发剂溶液，滴加完毕恒温反应一定时间。反应结束后，用甲醇沉淀产物，放入电热恒温鼓风干燥箱中干燥，即得二元共聚物。

1.3 降凝性能测定

将合成的产物溶于一定量的苯中，按一定比例加入油样(油样于60℃恒温1h)，按照GB/T 510-83(91)[7]的方法测定凝点，对比加药前后原油凝点，用凝点降幅评价降凝剂降凝效果。

2 结果与讨论

2.1 合成条件的确定

为了制得降凝效果良好的降凝剂剂，以原料摩尔比、引发剂浓度、反应温度、反应时间为因素设计了4因素4水平的正交实验表L16(44)，各因素的安排及其相应水平见表1，实验方案及结果见表2。

表1 正交实验的因子水平表Table 1 Factor and level of orthogonal experiment

表2 正交实验方案及结果Table 2 Scheme and result of orthogonal experiment

续表2

实验序号单体物质的量之比引发剂浓度/%反应温度/℃反应时间/h凝点降幅/℃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结果可知，该降凝剂的最佳合成条件是A4B1C4D3，即：单体物质的量之比为1∶1∶2，引发剂加量为0.5%，反应温度为80℃，反应时间为6h。

由极差R可知，单体物质的量之比和反应温度对降凝效果影响最大。

按正交实验设计的最佳反应条件制备降凝剂，在相同条件下其凝点降幅为13℃，大于正交实验方案中的结果，确认该实验条件是最佳合成条件。

2.2 降凝性能评价

在正交实验的基础上，对该降凝剂进行了性能评价，讨论了单体物质的量之比和降凝剂加量对降凝效果的影响。

2.2.1 单体物质的量之比对降凝效果的影响

由正交实验结果可知单体物质的量之比对降凝效果影响最大，本文通过单因素实验研究了单体物质的量之比对降凝效果的影响，结果如图1所示。

由图1可知，凝点降幅随单体配比改变而改变，当单体配比为1∶1∶1.5时，凝点降幅最大，可达12℃。经分析可知，丙烯酸高碳酯比例的增大，可有效改善蜡晶形状，减少蜡晶数目，干扰蜡晶生长，有利于提高降凝剂降凝效果。

图1 单体物质的量之比对降凝效果的影响Fig.1 The effect of molar ratio of monomer on the depression effect

2.2.2 降凝剂加量对降凝效果的影响

降凝剂投加量对降凝效果也有影响，在规定的实验条件下考察投加量对降凝效果的影响，实验结果如图2所示。

图2 降凝剂用量对降凝效果的影响Fig.2 The effect of the dosage on the depression effect

图2给出了石油凝点降幅随加入降凝剂浓度的变化关系。开始时凝点降幅随降凝剂加入量的增加而增加，但当加量达到一定值后，再进一步增加降凝剂用量，凝点降幅略有降低，当降凝剂加入量为1500mg/L时，降幅最大，效果最好。

3 结论

(1)以丙烯酸高碳酯、苯乙烯和顺丁烯二酸酐为原料，通过自由基引发聚合，制备了原油降凝剂，对陕北某油井原油具有良好的降凝效果。

(2)通过正交实验，得出该降凝剂的最佳合成条件是A4B1C4D3，即：单体物质的量之比为1∶1∶2，引发剂加量为0.5%，反应温度为80℃，反应时间为6h。

(3)降凝性能试验结果表明，原料的摩尔比和引发剂加量、反应温度对降凝效果都有很大影响。

[1] 刘涛，方龙，刘馨，等.江汉原油降凝剂的制备及其性能研究[J].石油化工应用，2014，33(2)：117-121.

[2] 陆原，张国欣，郝茂磊，等.某南海油田原油降凝剂的研究与应用[J].石油化工应用，2015，34(6)：95-98.

[3] 张大伟，王艳，徐大玮，等.苯乙烯-马来酸酐接枝聚合物的合成与降凝性能研究[J].化工新型材料，2014，42(4)：88-91.

[4] 张志庆，刘春鸣，刘梦雨，等.高蜡原油降凝剂的合成与评价[J].胶体与聚合物，2014，32(3)：88-91.

[5] 吴本芳，吴一昊，徐承中，等.高凝原油降凝剂的合成及性能研究[J].精细石油化工，2014，31(4)：9-12.

[6] 朱鸿亮，等.油溶性稠油降粘剂的复配研究[J].精细石油化工，2014，31(4)：181.

[7] 中国石油化工股份有限公司科技开发部.石油和石油产品试验方法国家标准汇编[G].北京：中国标准出版社，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