[发明专利]一种新型水合物动力学抑制剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种结构式如式Ⅰ所示的水合物动力学抑制剂，本发明抑制活性高，能取得良好抑制效果，且用量少，成本降低，可在低剂量浓度下(0.5～2wt％)，高过冷度环境中有效延缓水合物成核时间，降低水合物生成速率，适用于油气水三相或油水或气水两相共存体系，应用于油气开采、加工和输送过程中抑制水合物的生成，不受过冷度和应用场合制约，具有广阔应用的前景。其中n＝10～10000。

技术领域：

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种新型水合物动力学抑制剂及其制备方法和应用。

背景技术：

流动安全的保障是石油天然气行业所面临的重大问题之一，其中尤其重要的是防止天然气水合物的生成，因为天然气水合物一旦生成就会造成油气开采仪器设备的失灵、管道的堵塞，影响正常的油气开采、输运和作业。天然气水合物是在高压、低温条件下由水和一些轻质气体(氢气，二氧化碳，氮气，甲烷，乙烷，硫化氢等)形成的一种似冰的、非化学计量的笼形络合物。

防止水合物生成的方法包括以下三种：1、改变环境条件，可通过降压、升温等方式使水合物的生成环境无法满足；2、改变天然气水合物的相平衡条件，这可以通过添加甲醇、乙二醇等热力学抑制剂来实现；3、延长水合物的成核、生长、聚集时间，使其在开采和管道运输过程中不发生堵塞，这可以通过添加动力学抑制剂和阻聚剂来实现。第1种方法和第2种方法可以完全杜绝水合物的生成，但考虑到保护环境、节约成本等问题，通过温度压力的管理和加入热力学抑制剂(通常需加入10～50wt％才有效)的方法来防止水合物的生成是不实用的。动力学抑制剂和阻聚剂通常被称为低剂量天然气水合物抑制剂(加入0.1～2wt％即有效)。因其效率高、对环境污染小、成本低而受到广泛的关注。动力学抑制剂能够延缓水合物晶体的成核时间，降低生长速度，阻止水合物晶体的进一步生长；阻聚剂是一些表面活性剂或聚合物，能和油相混在一起被吸附到水合物颗粒的表面，使水合物晶粒悬浮分散在冷凝相中，从而防止水合物聚集结块，达到抑制其阻塞管道的目的。动力学抑制剂主要包括杂环聚酰胺类动力学抑制剂、链状聚酰胺类动力学抑制剂、天然产物类动力学抑制剂、离子液体类动力学抑制剂；常见的阻聚剂有烷基芳香族磺酸盐、烷基聚苷、烷基乙氧苯基化物、酰胺类化合物、四元季铵盐等表面活性剂和聚合物。

目前，聚乙烯基吡咯烷酮是一种较为常用的水合物抑制剂。但由于其存在水溶性差、抑制效果不够理想甚至在较高过冷度的条件下(过冷度大于7℃)失去抑制效果等缺陷，使得其应用范围受到限制。这就促使科研工作者不断探索，力求研发出抑制效果好、适用范围广、经济效益高且环境友好的新型水合物抑制剂。

发明内容：

本发明的目的是提供一种新型水合物动力学抑制剂及其制备方法和应用，该抑制剂可在低剂量浓度下(0.5～2wt％)，高过冷度的环境中，有效延缓水合物的成核，降低水合物生成速率，具有抑制效果好、用量少、适用性广等优点。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种结构式如式Ⅰ所示的水合物动力学抑制剂，所述水合物动力学抑制剂为苯基化的聚N-乙烯基吡咯烷酮，由乙苯和N-乙烯基吡咯烷酮单体聚合而成；

其中n＝10～10000。

所述乙苯和N-乙烯基吡咯烷酮单体的体积比为1:50～5:1。

所述水合物动力学抑制剂的平均分子量Mw＝1000～1000000。

所述水合物动力学抑制剂的制备方法，包括以下步骤：称取链引发剂偶氮二异丁腈于反应瓶中，氮气氛围下依次缓慢滴加N-乙烯基吡咯烷酮单体、乙苯和N,N-二甲基甲酰胺，氮气氛围中于40～140℃温度下反应2～20小时；得到的初产物冷却至室温后进行重结晶、过滤、干燥，得目标产品；所述引发剂用量占N,N-二甲基甲酰胺用量的0.5wt％～2wt％；N,N-二甲基甲酰胺用量为N-乙烯基吡咯烷酮单体体积的1-20倍；乙苯和N-乙烯基吡咯烷酮单体的体积比为1:50～5:1。