[發明專利]一種梳型共聚物、制備方法及其應用

無效

• 申請號: 201010190729.1
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN101870750A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 郭旭虹;邢士理;許軍;李莉;房鼎業
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08F210/14
• 分類號: C08F210/14;C08F222/06;C08F8/32;C08F8/14;C08F2/06;C09K8/524
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 龔敏

技術領域

本發明涉及一種梳型聚合物、制備方法及其應用，具體地說是利用自由基溶液聚合和基團修飾的方法制備一種功能化梳型共聚物并將其應用于含蠟原油的管道運輸和深海采油。

背景技術

眾所周知，原油是一個十分復雜的混合物，主要含有輕烴組分、芳香族化合物、蠟、瀝青質、膠質等物質。大多數原油的含蠟量大約為1～30％，有的甚至高達45％以上。我國所產的原油80％以上為高蠟原油，含蠟量大約為15～37％，個別原油的含蠟量在40％以上。由于蠟在原油中的的溶解度會隨著溫度的降低而降低，因此當溫度低于蠟的凝點時，蠟就會析出形成蠟晶。蠟晶之間相互作用會形成復雜的三維網狀結構，致使原油流動性變差，而且蠟晶和瀝青質在管壁的沉積也會縮小甚至阻塞流道，從而給石油的開采和運輸帶來嚴重的困難，尤其當油田位于較冷地區或者深海時。因此，為了保障管輸的安全運行并且實現高效節能，必須改進原油的低溫流動性。

目前在實際生產中，解決這一問題的方法主要有物理法和化學法。物理法主要有：(1)加熱法，通過對原油加熱的方式來提高原油的流動性，但是該方法消耗大量燃料，投資和運行成本高；(2)“清管”法，在原油管道停止運輸后采用橡皮球等機械手段對管道進行清理，此方法為結蠟后的處理方法，技術投資大、運行成本高；據美國能源部估計，修復海下400米的管道的花費是1百萬美元/公里；(3)化學法，在原油中添加少量并且能夠有效降低原油凝點和粘度的化學物質；這是一種預防性的方法，用量少、成本低。化學添加劑法投資少、操作簡便，成為提高原油低溫流動性的主要發展方向。

目前常用的高分子降凝劑主要有乙烯一醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、丙烯酸鹽共聚物或其混合物。近年來雖然也有一些關于馬來酸酐共聚物降凝劑的報道，但本發明設計和合成的功能化梳形共聚物與以往所有報道的馬來酸酐共聚物均有所不同，且效果和通用性均有明顯提高。美國化學學會權威期刊《Energy?&?Fuels》(2008年22卷6期4006-4011頁)，《Journal?of?Petroleum?Science?and?Engineering》(2009年65卷4期139-146頁)和國內核心期刊《高分子通報》(1989年4期52-56頁)，《油田化學》(2005年22卷3期195-197頁)，《化學通報》(2005年22卷3期195-197頁)，《油氣田地面工程》(2006年25卷4期8-9頁)，曾報道苯乙烯-馬來酸酐共聚物和馬來酸酐-丙烯酸酯共聚物，以及它們的衍生物作為原油降凝劑，如磺化苯乙烯-馬來酸酐共聚物，可使原油降粘達到48％；苯乙烯-馬來酸酐-丙烯酸十八酯，對原油的降粘率為34.7％；馬來酸酐-甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酰胺的四元共聚物，用脂肪醇酯化后可以使原油粘度降低83.2％。本發明與以上馬來酸酐共聚物不同之處在于引入了含有不同長度非極性長側鏈的聚合單體-α-烯烴，并通過對另一共聚單體馬來酸酐進行不同程度的胺化或酯化，從而引入可控量的極性基團。這樣，非極性的側鏈通過成核或共晶作用破壞了原油中蠟的規整結構，而極性基團使瀝青質得到了更好的分散，其效果相較文獻報道的共聚物具有降凝、降粘效果更好，通用性更強的優點。在加入量為原油質量的0.1％時，對勝利、長慶、遼河原油的降粘效果均達到99％以上。

發明內容

由于原油產地和開采時間的差異，原油之間的組分差異較大。本發明通過共聚方法在聚合物鏈段中同時引入非極性長鏈和功能性極性基團。通過非極性基團間的締合和極性基團間的耦合等組裝作用，這類梳型共聚物可以同時與原油中的非極性蠟組分和極性的瀝青質、膠質組分相互作用，從而有效阻止蠟晶的融合和瀝青質、膠質的聚集。通過改變α-烯烴等碳鏈的長度、伯胺或伯醇的結構，以及控制胺化度或酯化度，可以調節梳型聚合物的疏水、親水程度，從而顯著增強該類聚合物改善原油低溫流動性的效果和通用性。

本發明的目的在于通過調節梳型共聚物上極性和非極性功能團的比例，提高功能化梳型共聚物的通用性，開發可適用于大多數含蠟原油的流動改性劑。本發明利用自由基共聚制備梳型共聚物，并利用基團修飾法使梳型共聚物功能化。通過流變學和偏光顯微鏡等方法測試表明，功能化后的梳型共聚物能顯著提高含蠟原油低溫流動性。

本發明的一種梳型共聚物，其結構式如下：

所述梳型共聚物的分子量在3000～30000克/摩爾，酯化度或胺化度為0.5～2.0。

本發明功能化梳型共聚物的制備方法如下：

步驟一，自由基溶液聚合制備梳型共聚物，