申请日2013.08.07
公开(公告)日2013.11.20
IPC分类号C02F1/40
摘要
本发明公开了一种海上油田热采产出水处理用破乳剂及其制备方法。本发明的破乳剂如式I所示。本发明制备方法包括如下步骤：(1)丙烯酸甲酯和乙二胺进行Michael加成反应得到0.5代聚酰胺-胺，其结构式如式Ⅱ所示;(2)0.5代聚酰胺-胺与乙二胺进行氨解得到1.0代聚酰胺-胺，其结构式如式Ⅲ所示;(3)在碱性条件下，以1.0代聚酰胺-胺为起始剂，与环氧丙烷进行反应得到链接油基端化合物;(4)以链接油基端化合物为起始剂，与环氧乙烷进行反应得到环氧丙烷环氧乙烷二嵌段聚醚即得。本发明的海上油田稠油热采产出污水破乳剂用量小、处理效果好，具有较好的水溶性，能够很快向油—水界面扩散，破坏界面液膜，对稠油热采产出污水中乳状液具有良好的破乳性能，可在较低温度和较低用量下，脱水率能够快速达到75%以上，表现出优异的破乳性能。
权利要求书
1.一种破乳剂，其结构式如式I所示;
式I中，m为4～13之间的自然数，n为4～13之间的自然数。
2.式I所示破乳剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)丙烯酸甲酯和乙二胺进行Michael加成反应得到0.5代聚酰胺-胺，其结构式 如式Ⅱ所示;
(2)所述0.5代聚酰胺-胺与乙二胺进行氨解得到1.0代聚酰胺-胺，其结构式如 式Ⅲ所示;
(3)在碱性条件下，以所述1.0代聚酰胺-胺为起始剂，与环氧丙烷进行反应得 到链接油基端化合物;
(4)以所述链接油基端化合物为起始剂，与环氧乙烷进行反应得到环氧丙烷环 氧乙烷二嵌段聚醚，即为所述破乳剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述丙烯酸甲酯和 乙二胺的摩尔比为6～9：1，所述Michael加成反应的温度为20～30℃，时间为22～26 小时。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述0.5代聚 酰胺-胺和乙二胺的摩尔比为1：12～16;所述氨解反应的温度为20～30℃，时间为22～26 小时。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述碱 性条件的pH值为9～10;
所述1.0代聚酰胺-胺与环氧丙烷的摩尔比为1：10m～14m，m为4～13之间的自 然数;
所述反应的温度为105～115℃，时间为3～4小时，压力为0.3～0.5MPa。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述碱 性条件的pH值为9～10;
所述链接油基端化合物与环氧乙烷的摩尔比为1：10n～14n，n为4～13之间的自 然数;
所述反应的温度为95～105℃，时间为3～4小时，压力为0.2～0.4MPa。
说明书
一种海上油田热采产出水处理用破乳剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种海上油田热采产出水处理用破乳剂及其制备方法。
背景技术
随着海上油田稠油开发的不断深入，已开发海上油田采收率逐渐降低，地下更高 粘度稠油，采用单一的冷采技术采出难度较大，热采技术在海上油田不断探索应用， 伴随添加各类化学剂来改善热采效果的化学辅助热采技术也进一步发展。化学辅助热 采采出液中一般含有表面活性剂、稠油降粘剂等化学药剂，使得污水的稳定性增强， 增加了稠油热采污水破乳的难度。常规含油污水的破乳主要采用聚丙烯酰胺类及反向 破乳类有机破乳剂进行破乳处理，由于破乳剂多是针对陆上油田稠油热采产出污水， 目前还未见报道针对海上油田稠油热采产出污水处理的破乳剂。
