[发明专利]一种三元梳型共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物及其制备方法和应用，具体地说是利用自由基溶液 聚合的方法制备一种三元梳型共聚物并将其应用于原油的管道运输和深海采 油。

背景技术

我国所产原油80％以上为含蜡原油，世界各国所产的原油中也有相当数量 的含蜡原油。含蜡原油的凝点高，流变性复杂(在常温常压下表现出触变性、 屈服应力、粘弹性以及剪切历史与热历史依赖性等非牛顿流体的流动特性)， 给原油的生产、储存以及运输带来诸多问题和困难，如输油能耗高、管道运行 存在安全隐患等。尤其在北方的冬天和海底铺设的石油输送管道，往往由于温 度太低，原油中的蜡组分析出、沉积，造成经常性的管道堵塞，给石油输送带 来严重困扰。由于深海的水温往往只有4℃左右，海底采油输送时这一问题更 为严重。

国内外对高蜡原油低温输送过程中固体沉积堵管问题往往采用物理方法 和化学方法对付。物理方法主要是沿途加热和机械清管。前者能源消耗大，后 者技术设备投资高。化学方法是通过添加剂改变原油中蜡的结晶形态，如尺寸 大小和形状，使蜡在低温下不易形成交联的三维空间网络结构，以达到降凝、 改善原油低温流动性的目的。该方法具有操作简单、设备投资少的优点，且不 需要对原油进行后处理，已在国内外得到普遍应用。

原油降凝剂的种类很多，综合国内外从1931年以来对降凝剂的研究，其 中对原油降凝效果较好的降凝剂主要有以下两种类型：(1)EVA及其改性物。 主要运用第三种单体对EVA通过接枝或共聚进行改性，如苯乙烯、丙烯酸酯， 但缺点是整体效果有待提高，需复配其它种类降凝剂协同使用；(2)聚(甲基) 丙烯酸酯系列。主要有聚(甲基)丙烯酸C18～22烷基酯、(甲基)丙烯酸C14～ 22烷基酯-烯烃共聚物的复配物、(甲基)丙烯酸酯与其它单体的共聚物。它 的缺点是效果较为单一，通常也需复配使用。此外，近年来也有一些关于马来 酸酐共聚物降凝剂的报道，但本发明设计和合成的三元梳形共聚物与以往所有 的报道都有所不同。

由于产地的差异，各种原油之间的组分差异较大。但目前市售的大多数高 分子降凝剂由于化学结构较为单一，仅局限于和原油中的单一组分作用，因此 在通用性方面尚存在诸多缺陷。本发明通过自由基共聚的方法，实现了在聚合 物链段中引入非极性长链、极性基团和芳香基团，这些基团通过疏水缔合和极 性基团耦合等驱动力下的组装，与原油中的非极性蜡组分和沥青质、胶质中的 极性组分和芳香组分作用，从而有效阻止蜡晶的融合和沥青质、胶质的凝聚， 在很大程度上提高了高分子降凝剂的通用性。

发明内容

本发明的目的在于克服大多数市售降凝剂通用性较差的缺陷，研究出一种 可适用于大多数原油的、通用性较强的高分子降凝剂。经查阅大量的文献，并 根据多年来从事原油降凝剂研究的经验，本发明开发了一种利用自由基共聚制 备三元梳型共聚物原油低温流动改性剂的新方法。

制备所述三元梳型共聚物的过程如下：

其中，7＜m＜24，0＜n＜21。

该三元梳型共聚物的制备共分两个步骤，具体如下：

(1)自由基溶液聚合制三元共聚物

将50ml溶剂(二甲苯)、第一单体(马来酸酐)、第二单体(α-烯烃)和 引发剂(如偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰)装入250ml三口烧瓶中。第一单体 的投料量为0.06mol，第二单体的投料量相当于第一单体的100～200mol％， 引发剂的投料量相当于第一单体的1～3mol％。充分溶解后，抽充氮气3～5 次，使反应体系置于严格的氮气保护下。待温度快速升到100～120℃后，使聚 合反应进行0.5～2小时。将体系温度降低到70～90℃，缓慢加入第三单体(苯 乙烯)，并补加少量引发剂(如偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰)和溶剂。第三 单体的加入量相当于第一单体的0～100mol％，补加引发剂的量相当于所述第 一单体的0.1～0.3mol％，滴加速度控制在5～10滴/分钟。继续在70～90℃ 反应4～8小时，最终可得到第一单体、第二单体和第三单体的三元共聚物。