[发明专利]一种破乳剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种破乳剂及其制备方法和应用。更具体的说，本发明涉及一种适用于高沥青质稠油的破乳剂及其制备方法和应用。

背景技术

稠油是一种非常规的石油资源，随着常规稀油储量的日益减少，稠油资源将成为我国重要的战略接替能源之一。稠油具有密度高、粘度大、沥青质和胶质含量高的特点，如塔河原油的沥青质含量高达11％。沥青质和胶质是天然的油包水乳化剂，可在水滴表面吸附形成皮状膜，阻碍水滴的聚结，因而高沥青质稠油的破乳一直是困扰人们的难题。

从20世纪20年代开始使用至今已发展了三代油包水型破乳剂。20世纪20～30年代出现了第一代破乳剂，主要是低分子量阴离子型表面活性剂，其中包括羧酸盐型，硫酸酯盐型和磺酸盐型三大类，这类破乳剂的优点是价格便宜，缺点是用量大(1000mg/L)、效率低、易受电解质影响等；20世纪40～50年代发展了第二代破乳剂，主要是低分子非离子表面活性剂，如OP型、Tween型表面活性剂，这类破乳剂虽能耐酸、耐碱、耐盐，但破乳剂用量还是较大(300～500mg/L)，破乳效果也不够理想；20世纪60年代至今发展了第三代破乳剂，主要是高分子非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯聚氧丙烯的嵌段共聚物，其优点是用量少(5～100mg/L)，缺点是专一性强。

随着稠油开采量的增加，其破乳问题越来越突出，促使人们不断寻找效果更好，普适性更强的破乳剂。人们在实践中发现，分子量高，多枝杈的破乳剂效果较好。提高破乳剂分子量的方法主要有3种：(1)采用新型催化剂，如三异丁基铝—乙酰丙酮—水或三异丁基铝—乙酰丙酮—水—硝基苯体系(2)使用甲苯二异氰酸酯(TDI)等扩链剂(3)在聚醚分子上引入丙烯酸等可聚合的单体，通过聚合使聚醚分子量增长。第三种方法克服了前两种方法催化剂或扩链剂昂贵，有毒，产物溶解困难等缺点。

国内外的一些专利报道了向聚醚引入可聚合单体的方法，如USP4,678,599报道了引入烯丙醇的烯丙基聚醚与醋酸乙烯酯或甲基丙烯酸甲酯的共聚物。USP5,661,220报道了引入丙烯酸的聚醚与丙烯酸的共聚物。国内也有类似的报道，如CN1137247。迄今未见到向聚醚引入不饱和酸后，将之与不饱和酸和苯乙烯共聚并将所得聚合物用作破乳剂的报道。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种适用于高沥青质稠油的破乳剂及其制备方法和应用。

本发明所提供的破乳剂的基本组成为一种聚合物，其分子链由苯乙烯与不饱和酸共聚而成的链段和聚醚链段构成，两种链段通过酯键相联。

不饱和酸为含有不饱和双键的有机酸或有机酸酐，优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、马来酸和富马酸中的一种或几种。

所述聚醚为环氧乙烷和环氧丙烷的两嵌段或多嵌段共聚物，分子量为500～30000，，优选为800～25000。聚醚中-CH₂CH₂O-与-CH₂CH(CH₃)O-的质量比为0.1～10:1，优选0.25～2.5:1。

所述聚醚为用醇、胺、酚、羧酸、酰胺、酚醛树脂、酚胺树脂或多乙烯多胺起始剂所得聚醚的一种或几种。优选为一元醇、二元醇、烷基酚醛树脂、烷基酚胺树脂或多乙烯多胺为起始剂所得聚醚的一种或几种。更优选为分别以一元醇、烷基酚醛树脂、多乙烯多胺为起始剂所得聚醚的混合物，三者之间的质量比为1:0.05～20:0.05～40，优选为1:0.2～5:0.2～10。

制备破乳剂所用聚醚、不饱和酸、苯乙烯的质量比为1～200:1～10:1，优选为10～120:1～5:1。

本发明的破乳剂可采用两种方法制备，一种方法是将苯乙烯和不饱和酸共聚的产物与聚醚进行酯化反应来制备；另一种方法是用不饱和酸与聚醚进行酯化反应，在聚醚中引入不饱和基团，然后将聚醚、不饱和酸和苯乙烯共聚。

本发明提供了一种上述破乳剂的制备方法，包括以下步骤。

(1)在起始剂和碱的存在下，两步聚合环氧丙烷、环氧乙烷，得到两嵌段的聚醚，或多步聚合得到多嵌段的聚醚；

(2)将步骤(1)所得聚醚与不饱和酸、溶剂、酯化催化剂和阻聚剂加入反应釜中，升高温度到120～140℃，回流反应，得到酯化产物；

(3)加入不饱和酸、苯乙烯和引发剂，在65～95℃聚合反应，蒸出溶剂后即得产品。

种类不同的起始剂可以得到不同结构的聚醚，其用量还起到调节聚醚分子量的作用。步骤(1)中的起始剂为醇、胺、酚、羧酸、酰胺、酚醛树脂、酚胺树脂和多乙烯多胺中的一种或几种。