目前我国常用的破乳剂类型有聚醚型、酚醛树脂型和含硅型等，但只有聚醚型破 乳剂发展较快，应用效果较好，目前占我国工业应用破乳剂的80%以上，但如何在保 持其破乳性能的条件下降低其合成成本，成为目前聚醚型破乳剂的研究热点之一。
树枝状高分子(PAMAM)有机化合物具有支链多、结构对称、支链上含有活性 基团、分子结构有规律等特点，以高代数得PAMAM作起始剂合成多支型嵌段聚醚类 破乳剂，被广泛用于油田生产中，但合成成本较高;而低代数的PAMAM作为起始剂 用来合成多支型嵌段聚醚类破乳剂少见报道，而环氧丙烷和环氧乙烷的聚合数为4、9 和13的低代数多支型嵌段聚醚类破乳剂更是未见报道，因此其在油田生产中特别是海 上稠油污水处理领域拥有广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种海上油田热采产出水处理用破乳剂及其制备方法，本发 明提供的破乳剂为一种新型的多支型嵌段聚醚类破乳剂，处理效果好，能够实现在较 低成本下将废水处理达标。
本发明所提供的一种破乳剂，其结构式如式I所示;
式I中，m为4～13之间的自然数，n为4～13之间的自然数。
本发明提供的式I所示破乳剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)丙烯酸甲酯和乙二胺进行Michael加成反应得到0.5代聚酰胺-胺，其结构式 如式Ⅱ所示;
(2)所述0.5代聚酰胺-胺与乙二胺进行氨解反应得到1.0代聚酰胺-胺，其结构 式如式Ⅲ所示;
(3)在碱性条件下，以所述1.0代聚酰胺-胺为起始剂，与环氧丙烷进行反应得 到链接油基端化合物;
(4)以所述链接油基端化合物为起始剂，与环氧乙烷进行反应得到环氧丙烷环 氧乙烷二嵌段聚醚，即为所述破乳剂。
上述的制备方法中，步骤(1)中，所述丙烯酸甲酯和乙二胺的摩尔比可为6～9： 1，如7.7：1;所述Michael加成反应的温度可为20～30℃，时间可为22～26小时，如 24小时。
上述的制备方法中，步骤(2)中，所述0.5代聚酰胺-胺和乙二胺的摩尔比可为1： 12～16，如1：14.5;所述氨解反应的温度可为20～30℃，时间可为22～26小时，如24 小时。
上述的制备方法中，步骤(3)中，所述碱性条件的pH值可为9～10;所述1.0代 聚酰胺-胺与环氧丙烷的摩尔比可为1：1：10m～14m，如1：12m，其中m为4～13之 间的自然数，即为环氧丙烷的聚合数，反应的温度可为105～115℃，时间可为3～4小 时，压力可为0.3～0.5MPa;
上述的制备方法中，步骤(4)中，所述链接油基端化合物与环氧乙烷的摩尔比 可为1：10n～14n，如1：12n，其中n为4～13之间的自然数，即为环氧乙烷的聚合数， 反应的温度可为95～105℃，反应时间可为3～4小时，压力可为0.2～0.4MPa。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供的海上油田稠油热采产出污水破乳剂用量小、处理效果好，具有较好 的水溶性，能够很快向油—水界面扩散，破坏界面液膜，对稠油热采产出污水中乳状 液具有良好的破乳性能，可在较低温度和较低用量下，脱水率能够快速达到75%以上， 表现出优异的破乳性能。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
以起始剂、环氧丙烷、环氧乙烷为基础合成得到稠油热采产出污水破乳剂，具体 合成步骤如下：
1、PAMAM0.5G(0.5代聚酰胺-胺)的合成：将71.5g丙烯酸甲酯和14.5g无水甲 醇加入三口烧瓶中，混合均匀，然后将6.5g乙二胺和31.6g无水甲醇加入恒压滴定漏 斗中，混合均匀。反应在20～30℃下反应24h，在滴加乙二胺时，恒压滴定漏斗保持 2s/滴的速度滴加，反应结束后用旋转蒸发仪提纯，压力-0.08MPa(真空度)，温度 45-55℃，转速70r/min，提纯时间2h，PAMAM0.5G产品的颜色为淡黄色，产率为99.0%。
