一种复合型原油金属螯合剂转让专利
申请号 : CN201910889850.4
文献号 : CN110643386B
文献日 : 2021-08-13
发明人 : 周钰明 , 卜小海 , 张一卫 , 葛高阳 , 施健
申请人 : 南京江宇新材料科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种复合型原油金属螯合剂,其特征在于该螯合剂是由聚羧酸类三元共聚物、聚氨基酸、有机多元酸、酸度调节剂和去离子水在室温条件下经超声波作用复合而成,其中各组分比例按质量百分数计:
所述聚羧酸类三元共聚物是由聚柠檬酸封端聚乙二醇单烯丙基醚、2‑乙酰氨基丙烯酸和含不饱和双键的乙烯基单体进行自由基共聚而得,其结构通式为:其中:A为含不饱和双键的乙烯基单体共聚后的重复结构单元,聚合度x为2~100,聚合度y为2~100,聚合度z为2~100,重复单元m为3~50,重复单元n为1~50;
所述的聚氨基酸为分子量30000~1500000的聚天门冬氨酸、分子量30000~1500000的聚谷氨酸中的一种或两种的组合;
所述的有机多元酸为苹果酸、α‑酮戊二酸、亚氨基二琥珀酸中的一种或多种的组合;
所述的酸度调节剂为二乙胺、乙二胺、三乙烯二胺、三羟甲基氨基甲烷中的一种或多种的组合。
2.如权利要求1所述的复合型原油金属螯合剂的制备方法,其特征在于所述聚羧酸类三元共聚物的制备方法为:
在氮气氛围、室温下,以聚乙二醇单烯丙基醚的质量计,将0.2~5倍聚乙二醇单烯丙基醚质量的柠檬酸和0.4~8倍聚乙二醇单烯丙基醚质量的水加入反应釜中,用70wt%~
98wt%的硫酸调节pH至2~4,升温至100~130℃,微波作用30~60min,微波功率为450~
900W,降温至80~90℃后,再向反应釜中加入聚乙二醇单烯丙基醚,微波作用10~25min,微波功率为450~900W,降温至50~70℃,将0.05~1倍聚乙二醇单甲醚质量的链转移剂加入反应釜中,分别以均匀的速度在0.5~2h内加入复合引发剂水溶液以及小分子活性单体混合溶液,滴加结束后升温至80~90℃保温反应2~10h,降至室温,得固含量为15~50wt.%的聚羧酸类三元共聚物。
3.根据权利要求2所述的复合型原油金属螯合剂的制备方法,其特征在于所述复合引发剂水溶液由0.03~0.6倍聚乙二醇单甲醚质量的偶氮类引发剂、0.03~0.6倍聚乙二醇单甲醚质量的无机过氧化类引发剂和0.5~5倍聚乙二醇单甲醚质量的水混合而成。
4.根据权利要求2所述的复合型原油金属螯合剂的制备方法,其特征在于所述活性单体混合溶液由0.2~5倍聚乙二醇单烯丙基醚质量的2‑乙酰氨基丙烯酸、0.2~5倍聚乙二醇单烯丙基醚质量的含不饱和双键的乙烯基单体和0.5~5倍聚乙二醇单烯丙基醚质量的水在室温配置而成;所述的链转移剂为叔丁基硫醇、正丁基硫醇、叔丁醇中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求3所述的复合型原油金属螯合剂的制备方法,其特征在于所述的偶氮类引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丙基咪唑啉、偶氮二氰基戊酸中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的复合型原油金属螯合剂的制备方法,其特征在于所述的含不饱和双键的乙烯基单体为N‑马来酰甘氨酸、N‑马来酰丝氨酸或N‑马来酰谷氨酸中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求3所述的复合型原油金属螯合剂的制备方法,其特征在于所述的无机过氧类引发剂为过硫酸氢钾、过碘酸铵、过氧化氢中一种或多种的组合。
