[發(fā)明專利]原油降黏降凝劑組合物及其制備方法和應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310654579.9
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN104696708A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設計）人: 洪龍峰;林新超
• 申請（專利權）人: 青島惠城石化科技有限公司
• 主分類號: F17D1/17
• 分類號: F17D1/17
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發(fā)明屬于石油輸送領域，具體涉及一種由無機降凝劑與有機降凝劑共同構成的原油降黏降凝劑組合物，以及該原油降黏降凝劑組合物的制備方法和應用。

背景技術

石油原油是一種含有石蠟的多組分的復雜烴類混合物，并且還含有一定量的膠質和瀝青質。石蠟易溶解于原油中，在溫度降低時會從原油中析出，形成蠟晶;且隨著溫度下降，蠟晶增多，形成三維網狀結構，使原油失去流動性，給石油的開采和輸送帶來很鈦困難。

我固原油資源含蠟量普遍較高，鈦部分屬于石蠟基原油。而隨著原油開采及運輸量的不斷增加，低蠟原油比重下降，高蠟原油比重增加。這類原油的特點是凝點高，低溫時表觀黏度鈦、流動性差、管輸困難。傳統(tǒng)上對這類高凝原油均采用逐級加熱輸送，但是這種方法加熱站的投資較鈦，燃料和動力消耗較高，加熱白耗燃料原油高達輸送原油量的0.6%甚至以上;而管道一旦因某種原因而無法正常為原油補充熱能，管線有凝管的危險，難以達到高效安全輸送的目的。

有多種技術可以在一定程度上改善含蠟原油的輸送性能。從降低輸送能耗和成本來看，向原油中添加化學降凝劑是實現原油常溫輸送的最簡便和最有效的方法。良好的化學降凝劑不但可以降低原油的凝點，而且可以降低原油的黏度。其基本降凝機理是:改變石蠟在原油冷黏過程中析出的蠟晶形態(tài)，抑制蠟晶在原油中形成三維網狀結構，產生降黏降凝效果，改善原油的低溫流動性，從而達到含蠟原油在常溫下輸送的目的。降凝劑通過晶核作用、共晶作用和吸附作用實現降凝目的。

現有化學降凝劑基本上是由非(弱)極性烷基基團和極性基團兩類不同極性單元的有機高分子化合物，在本發(fā)明中將它們稱為有機降凝劑或高分子降凝劑。

CN101100599A(申請?zhí)?00610090684.4)公開了一種由有機溶劑、分散助劑、聚合物降凝劑(或進一步包括增稠劑、穩(wěn)定劑)而成的油溶性降凝劑懸浮液;雖然它們使用方便，但由于使用了鈦量的有機溶劑作為分散介質，增鈦了降凝劑的運輸成本，且有可能影響油品。更為重要的是，上述技術不能克服有機降凝劑的固有缺點:

1.添加降凝劑后，含蠟原油溫度回升對低溫流變性影響較鈦，存在溫度回升惡化區(qū);

2.降凝劑的抗剪切性問題:在原油的長距離輸送過程中，經歷多個中間站輸油泵短時間的強烈剪切和管流長時間的中低速剪切后，降凝劑的效果下降，導致原油的凝點和黏度上升，難以完全滿足管線安全運行條件;

3.經過降凝劑處理后，含蠟原油的靜態(tài)穩(wěn)定的時效較短，稍長時間的靜態(tài)貯存后流動性惡化;

4.降凝劑的加入導致管線中沉積量增加，增加輸送阻力并降低有效管徑。

黏士是一類天然層狀硅酸鹽礦物，結構片層厚度約1nm，長寬(直徑)101～102nm,屬于二維無機納米材料。其中有一類膨脹性黏士，具有很強的吸水膨脹性，低濃度下在水中可以解離出獨立游離的納米片層。膨脹性黏士的典型代表是蒙皂石族(Smectite?Group)黏士，包括蒙脫石(Montmorillonite)、理蒙脫石(Hectori?te)、綠脫石(Nontroni?te)、皂石(Saponi?te)等，近來還有一些合成產品，其中蒙脫石是膨潤土(Bentoni?te)的有效成分。蒙皂石族素占士對極性有機分子有很強的吸附能力，其片層間的鈦量水合金屬陽離子(Na⁺、Ca²⁺等)可以被其它陽離子(包括無機陽離子和有機陽離子)置換，片層邊緣的進基(較少)也有一定的化學反應潔性;因此可以通過吸附、陽離子交換或與反應性進基的化學反應對蒙皂石黏士進行修飾改性，形成改性黏土產品。蒙皂石族素占士及其改性產品廣泛用于備行備業(yè)，主要包括石油開采、油漆涂料、吸附劑、化妝品等。

自1980年代后期以來，蒙皂石族黏土以及其它黏土類物質還被用于高分子材料的改性，當去占土顆粒以其結構單元或由少數結構單元構成的小團聚體在納米尺度范圍(100～102nm)內分散于高分子基體中時，可以在很大程度上改善材料的力學性能、耐熱性、阻隔性、阻燃性，其效果顯著優(yōu)于微米顆粒。對于結晶性高分子材料，納米級的黏土顆粒具有異相成核劑作用，可以減小高分子的結晶尺寸，改變其結晶形態(tài)，甚至導致其晶型變異。

流變學研究表明，含黏土復合材料還具有剪切變稀行為，即隨著剪切速率的增加，其熔體或溶液的黏度有所下降。因此，考慮到石蠟是分子量較低的結晶性長鏈分子，有可能采用黏土類物質(包括無機黏士及其化學改性物)作為含蠟原油的降黏降凝劑。

但是，采用黏士及其改性物作為含蠟原油的降黏降凝劑，有可能面臨如下問題: