[发明专利]一种水合物动力学抑制剂及其应用

说明书

本发明涉及一种水合物动力学抑制剂，由单溴代羧酸和N‑乙烯基甲酰胺聚合而成，其结构式选自以下其中的一种：

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种水合物动力学抑制剂及其应用。

背景技术

天然气水合物是由低沸点的烃类气体(CH4、C2H6、C3H8等)与水分子在低温高压条件下形成的类冰状晶体。在石油及天然气运输过程中，由于满足低温高压的条件，管道内容易形成天然气水合物。天然气水合物的形成会堵塞管道甚至导致管道爆裂，造成严重危害。

自1934年Hammerschmidt发现天然气水合物引起油气输送管道堵塞以来，不少科研工作者投身于水合物抑制剂的研究、合成了各种各样的抑制剂。防止水合物生成的方法主要有两种，即物理方法和化学方法。物理方法是使油气体系不具备热力学的生成条件，分为降压法、升温法和除水法；化学方法则主要通过添加一些化学药品改变体系的相平衡、晶核形成、晶体生长或聚集方面的性质来抑制水合物的生成。这些化学添加剂的主要有热力学抑制剂、动力学抑制剂、阻聚剂三种。研究及实践表明物理方法有一定的抑制效果，但由于其成本高、应用局限性大，故物理方法应用范围比较有限，一般用来做辅助抑制条件和管道阻塞后的解救办法。化学方法具有简单、经济、种类多、效果好等优点，是目前防止水合物生成最广泛、最有前景的方法。常用的热力学抑制剂有甲醇、乙醇、乙二醇等可溶性醇类、无机盐等。热力学抑制剂曾被广泛使用于油气产业，但使用量大(在水溶液中的浓度要达到质量分数为10％～60％才能有理想的抑制效果)，成本高且污染环境，正逐渐被淘汰。以动力学抑制剂和阻聚剂为代表的低剂量抑制剂(在水溶液中的浓度只要达到质量分数为0.5％～2％即可有效)正成为油气产业用于抑制水合物生成的主要化学添加剂。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，从而可以使水合物在低于其形成温度的条件下流动使油气管道不受阻塞。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不受过冷度和应用场合制约的水合物动力学抑制剂，其克服现有技术的缺陷。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种水合物动力学抑制剂，由单溴代羧酸和N-乙烯基甲酰胺聚合而成，其结构式选自以下其中的一种：

其中：R₁为C₂～C₆的脂肪羧酸基团；n＝40～3000。单溴代羧酸由单个溴原子取代C2～C6的脂肪羧酸中碳上的一个氢而获得。

优选地，所述单溴代羧酸与N-乙烯基甲酰胺的体积比为1:5～5:1。

优选地，所述单溴代羧酸和所述N-乙烯基甲酰胺聚合而成的羧基聚合物平均分子量M_w为10000～300000。

该水合物动力学抑制剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取引发剂、单溴代羧酸置于反应容器，密封后抽真空通氮气；

(2)滴加溶剂和单体N-乙烯基甲酰胺的混合液，用液氮冷冻-抽气-升温，在氮气氛围中于40～150℃下反应2～15小时；

(3)步骤(2)反应后的产物冷却至室温后进行萃取、干燥，再用柱色谱分离即得所述水合物动力学抑制剂。

引发剂为偶氮二异丁腈，引发剂占溶剂的质量百分比为0.5wt％～1.5wt％。溶剂为可溶性羧酸类或可溶性酰胺类。

一种水合物动力学抑制剂的应用，其应用于油气水三相体系、油水或气水两相体系中水合物的生成。