申请日2018.07.09
公开(公告)日2018.12.14
IPC分类号C08F220/56; C08F226/02; C02F1/40; C02F1/56
摘要
本发明公开了三种污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法，主要包括如下步骤：首先向二甲基二烯丙基氯化铵水溶液、丙烯酰胺水溶液中，加入引发剂、络合剂，搅拌均匀，通入氮气去除反应容器内空气;然后将步骤(1)得到的反应液在搅拌下升温，聚合反应;其次，升温至65℃～85℃，再次加入引发剂，加水反应;最后在氮气保护下，保温熟化，得到二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物。本发明的方法工艺简单，易于操作，反应温度便于控制，聚合反应低速平稳进行，易得到中低相对分子质量的产物，适用于油田产出液含油较高的污水处理;本发明制备的污水处理用絮凝剂除油率高、单体转化率高、净水效果好、产物粘度低现场加注便捷，具有普遍适用性。
权利要求书
1.污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)取二甲基二烯丙基氯化铵水溶液、丙烯酰胺水溶液放入反应容器中，加入占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.1%～2%的引发剂、占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.08%～0.15%的络合剂，占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量10%～65%的链转移剂乙二醇，搅拌均匀，通入氮气去除反应容器内空气;
2)将步骤1)得到的反应液在搅拌下升温至40℃～60℃，聚合反应1h～3h;
3)将步骤2)得到的反应液升温至65℃～85℃，再次加入引发剂，加入占所述步骤1)中二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.1～5倍的水，控制温度在65℃～110℃，反应1.5h～2.5h，所述再次加入引发剂的量为步骤1)所述引发剂质量的0～20%;
4)在氮气保护下，调节温度在50℃～80℃，保温熟化3h～7h，得到二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物。
2.污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)取二甲基二烯丙基氯化铵水溶液、丙烯酰胺水溶液放入反应容器中，加入占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.1%～2%的引发剂、占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.08%～0.15%的络合剂，搅拌均匀，通入氮气去除反应容器内空气;
2)将步骤1)得到的反应液在搅拌下升温至40℃～60℃，聚合反应1h～3h;
3)将步骤2)得到的反应液升温至65℃～85℃，再次加入引发剂，加入占所述步骤1)中二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.1～5倍的水，加入占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量10%～65%的链转移剂乙二醇，控制温度在65℃～110℃，反应1.5h～2.5h，所述再次加入引发剂的量为步骤1)所述引发剂质量的0～20%;
4)在氮气保护下，调节温度在50℃～80℃，保温熟化3h～7h，得到二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物。
3.污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)取二甲基二烯丙基氯化铵水溶液、丙烯酰胺水溶液放入反应容器中，加入占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.1%～2%的引发剂、占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.08%～0.15%的络合剂，占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量10%～52%的链转移剂乙二醇，搅拌均匀，通入氮气去除反应容器内空气;
2)将步骤1)得到的反应液在搅拌下升温至40℃～60℃，聚合反应1h～3h;
3)将步骤2)得到的反应液升温至65℃～85℃，再次加入引发剂，加入占所述步骤1)中二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.1～5倍的水，再次加入链转移剂乙二醇，控制温度在65℃～110℃，反应1.5h～2.5h，所述再次加入引发剂的量为步骤1)所述引发剂质量的0～20%;再次加入链转移剂乙二醇的量为步骤1)所述链转移剂乙二醇质量的10%～25%;
4)在氮气保护下，调节温度在50℃～80℃，保温熟化3h～7h，得到二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中二甲基二烯丙基氯化铵水溶液的质量浓度为60%～65%。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中丙烯酰胺水溶液的质量浓度为30%～40%。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺物质的量之比为0.1﹕1～1.05﹕1。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中再次加入引发剂的量优选为所述步骤1)中引发剂质量的1～19%。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中再次加入引发剂的量优选为所述步骤1)中引发剂质量的10～15%。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾或偶氮二异丁脒盐酸盐。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中络合剂为乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、葡萄糖酸钠或乙二胺四甲叉磷酸钠。
说明书
污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法
技术领域
本发明属于油气水处理技术领域，具体涉及一种污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法。
背景技术
近年来，随着油田进入开采中后期，产液含水率快速上升，综合含水率已超过70%，采出液的乳状液类型也发生了显著的变化，乳状液类型由油田开发初期的油包水型(W/O)转变为水包油型(O/W)和水包油包水型(W/O/W)多重乳状液。与此同时，随着油田大泵提液、热采、酸化及聚合物驱油等增产措施的进行，其产液量将进一步提高。伴随而来的则是流程处理温度的降低、处理设备的超负荷运转，处理能力急剧下降，使得油水处理难度大幅增加与高效快速处理及节能环保要求形成目前油气水处理的一对急待解决的矛盾。为保障油田生产的正常运行，改善油水处理效果，确保油水达标处理合格已势在必行。
