[发明专利]一种高官能度双亲共聚物原油金属螯合剂及其制备方法

说明书

本发明涉及制备一种高官能度双亲共聚物原油金属螯合剂及其制备方法，该原油金属螯合剂对原油中钙、铁、镍、钒等金属具有良好的脱除效果，是由羧甲基壳聚糖、N‑异丙基丙烯酰胺和丙烯磺酸类单体接枝共聚制得，其结构通式为：其中，R为‑H或‑CH₃；重复单元数m为100～1000，聚合度x为2～500，聚合度y为2～500。该原油金属螯合剂通过聚合单体和共聚物的分子设计和结构控制，采用微波辅助引发接枝共聚绿色合成工艺，实现了氨基、酰胺基、羧基、羟基、磺酸基、醚基、异丙基等多种官能团的集聚与协同，有效提高了该金属螯合剂的官能度和亲水亲油双亲性，原油脱钙率达到80％以上、脱铁率达到75％以上、脱镍率达到30％以上、脱钒率达到35％以上。

技术领域

本发明涉及一种高官能度双亲共聚物原油金属螯合剂及其制备方法，适用于原油中的钙、铁、镍、钒等金属的脱除。

背景技术

近年来随着全球石油消费量不断增长以及常规原油资源的日渐枯竭，人们开始将目光瞄准那些加工处理较难但储量相对较多的非常规原油。然而，非常规原油中金属含量较高，这些金属以钙、铁、镍、钒为主，它们会损害石油炼制工艺中催化裂化和催化加氢过程的催化剂，有严重的危害作用。原油中钙和铁主要以环烷酸盐和酚盐的形式存在；而镍和钒主要以卟啉化合物的结构存在，其结构非常稳定。现有的原油金属脱除技术主要可以归结为催化加氢法、化学沉淀法、金属钝化法、螯合脱除法和组合工艺等。其中螯合脱除法利用原油电脱盐装置，可同时脱除多种金属，设备成本低、脱除效果好，具有良好的发展前景。螯合脱除法主要通过金属螯合剂将钙、铁、镍、钒等金属从环烷酸盐或卟啉化合物中夺出，转化成更稳定易溶于水的螯合产物，再通过电脱装置进行油水分离，达到脱除目的，故此方法对螯合剂的两亲性要求较高。

现有的金属螯合剂主要有无机酸类、有机羧酸类和含磷类化合物等。无机酸对设备有强烈的腐蚀作用，正在逐步被替代；有机羧酸类脱金属剂对钙和铁的脱除效果较好，但对于镍钒的脱除率很低；含磷类化合物虽然对各种金属的脱除效果均较好，但易造成水体富营养化问题，不符合环境保护的要求。中国专利CN87105863A、CN1657594A采用羟基羧酸、一元羧酸、二元羧酸和氨基酸为螯合剂，具有一定脱钙效果，但所含官能团单一，对镍钒脱除效果差；中国专利CN102816586A、CN102443422 B公布的螯合脱除法，以磷酸、磷酸三甲酯和亚磷酸二甲酯等含磷化合物为螯合剂，对镍钒的脱除效果较好，但脱除剂含磷，不符合环保要求。因此，发明一种无磷高官能度双亲原油金属螯合剂，符合当下的经济、社会和环境需要。

本发明采用微波辅助引发接枝共聚的绿色合成工艺制得一种高官能度双亲共聚物原油金属螯合剂。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种高官能度双亲共聚物原油金属螯合剂。该高官能度双亲共聚物原油金属螯合剂不含磷，为绿色环保型金属脱除剂；螯合剂分子中引入了羧甲基壳聚糖结构，易被生物降解，环境友好。

技术方案：本发明的一种高官能度双亲共聚物原油金属螯合剂是由羧甲基壳聚糖、N-异丙基丙烯酰胺和丙烯磺酸类单体接枝共聚制得，其结构通式为：

其中，R为H或CH₃；重复单元数m为100～1000，聚合度x为2～500，聚合度y为2～500。

上述的一种高官能度双亲共聚物原油金属螯合剂的制备方法为：