陕北原油降凝剂的制备及性能评价

(延安职业技术学院，陕西延安 716000)

陕北原油降凝剂的制备及性能评价

武世新

(延安职业技术学院，陕西延安 716000)

以丙烯酸高碳酯和马来酸酐为原料，通过过硫酸铵引发聚合制备了原油降凝剂，对陕北某油井原油降凝效果良好。最佳合成条件为：单体物质的量之比为5∶1，引发剂用量为0.8%，反应温度为65℃，反应时间为6h。并对引发剂用量和降凝剂用量对降凝效果的影响进行了评价。

原油降凝剂，自由基聚合，正交实验，凝点降幅

我国陕北原油大多属于高含蜡原油，凝点低，尤其在冬天，不利于原油的长距离输送，目前主要使用添加降凝降粘剂的方法降低原油的凝点，改善原油流动性，提高原油输送效率[1-3]。原油降凝剂可以干扰蜡晶的生长，使蜡分子不能形成空间网络结构，改善原油流变性，从而达到降低原油凝点的目的[4-5]，目前使用的降凝剂主要是聚合物及其复配、改性产品[6-8]。

本文以丙烯酸高碳酯、马来酸酐为原料，通过过硫酸铵自由基引发聚合，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)、马来酸酐(分析纯)、石油醚(分析纯)、苯(分析纯)、过硫酸铵(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；BS224S型电子天平，北京赛多利斯仪器系统有限公司；凝固点测定仪；JJ-3型恒温电动搅拌器，一套；温度计，0～100℃；量筒，25mL、50mL；四口烧瓶，250mL；滴液漏斗，100mL。称量瓶，若干。

1.2 降凝剂的制备

在装有冷凝管、搅拌器及温度计的四口烧瓶中加入石油醚，再按一定比例加入丙烯酸高碳酯和马来酸酐，通氮气20min，搅拌，加热，待药品全部溶解后，继续升温，至反应温度时用滴液漏斗缓慢向烧瓶中滴加引发剂溶液，滴加完毕后恒温反应一定时间。冷却后，用甲醇沉淀产物，放入电热恒温鼓风干燥箱中干燥，即得降凝剂。

1.3 降凝性能测定

将合成的产物溶于一定量的苯中，按比例加入油样(油样于60℃恒温1h)，按照GB/T 510-83(91)[9]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，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

由表2结果可知，该降凝剂的最佳合成条件是A3B1C2D3，即：单体物质的量之比为5∶1，引发剂加量为0.5%，反应温度为65℃，反应时间为6h。

由极差R可知，引发剂用量对降凝效果影响最大。

按照正交实验设计的最佳反应条件制备降凝剂，其凝点降幅为12℃，大于正交实验方案中的结果，确认该实验条件是降凝剂最佳合成条件。

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，讨论了引发剂用量和降凝剂用量对降凝效果的影响。

2.2.1 引发剂用量对降凝效果的影响

由正交实验结果可知引发剂用量对降凝效果影响最大，本文通过单因素实验研究了引发剂用量对降凝效果的影响，结果如图1所示。

图1 引发剂用量对降凝效果的影响Fig.1 The effect of addition amount of initiator on the depressing pour point effect

由图1可知，凝点降幅随引发剂用量改变而改变，当引发剂用量为0.8%时，凝点降幅最大，可达12℃。可能的原因是引发剂用量增大，活性中心增多，导致降凝剂分子量较低，不能有效干扰蜡晶的生长，故而降凝效果变差。

2.2.2 降凝剂用量对降凝效果的影响

降凝剂用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给出了原油凝点降幅随降凝剂用量的变化关系。开始时随降凝剂加入，凝点降幅增加，但当加量达到一定值后，再进一步增加降凝剂用量，凝点降幅不再增加，且有降低趋势。当降凝剂加入量为1500mg/L时，降幅最大，效果最好。

图2 降凝剂用量对降凝效果的影响Fig.2 The effect of addition amount of pour point depressant on the depressing pour point effect

3 结论

(1)以丙烯酸高碳酯和马来酸酐为原料，通过自由基引发聚合制备原油降凝剂，对陕北某油井原油降凝效果良好。

(2)通过正交实验，得出该降凝剂的最佳合成条件是是A3B1C2D3，即单体物质的量之比为5∶1，引发剂用量为0.5%，反应温度为65℃，反应时间为6h。其中引发剂用量影响最大。

(3)降凝性能试验结果表明，引发剂用量和降凝剂用量对降凝效果都有很大影响。

[1] 王帅，孟凡力，宋博，等.降凝剂在原油输送中的应用与发展[J].当代化工，2015，44(5)：1103-1105.

[2] 徐仿海，李凯翔，孙忠娟，等.陕北原油降凝剂的制备和复配研究[J].化学与黏合，2015，37(4)：306-309.

[3] 梁青城，周漳睿，卢丽，等.原油流动性改进剂研究现状[J]. 重庆科技学院学报：自然科学版，2014，16(3)：37-39.

[4] 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.

[5] 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.

[6] 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.

[7] 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.

[8] 朱鸿亮，等.含氟表面活性剂与EVA协同降凝研究[J].西安石油大学学报：自然科学版，2015，30(5)：91-94，100.

[9] 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.

PreparationandPerformanceEvaluationofCrudeOilPourPointDepressants

WU Shi-xin1

(Yan’an Vocational & Technical College，Yan’an 716000，Shaanxi，China)

Using acrylic acid high carbon ester 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 is 5∶1，addition amount of initiator is 0.8%，reaction temperature is 65℃，and reaction time is 6h.

crude oil pour point depressant，radical polymerization，orthogonal experiment，decreasing range of pour point

TQ 31，TE 99