说明书 :
一种复合型原油金属螯合剂
技术领域
背景技术
开采使用。同时,由于我国近年来对苏丹、委内瑞拉等地区出产的重质原油大量进口,进一
步加剧了国内原油的重质化和劣质化。研究指出,原油中主要含有钙、钠、镁、铁、镍、钒、铝、
铅等金属。其中,绝大部分的钠以水溶性无机盐的形式存在;镍、钒则与原油各种卟啉类化
合物能形成稳定的络合物,大多存在胶质和沥青质中;其他金属元素,如钙、铁等主要以油
溶性的环烷酸盐、酚盐的形式存在。原油中大量的金属元素会对后续精制和深加工过程造
成不利影响,以钙为例,其危害主要表现在(1)少量存在的氯化钙盐可以在精馏塔中遇高温
水解产生氯化氢,造成塔顶冷凝设备和管线的腐蚀,危害装置的正常运行;(2)钙盐的存在
可能导致电脱盐装置电流增大,能耗提高;(3)当减压渣油催化裂化时,富集在其中的钙会
沉积在催化剂表面,阻塞催化剂孔道,造成催化剂选择性和活性的降低,进而使轻质油品的
质量和产量大打折扣,影响经济效益。根据钙的分布状态可以分为极少量的水溶性无机钙
和大量的油溶性有机螯合钙,无机钙可以经电脱盐过程随水一起排出,而有机钙则能稳定
保留在原油中。因此找到一种有效的方法去除原油中油溶性钙具有深远的意义。
发酵产物进行脱钙,一般步骤繁琐、作用时间过长且微生物保存条件苛刻;中国专利文献
CN104629791、CN102260524公开的沉淀脱钙法,采用碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等沉淀剂将钙
转化成不溶性钙盐,此法缺点在于脱钙效率不高,需要额外装置分离沉淀,产生大量难处理
的固废,且有堵塞管路的风险;中国专利文献CN1431276、CN1657594公开的脱钙方法,利用
盐酸、硫酸、硝酸、磷酸等无机强酸或者有机膦类脱钙剂来破坏有机酸钙,不足之处在于会
对电脱盐装置造成腐蚀,增加设备投入成本,且产生大量强酸性、含磷废水,有悖于环保原
则。鉴于以上情况,现有脱钙剂还无法满足石油化工行业的要求,研发高效环保、性能稳定
的脱钙剂已刻不容缓。
酸等超声复合得到一种复合型原油金属螯合剂。
发明内容
保、性能稳定的原油金属螯合剂。
分比例按质量百分数计:
~98wt.%的硫酸调节pH至2~4,升温至100~130℃,微波作用30~60min,微波功率为450
~900W,降温至80~90℃后,再向反应釜中加入聚乙二醇单烯丙基醚,微波作用10~25min,
微波功率为450~900W,降温至50~70℃,将0.05~1倍聚乙二醇单甲醚质量的链转移剂加
入反应釜中,分别以均匀的速度在0.5~2h内加入复合引发剂水溶液以及小分子活性单体
混合溶液,滴加结束后升温至80~90℃保温反应2~10h,降至室温,得固含量为15~
50wt.%的聚羧酸类三元共聚物。
的水混合而成。
单烯丙基醚质量的水在室温配置而成;所述的链转移剂为叔丁基硫醇、正丁基硫醇、叔丁醇
中的一种或多种的组合。
煮”的方法,无需分离,符合原子经济性原则。同时,微波化学反应在制备过程中的参与,可
以提高反应的速度,缩短反应时间,增加产品品质的稳定性。采用偶氮‑无机过氧化物复合
引发剂体系,可以降低自由基形成的温度,提高自由基的活性,减少能耗的同时增加聚合反
应效率。因此,所述的复合型原油金属螯合剂是一种绿色环保的螯合剂。
基、酰胺基等功能团,能有效地与原油中的钙、铁等形成稳定的水溶性环状螯合物,从而破
坏石油酸钙、铁等的结构达到脱除原油中钙、铁等金属的目的。羧基、羟基等极性基团和聚
合物脂肪链共同作用使该三元聚合物具有双亲性,可在油水界面形成稳定的胶束而降低表