2、PAMAM1.0G(1.0代聚酰胺-胺)的合成：将27.8gPAMAM0.5G产品和30.5g 无水甲醇加入三口烧瓶中，混合均匀，之后将60g乙二胺和30.3g无水甲醇加入恒压 滴定漏斗中，混合均匀。反应在20～30℃下反应24h，在滴加乙二胺时，恒压滴定漏斗 保持2s/滴的速度添加，反应结束后用旋转蒸发仪提纯，压力-0.09MPa(真空度)，温 度50～60℃，转速70r/min，提纯时间2h，PAMAM1.0G产品的颜色为淡黄色，产率为 98.5%。
3、链接亲油头的合成：在高温高压反应釜中加入22.8gPAMAM1.0G产品和123.0g 环氧丙烷，混合均匀，向反应釜中加入KOH固体，调节混合物的pH值为9～10，密 封好反应釜，用真空泵抽出反应釜内的空气，保持-0.09MPa的真空度，升温到 105-115℃，反应压力为0.3-0.5MPa，反应时间3.5h，关闭反应釜，待反应釜内温度降 至室温时，得到亲油端基。
4、环氧丙烷环氧乙烷二嵌段聚醚合成：向得到亲油端基的高温高压反应釜中加入 93.3g环氧乙烷，混合均匀，用固体KOH调节混合物的pH值为9～10之间，密封好反 应釜，用真空泵抽出反应釜内的空气，保持-0.09MPa的真空度，升温到95-105℃，反 应压力为0.2-0.4MPa，反应时间3.5h，关闭反应釜，待反应釜内温度降至室温时，打 开反应釜，用冰醋酸中和产品至中性，取出产品，用旋转蒸发仪提纯，得到环氧丙烷 环氧乙烷二嵌段聚醚。
5、选择环氧丙烷的聚合数m分别为4、9、13，环氧乙烷的聚合数n分别为4、9、 13，共有九种组合，合成一系列产品，再从中评选出一种最优的破乳剂作为目标产品， 最终合成的产品为环氧丙烷环氧乙烷二嵌段聚醚(合成步骤中以环氧丙烷和环氧乙烷 的聚合数都为4为例，即ZH-1)，是一种新型的适用于海上油田的稠油污水破乳剂。
实施例1、破乳剂ZH-1的合成
将聚合数为4的环氧丙烷、聚合数为4的环氧乙烷混合进行聚合反应生成破乳剂 型号为环氧丙烷环氧乙烷二嵌段聚醚ZH-1。
实施例2、破乳剂ZH-2的合成
将聚合数为4的环氧丙烷、聚合数为9的环氧乙烷混合进行聚合反应生成破乳剂 型号为环氧丙烷环氧乙烷二嵌段聚醚ZH-2。
实施例3、破乳剂ZH-3的合成
将聚合数为4的环氧丙烷、聚合数为13的环氧乙烷混合进行聚合反应生成破乳剂 型号为环氧丙烷环氧乙烷二嵌段聚醚ZH-3。
实施例4、破乳剂ZH-4的合成
将聚合数为9的环氧丙烷、聚合数为4的环氧乙烷混合进行聚合反应生成破乳剂 型号为环氧丙烷环氧乙烷二嵌段聚醚ZH-4。
实施例5、破乳剂ZH-5的合成
将聚合数为9的环氧丙烷、聚合数为9的环氧乙烷混合进行聚合反应生成破乳剂 型号为环氧丙烷环氧乙烷二嵌段聚醚ZH-5。
实施例6、破乳剂ZH-6的合成
将聚合数为9的环氧丙烷、聚合数为13的环氧乙烷混合进行聚合反应生成破乳 剂型号为环氧丙烷环氧乙烷二嵌段聚醚ZH-6。
实施例7、破乳剂ZH-7的合成
将聚合数为13的环氧丙烷、聚合数为4的环氧乙烷混合进行聚合反应生成破乳 剂型号为环氧丙烷环氧乙烷二嵌段聚醚ZH-7。
实施例8、破乳剂ZH-8的合成
将聚合数为13的环氧丙烷、聚合数为9的环氧乙烷混合进行聚合反应生成破乳 剂型号为环氧丙烷环氧乙烷二嵌段聚醚ZH-8。
实施例9、破乳剂ZH-8的合成
将聚合数为13的环氧丙烷、聚合数为13的环氧乙烷混合进行聚合反应生成破乳 剂型号为环氧丙烷环氧乙烷二嵌段聚醚ZH-9。
实施例10、将实施例1-9合成的破乳剂进行性能评价试验
具体步骤为：
将准备好的中海油海上油田污水去等量的九份分别放入恒温振荡水浴锅内20分 钟，然后用滴定管向每个锥形瓶中分别加入破乳剂(ZH-1～ZH-9)，继续振荡5分钟， 带混合均匀后静止沉降。
分别记录不同时间的脱水率，停止沉降时，记录油水界面状况
