[发明专利]一种钡锶阻垢剂的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻垢剂的合成方法，特别是一种钡锶阻垢剂的合成方法，属于水处理和环保技术领域。

背景技术

在石油开采过程中伴随有地层水的产出，不同地层水所含的成分不同，当含有Ba²⁺，Sr²⁺，SO₄^2-地层水和注入水混合后极易产生硫酸钡、硫酸锶水垢，这种水垢一旦形成比一般的钙镁垢难处理，它堵塞地面管线及岩石缝隙，严重影响原油生产。在工业生产的循环水中也存在着水垢形成的问题，给生产过程造成很大的麻烦。因此一种高效能阻垢剂的使用就显得尤为重要。共聚物阻垢剂是近年来开发的新型阻垢剂，由于这种阻垢剂具有热稳定性好、无毒，可与有机磷酸盐产生协同作用，对钙、锶、钡、镁等离子有十分强的络合作用，已成为人们研究的热点。开发特效的钡锶阻垢剂对油田的开采具有很大的使用价值。同时该阻垢剂也可以应用到一般锅炉中。关于钡锶共聚物阻垢剂的合成及性能研究早在1988年由郑邦乾等报告，他们提出顺丁烯二酸酐共聚物阻止硫酸钡水垢的生成。之后S.J.Dyer等也陆续发表钡锶阻垢剂的合成方法和性能评定，评定内容包括静态和动态两种形式。阻垢剂的原理是几种有机物质通过控制反应条件，使其聚合成适合分子量的聚合物，该聚合物与钡锶形成十分稳定的络合物，使水中无游离的Ba²⁺、Sr²⁺、Ca²⁺等离子存在，达到阻止水垢的生成。合成的产品应用到人为配制含Ba²⁺、SO₄^2-的水中，投放量为10mg/L可达到98％阻垢率。阻垢率的测定行业标准SY/T5673-1993，油田用防垢剂性能评定方法进行的。由于合成共聚物所使用的原料的毒性很小，共聚后形成高分子物质，同时如果使用量非常小对环境无污染。

但这类阻垢剂能和水中的多种离子形成络合物，如果所使用的水中含有金属离子的量比较高时，会影响其对钡锶的阻垢效果。在这种情况下可以适当的加大阻垢剂的投放量。应用到饮用水的锅炉中的除垢上，但是该物质使用量加大后对环境会产生一定污染。

发明内容

本发明的目的是提出一种用量小而且不会产生污染的钡锶阻垢剂的合成方法。本发明钡锶阻垢剂通过以下技术方案合成：配比：马来酸酐∶丙烯酸∶丙烯酸甲酯∶过硫酸铵∶水∶氨基三亚甲基膦酸＝20∶12∶15∶3.2∶50∶100，以50％氢氧化钠溶液作为pH值调节剂。配制方法：

(1)称取马来酸酐6.6g于反应器中，加水12ml，50℃加热溶解，将4g丙烯酸和5g丙烯酸甲酯，混合均匀后倒入反应器中，将3.2g过硫酸铵溶解于13ml水中，再滴加到反应瓶中，滴加完毕，升温至65℃；

(2)另将13.4g马来酸酐溶解于25ml水中，加入8g丙烯酸和10g丙烯酸甲酯，混合均匀，滴加到上述反应器中，完毕后，在65℃保温一小时，然后升温至80～90℃，保温5小时；

(3)反应完毕，温度在50℃时，用50％的氢氧化钠溶液调节pH值至弱碱性。上述所得产物与氨基三亚甲基膦酸按1∶1配比，得到本发明钡锶阻垢剂。

使用方法：投放前先将产品配成20％水溶液，以金属离子总含量0.7g/L，投放阻垢剂10mg/L进行计量。

以下对本发明一种钡锶阻垢剂的原理进行详细描述：马来酸酐是一种性能良好，用途广泛的水处理剂，它具有分散碳酸钙、磷酸钙微晶的效能，即使生成垢，也是比较疏松的易被水流冲洗掉；不但有除垢作用还有优良的缓蚀作用；最重要一点是无毒，热稳定性很好，可在高温下使用。但它单独使用对钡锶的阻垢效果不是很好，通过马来酸酐和丙烯酸、丙烯酸甲酯在一定的条件下共聚生成新的共聚物，这个共聚物在具有原来聚马来酸酐的优点的同时，还对硫酸钡、硫酸锶水垢的生成有特效的阻止作用。具体要解决的问题一是控制共聚反应条件，达到控制共聚物的分子量，聚合物的分子量太小，阻垢率降低，聚合物的分子量太高，阻垢率也低。二是各种组分的配比和加入的次序和速度不同都会影响聚合物的形成质量，也就影响其阻垢的效果。

本发明的优点是：与现有阻垢剂相比，本发明钡锶阻垢剂的成本比单独的马来酸酐低，对硫酸钡、硫酸锶有特效的同时对钙形成水垢同样有阻止作用。热稳定性比马来酸酐更高。主要原料马来酸酐的价格低，无毒，合成的共聚物可在自然界中降解，降解产物可被植物吸收，对水体无污染。合成的过程要求的条件容易控制，能耗低，操作简单，合成过程中无废料产生。使用的方法简便。

具体实施方式

以下是本发明一种钡锶阻垢剂合成方法的实施例：