二甲基二烯丙基氯化钱与丙烯酰胺共聚物是一种带有阳离子基团的线型水溶性高聚物,其大分子链上所带的正电荷密度高、水溶性好、絮凝能力强,在污水处理中用量少，而且无毒不污染环境,阳离子单元结构稳定，PH适用范围广，被广泛地应用于石油开采、造纸、采矿、纺织印染、日用化工和水处理领域。
由阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和非离子单体丙烯酰胺(AM)在引发剂作用下，经自由基聚合反应得到共聚物产物(PDA)，其分子结构式如下：
共聚物(PDA)是由单体DMDAAC和AM经自由基聚合得到的产物，其聚合反应进行程度的高低，即产物相对分子质量的高低是受引发剂体系及其用量的多少、单体浓度、反应温度、时间控制等条件的影响，但即使将这些条件控制精准，在工业化生产过程中聚合产物的相对分子质量还是很难控制，聚合得到的产物分子量及粘度较高，粘度最高可达几百万，这种高分子量、高粘度的PDA产品对于污水的处理效果差强人意，除油率较低、净水效果差、聚合物粘度大现场加注困难，难以满足油田的需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种适用于油田多重乳状液的处理，且制备方法简单、可控性强、除油率高，能够达到很好的净水效果，具有普遍适用性的污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法。
本发明提出的第一个技术方案是：污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法，包括如下步骤：
1)取二甲基二烯丙基氯化铵水溶液、丙烯酰胺水溶液放入反应容器中，加入占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.1%～2%的引发剂、占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.08%～0.15%的络合剂，占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量10%～65%的链转移剂乙二醇，搅拌均匀，通入氮气去除反应容器内空气;
2)将步骤1)得到的反应液在搅拌下升温至40℃～60℃，聚合反应1h～3h;
3)将步骤2)得到的反应液升温至65℃～85℃，再次加入引发剂，加入占所述步骤1)中二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.1～5倍的水，控制温度在65℃～110℃，反应1.5h～2.5h，所述再次加入引发剂的量为步骤1)所述引发剂质量的0～20%;
4)在氮气保护下，调节温度在50℃～80℃，保温熟化3h～7h，得到二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物。
本发明提出的第二个技术方案是：污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法，包括如下步骤：
1)取二甲基二烯丙基氯化铵水溶液、丙烯酰胺水溶液放入反应容器中，加入占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.1%～2%的引发剂、占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.08%～0.15%的络合剂，搅拌均匀，通入氮气去除反应容器内空气;
2)将步骤1)得到的反应液在搅拌下升温至40℃～60℃，聚合反应1h～3h;
3)将步骤2)得到的反应液升温至65℃～85℃，再次加入引发剂，加入占所述步骤1)中二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.1～5倍的水，加入占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量10%～65%的链转移剂乙二醇，控制温度在65℃～110℃，反应1.5h～2.5h，所述再次加入引发剂的量为步骤1)所述引发剂质量的0～20%;
4)在氮气保护下，调节温度在50℃～80℃，保温熟化3h～7h，得到二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物。
本发明提出的第三个技术方案是：污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物的制备方法，包括如下步骤：
1)取二甲基二烯丙基氯化铵水溶液、丙烯酰胺水溶液放入反应容器中，加入占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.1%～2%的引发剂、占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.08%～0.15%的络合剂，占二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量10%～52%的链转移剂乙二醇，搅拌均匀，通入氮气去除反应容器内空气;
2)将步骤1)得到的反应液在搅拌下升温至40℃～60℃，聚合反应1h～3h;
3)将步骤2)得到的反应液升温至65℃～85℃，再次加入引发剂，加入占所述步骤1)中二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺总质量0.1～5倍的水，再次加入链转移剂乙二醇，控制温度在65℃～110℃，反应1.5h～2.5h，所述再次加入引发剂的量为步骤1)所述引发剂质量的0～20%;再次加入链转移剂乙二醇的量为步骤1)所述链转移剂乙二醇质量的10%～25%;
4)在氮气保护下，调节温度在50℃～80℃，保温熟化3h～7h，得到二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物。
本发明所述步骤1)中二甲基二烯丙基氯化铵水溶液的质量浓度为60%～65%。
本发明所述步骤1)中丙烯酰胺水溶液的质量浓度为30%～40%。
本发明所述步骤1)中二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺物质的量之比为0.1﹕1～1.05﹕1。
本发明所述步骤3)中再次加入引发剂的量为所述步骤1)中引发剂质量的1～19%。
本发明所述步骤3)中再次加入引发剂的量优选为所述步骤1)中引发剂质量的10～15%。
本发明所述步骤1)中引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾或偶氮二异丁脒盐酸盐。
本发明所述步骤1)中络合剂为乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、葡萄糖酸钠或乙二胺四甲叉磷酸钠。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的方法工艺简单，易于操作，添加链转移剂乙二醇，使反应温度便于控制，聚合反应低速平稳进行，易得到中低相对分子质量的产物，适用于油田多重乳状液的处理;利用本发明制备的污水处理用二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺共聚物除油率高、单体转化率高、净水效果好、产物粘度低现场加注便捷，具有普遍适用性。