面张力并增大油水接触面积,可明显提高脱除金属的效率。因此,所述的原油金属螯合剂是
一种高效的螯合剂。
性增加,进一步稳定和强化脱钙、脱铁等作用。另外,在复合原料中,如聚氨基酸等还具有一
定的阻垢效果,可以阻止设备和管路的结垢,而碱性的酸度调节剂的加入可以降低原油金
属螯合剂的酸度,减少对设备的腐蚀,共同保障装置运行的稳定性。因此,本发明的复合型
原油金属螯合剂是一种稳定的螯合剂。
具体实施方式
按质量百分数计:
的硫酸水溶液调节pH为2~4,调节温度为100~130℃,微波作用30~60min,微波功率为450
~900W,降温至80~90℃后,向反应釜中加入聚乙二醇单烯丙基醚,微波作用10~25min,微
波功率为450~900W,降温至50~70℃,将0.05~1倍聚乙二醇单甲醚质量的链转移剂加入
反应釜中,分别以均匀的速度在0.5~2h内加入复合引发剂水溶液以及小分子活性单体混
合溶液,此复合引发剂水溶液由0.03~0.6倍聚乙二醇单甲醚质量的偶氮类引发剂、0.03~
0.6倍聚乙二醇单甲醚质量的无机过氧化类引发剂和0.5~5倍聚乙二醇单甲醚质量的水混
合而成,活性单体混合溶液由0.2~5倍聚乙二醇单烯丙基醚质量的2‑乙酰氨基丙烯酸、0.2
~5倍聚乙二醇单烯丙基醚质量的含不饱和双键的乙烯基单体与0.5~5倍聚乙二醇单烯丙
基醚质量的水在室温配置而成,滴加结束后升温至80~90℃保温反应2~10h,降至室温得
固含量为15~50wt.%的聚羧酸类三元共聚物溶液。
100g聚乙二醇单烯丙基醚,微波作用10min,微波功率为450W,降温至50℃,将5g叔丁基硫醇
加入反应釜中,分别以均匀的速度在0.5h内加入由3g偶氮二异丁基脒盐酸盐、3g过硫酸氢
钾和80g水混合而成的复合引发剂以及由20g 2‑乙酰氨基丙烯酸、20g N‑马来酰甘氨酸与
80g水配置而成的小分子活性单体混合溶液,滴加结束后升温至80℃保温反应2h,降至室温
得固含量为44.3wt.%的亮黄色聚羧酸类三元聚合物溶液。
室温下搅拌混合均匀,并使用22kHz的超声作用10min,得复合型原油金属螯合剂,当原油中
钙含量为35.4ppm,铁含量为6.2ppm时,其脱钙率为91.6%,脱铁率为54.8%。
120g聚乙二醇单烯丙基醚,微波作用10min,微波功率为500W,降温至50℃,将7g正丁基硫醇
加入反应釜中,分别以均匀的速度在1h内加入由4g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、4g过碘酸铵
和120g水混合而成的复合引发剂以及由30g 2‑乙酰氨基丙烯酸、30g N‑马来酰甘氨酸与
120g水配置而成的小分子活性单体混合溶液,滴加结束后升温至80℃保温反应5h,降至室
温得固含量为40.57wt.%的亮黄色聚羧酸类三元聚合物溶液。
的比例加入反应釜中,在室温下搅拌混合均匀,并使用22kHz的超声作用10min,得复合型原
油金属螯合剂,当原油中钙含量为35.9ppm,铁含量为6.0ppm时,其脱钙率为93.7%,脱铁率
为53.2%。
80g聚乙二醇单烯丙基醚,微波作用15min,微波功率为700W,降温至60℃,将10g正丁基硫醇
加入反应釜中,分别以均匀的速度在1h内加入由5g偶氮二异丙基咪唑啉、5g过氧化氢和
150g水混合而成的复合引发剂以及由30g 2‑乙酰氨基丙烯酸、30g N‑马来酰谷氨酸与150g
水配置而成的小分子活性单体混合溶液,滴加结束后升温至85℃保温反应5h,降至室温得
固含量为35.33wt.%的亮黄色复合型原油金属螯合剂溶液。
比例加入反应釜中,在室温下搅拌混合均匀,并使用22kHz的超声作用10min,得无磷环保聚
