改性树状大分子W－PAMAM的合成及破乳性能研究

2015-08-20王雪敏陈大钧吴永胜雷鑫宇杨世杰

精细石油化工进展 2015年4期

王雪敏，陈大钧，吴永胜，雷鑫宇，杨世杰

(1.西南石油大学化学化工学院，成都 610500;2.天津市大港油田第四采油厂，天津 300200;3.中国科学院成都有机化学研究所，成都 610041;4.中海油田服务股份有限公司油田化学事业部，天津 300452)

在油田开采过程中，随着蒸汽驱油、表面活性剂、聚合物及三元复合驱油等采油工艺技术的实施，原油乳液中的含水率增加，且稳定性增强，原油破乳难度增大。目前国内外对原油破乳剂的研究非常活跃，但由于各油田的原油成分不同，造成了破乳剂使用的专一性，因此必须对破乳剂的破乳机理进行更全面深入的研究。树状高分子聚酰胺－胺对水包油(O/W)型原油乳液的破乳效果非常显著［1－4］。笔者以乙二胺为核制备了支化代为0.5～2.0G的聚酰胺－胺型树枝状系列高分子(PAMAM)，并且将2.0G PAMAM与环氧丙烷、环氧乙烷进行烷氧基化反应，制备了具有多分支结构的聚醚类破乳剂W－PAMAM，考察了整代PAMAM及改性W－PAMAM破乳剂对O/W型原油乳液的破乳性能。

1 实验试剂

甲醇，分析纯，天津市光复精细化工研究所;丙烯酸甲酯(MA)，分析纯，烟台市双双化工有限公司;乙二胺(EDA)，分析纯，莱阳经济技术开发区精细化工厂;氮气(体积分数为99.90%)，东营市宇佳工贸有限责任公司;氢氧化钾，分析纯，烟台兰和化学试剂有限公司;环氧乙烷、环氧丙烷，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司;无水乙醇，分析纯，西陇化工股份有限公司;四乙烯五胺，分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司。

2 破乳剂的合成及提纯

2.1 0.5G PAMAM 的合成

投料比 n(EDA)∶n(MA)=1∶8。在水浴条件下向500 mL三口烧瓶中加入96 mL MA，将8.9 mL EDA用50 mL甲醇在水浴条件下溶解，再将混合物缓慢滴入装有MA的三口烧瓶中。滴加过程中液体的保持烧瓶中液体的温度低于10℃，滴加完毕后调整反应温度至25℃，电动搅拌条件下反应24 h。

2.2 1.0G PAMAM 的合成

反应投料比 n(0.5 G PAMAM)∶n(EDA)=1∶16。称取20.24 g上述制得的 0.5G 产品，用80 mL甲醇溶解，然后在冰浴条件下加入500 mL三口烧瓶中。在电动搅拌下缓慢滴加80.1 mL EDA，滴加过程中保持烧瓶中液体的温度低于10℃，调整反应温度至25℃，磁力搅拌条件下反应24 h。

2.3 1.5～2.0G PAMAM 的合成

重复以上反应步骤，交替进行Michael加成反应和酰胺化反应，得到1.5～2.0G PAMAM。半代产物端基以酯基封端，颜色为亮黄色;整代产物以氨基封端，颜色为淡黄色。

2.4 聚醚类破乳剂的合成

按烷氧基化的常规操作条件，以 2.0G PAMAM为起始剂，氢氧化钾为催化剂，在140～150℃及0.4 MPa的条件下接枝不同比例的环氧丙烷和环氧乙烷，合成了聚醚类破乳剂WPAMAM。

2.5 树状大分子的提纯

树状大分子的提纯方法如表1所示。

表1 树状大分子的提纯方法

3 破乳实验

3.1 O/W型原油乳液的制备

向250 mL烧杯中加入5.0 g脱水原油乳状液、70.1 g 乳化剂 OP、0.1 g 十二烷基苯磺酸钠以及94.8 g蒸馏水，采用BME100LX型高剪切乳化机，在45℃及5 000 r/min条件下剪切10 min，25℃下放置0.5 h后即得含油5%的O/W型原油乳液。

3.2 各类破乳剂的破乳效果

量取一定体积的O/W型原油乳液，分别加入一定量的整代PAMAM及改性W－PAMAM破乳剂，振摇使之混合均匀后置于恒温水浴中，考察各类破乳剂对原油乳液的破乳性能，结果如图1所示。

图1 各类破乳剂的破乳效果

W－PAMAM破乳剂的破乳性能明显优于整代PAMAM，110 min后破乳率高达91%。这是因为W－PAMAM具有多分枝的聚醚长链结构，所以具备良好的表面性能，容易到达油水界面，取代天然界面活性物质，形成新的油水界面膜。而且由于这种星形多分支的结构特征，导致新形成的界面膜上的分子很难相互接近，消弱了分子间的范德华力，降低了界面膜的强度，促进了原油乳状液的油水分离。