[發(fā)明專利]一種結(jié)構(gòu)改性的聚乙烯吡咯烷酮及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211743118.4
• 申請(qǐng)日: 2022-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116063602A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王思波;宋之光;梁德青;夏嘉;王遙平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東海洋大學(xué)深圳研究院
• 主分類號(hào): C08F126/10
• 分類號(hào): C08F126/10;C08F8/34;C10L3/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 廖碧淳

本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)改性的聚乙烯吡咯烷酮及其制備方法和應(yīng)用。該結(jié)構(gòu)改性的聚乙烯吡咯烷酮，有效改善了聚乙烯吡咯烷酮對(duì)天然氣水合物形成的抑制效果；此外，將含?CH₂?CH(NH₂)?COOH基團(tuán)結(jié)構(gòu)改性的聚乙烯吡咯烷酮與氨基酸、醇類配合使用，對(duì)天然氣水合物的抑制作用顯著增強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種結(jié)構(gòu)改性的聚乙烯吡咯烷酮及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

天然氣水合物是由天然氣和水在低溫及高壓下形成的似冰狀的白色固體物質(zhì)，廣泛存在于永久凍土地帶和世界范圍內(nèi)的海底、陸坡、陸基及海溝中。天然氣水合物儲(chǔ)量豐富，已有的調(diào)查研究表明，天然氣水合物的儲(chǔ)量是傳統(tǒng)化石能源總量的2倍，而且在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下，1體積的天然氣水合物可儲(chǔ)存150～180倍體積的天然氣，具有替代傳統(tǒng)化石能源的潛力，有望成為新的能源。天然氣水合物除了天然形成，在油氣輸送過(guò)程中，如果溫/壓和氣/水條件合適，也極易形成天然氣水合物。這些在油氣輸送過(guò)程中形成的天然氣水合物，在油氣管道以及相應(yīng)的設(shè)備處形成沉積造成設(shè)備管線堵塞，會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患，引起生產(chǎn)停滯，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

而隨著天然氣水合物資源的開(kāi)發(fā)以及深海油田逐步投入使用，使長(zhǎng)距離輸送未經(jīng)處理的油氣成為高效開(kāi)發(fā)水合物及深水油氣田的必要過(guò)程，如何在油氣生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中抑制水合物的堵塞就成了石油和天然氣工業(yè)必須解決的問(wèn)題。目前防止天然氣水合物形成的方法主要有除水、管線保溫、降壓、添加抑制劑幾種，其中最常用的是添加抑制劑。傳統(tǒng)上天然氣水合物抑制劑主要分為低劑量抑制劑。和熱力學(xué)抑制劑。低劑量抑制劑的抑制效果不佳，而熱力學(xué)抑制劑采用的是完全抑制的方式，常見(jiàn)的熱力學(xué)抑制劑有醇類(如乙二醇、甲醇)和電解質(zhì)(如CaCl₂)，這類抑制劑通過(guò)改變水合物的相平衡條件使天然氣水合物在更低的溫度或更高的壓力下才能形成，因此只要加入量足夠，水合物就不會(huì)形成，但是這類抑制劑存在使用量大、有些對(duì)環(huán)境有危害、不環(huán)保的缺陷，在很多地方被限制使用。

此外，除傳統(tǒng)使用的抑制劑外，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)氨基酸、離子液體、抗凍蛋白或抗凍糖蛋白、以及一些天然類高分子(比如羥基纖維素、淀粉、殼聚糖、果膠)也顯示出抑制天然氣水合物形成的作用，而且這些物質(zhì)具有易降解的優(yōu)點(diǎn)，可以作為一種新型的綠色抑制劑。由于這些新型天然類抑制劑仍處于開(kāi)發(fā)初期，抑制性能不好，需進(jìn)一步提升。如：氨基酸，是一類結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的抑制劑，由羧酸碳原子上的氫原子被氨基取代后形成的化合物，分子中含有堿性氨基和酸性羧基兩種官能團(tuán)。氨基(–NH₂)和羧基(–COOH)都可以很容易地與水分子形成氫鍵，從而呈現(xiàn)一定的天然氣水合物抑制作用，但是氨基酸分子的抑制效果并不理想。

結(jié)構(gòu)改性是提高抑制劑抑制能力的有效方法，現(xiàn)有技術(shù)《一種含氟聚乙烯吡咯烷酮天然氣水合物抑制劑及其制備方法》通過(guò)對(duì)聚乙烯吡咯烷酮的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性，提高了聚乙烯吡咯烷酮對(duì)天然氣水合物抑制劑的抑制效果。但現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)結(jié)構(gòu)改性的天然氣水合物抑制劑的研究不多。因此，提供新的結(jié)構(gòu)改性的天然氣水合物抑制劑對(duì)于天然氣的開(kāi)采和應(yīng)用具有相當(dāng)?shù)谋匾浴?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，旨在提供一種結(jié)構(gòu)改性的聚乙烯吡咯烷酮及其制備方法和應(yīng)用，以拓寬現(xiàn)有結(jié)構(gòu)改性天然氣水合物抑制劑的選擇。

本發(fā)明的首要目的是提供一種結(jié)構(gòu)改性的聚乙烯吡咯烷酮。

本發(fā)明的另一目的是提供上述結(jié)構(gòu)改性的聚乙烯吡咯烷酮的制備方法。

本發(fā)明的又一目的是提供上述結(jié)構(gòu)改性的聚乙烯吡咯烷酮在制備天然氣水合物抑制劑中的應(yīng)用。

本發(fā)明的又一目的是提供一種低劑量組合抑制劑。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的：

本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)改性的聚乙烯吡咯烷酮(含-CH₂-CH(NH₂)-COOH基團(tuán)結(jié)構(gòu)改性的聚乙烯吡咯烷酮)，結(jié)構(gòu)式如下式所示：