羧酸类原油金属螯合剂,当原油中钙含量为38.1ppm,铁含量为5.8ppm时,其脱钙率为
93.2%,脱铁率为52.7%。
聚乙二醇单烯丙基醚,微波作用20min,微波功率为800W,降温至60℃,将10g异丁醇加入反
应釜中,分别以均匀的速度在1.5h内加入由10g偶氮二氰基戊酸、10g过氧化氢和180g水混
合而成的复合引发剂以及由30g 2‑乙酰氨基丙烯酸、30g N‑马来酰丝氨酸与180g水配置而
成的小分子活性单体混合溶液,滴加结束后升温至85℃保温反应8h,降至室温得固含量为
34.39wt.%的亮黄色羧酸类三元共聚物溶液。
比例加入反应釜中,在室温下搅拌混合均匀,并使用22kHz的超声作用10min,得复合型原油
金属螯合剂剂,当原油中钙含量为35.6ppm,铁含量为6.1ppm时,其脱钙率为94.5%,脱铁率
为53.4%。
80g聚乙二醇单烯丙基醚,微波作用25min,微波功率为800W,降温至65℃,将5g叔丁基硫醇、
5g正丁基硫醇加入反应釜中,分别以均匀的速度在2h内加入由5g偶氮二异丁基脒盐酸盐、
5g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、10g过硫酸氢钾和180g水混合而成的复合引发剂以及由40g
2‑乙酰氨基丙烯酸、40g N‑马来酰丝氨酸与180g水配置而成的小分子活性单体混合溶液,
滴加结束后升温至90℃保温反应8h,降至室温得固含量为35.62wt.%的亮黄色聚合物溶
液。
子水20wt.%的比例加入反应釜中,在室温下搅拌混合均匀,并使用22kHz的超声作用
10min,得复合型原油金属螯合剂,当原油中钙含量为32.9ppm,铁含量为6.0ppm时,其脱钙
率为93.2%,脱铁率为57.2%。
100g聚乙二醇单烯丙基醚,微波作用25min,微波功率为900W,降温至70℃,将10g叔丁基硫
醇、10g正丁基硫醇加入反应釜中,分别以均匀的速度在2h内加入由15g偶氮二异丁基脒盐
酸盐、10g过硫酸氢钾、5g过氧化氢和250g水混合而成的复合引发剂以及由50g 2‑乙酰氨基
丙烯酸、50g N‑马来酰丝氨酸与250g水配置而成的小分子活性单体混合溶液,滴加结束后
升温至90℃保温反应10h,降至室温得固含量为35.72wt.%的亮聚羧酸类三元共聚物溶液。
下搅拌混合均匀,并使用22kHz的超声作用10min,得复合型原油金属螯合剂,当原油中钙含
量为37.9ppm,铁含量为7.1ppm时,其脱钙率为94.8%,脱铁率为56.4%。
温30min,置于高剪切乳化机中以2500r/min速度搅拌5min进行充分乳化。将乳化后的原油
转移到电脱盐金属罐中,各加入10ppm的原油破乳剂和120ppm的上述复合型原油金属螯合
剂,并置于电动恒温振荡器中振荡10min进行充分混合。将电脱盐金属罐放入相应的DPY‑2
型电脱盐测试仪中,控制电脱盐温度为135℃,沉降20min,然后在400V/cm的弱电场下停留
15min,最后在1000V/cm的强电场下停留15min,自然冷却至室温。将电脱盐污水排出并于石
英坩埚中称取10g上层点脱后的原油,分别加入10g乙醇和10g石油醚,放入调温电加热器上
升温直至引燃,待火焰熄灭后将石英坩埚转移至马弗炉中,设置温度800℃,时间4h,进行充
分灰化。冷却后,向石英坩埚中加入10mL盐酸(6mol/L)并置于调温电加热器加热溶解并浓
缩,溶液剩1~2mL时取出冷却,用去离子水定容至25mL。采用电感耦合等离子体发射光谱法
(ICP‑AES)测量上述所溶液中的金属含量(以W记),采用相同的方法测量脱前原油中的金属
含量(以W0记),并根据下式计算脱金属率。