阳离子腐植酸聚合物的制备及其缓蚀性能研究.pdf

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1、第40卷第5期化工机械597阳离子腐植酸聚合物的制备及其缓蚀性能研究郝玉兰+1王振1张晗伟1张荣明1王碹2(1。东北石油大学化学化工学院石油与天然气化工省高校重点试验室；2．中国石油大庆石化公司离退休管理中心)摘要针对大庆油田聚驱采油的特点，结合腐植酸和季铵盐型阳离子聚合物的优势，通过水溶液聚合法以腐植酸、二甲胺及环氧氯丙烷等为原料制备了一种新型阳离子聚合物，确定了适宜的反应务件，即：反应温度65℃，反应时间6h，m(腐植酸)：m(环氧氯丙烷)：m(二甲胺)的比为1．O：13．9：15．O，研究了合成产物对A，碳钢的缓蚀性能，结果显示，注入间隔72h，反应温度30'E，合

2、成产物浓度70mg／L时，对A，碳钢的缓蚀率可达90．4％，缓蚀效果较好。关键词腐植酸聚合物合成缓蚀率腐蚀率中图分类号TQ072文献标识码A文章编号0254-6094(2013)05-0597-04随着老油田采油难度的增大，提升采油量的各种措施使得原油采出液成分越来越复杂，含水率不断增高且CO：、H：S、无机盐及各种添加剂的含量、污水粘度都有所增大¨“1，这导致石油生产、运输、加工过程中的机械设备运转负荷大幅度增加并对机械设备造成严重的腐蚀。腐植酸(HumicAcid，HA)来自天然，含有羧基、羟基及酚羟基等多种官能团，具有良好的分散性和较强的离子交换、吸附及络合等能力，

3、能有效地分散金属氧化物，在金属表面形成化学性质稳定的保护膜，表现出优良的阻垢、缓蚀性质，但试验结果表明"】，腐植酸钠本身的阻垢和缓蚀效果还不能直接取代一些磷系阻垢缓蚀剂，如羟基亚乙基二膦酸(HEDP)等。由于高分子聚合物具有高效、持久及环保等优点，已成为缓蚀剂的研究热点，AliSA和SaeedMT!钊研究探索了含烯丙基与已二胺季铵盐单体的聚合物的缓蚀性能，效果良好。以环氧氯丙烷，二甲胺为反应原料而合成的阳离子聚合物，具有阳离子度高而分子量较低的结构特点，聚合产物结构中有大量的羟基基团，而腐植酸是含有许多活泼官能团的无特定分子结构的一类混合物，这为腐植酸在聚合反应中接枝到此

4、类阳离子聚合物上提供了理论的可能。笔者针对大庆油田污水的特点，结合腐植酸和季铵盐型阳离子聚合物的优势，通过水溶液聚合法以腐植酸、二甲胺及环氧氯丙烷等为原料制备了一种新型阳离子聚合物，对合成工艺进行了探索，测定了产物的阳离子度和表观粘度，采用挂片失重法，研究了合成产物对A，碳钢的缓蚀性能。1试验部分1．1主要试剂和仪器主要试剂有：腐植酸(由鹤岗市鹤嘉腐植酸有限责任公司提供)、二甲胺(DMA)(30％一33％)、环氧氯丙烷(ECH)、四苯硼钠、乙醇(分析纯)。主要试验仪器为：布氏旋转粘度计DV一1I+Pro(美国BROOKFIELD公司制造)、精密电子天平(北京赛多利斯仪器系

5、统有限公司制造)。1．2合成步骤在三口烧瓶中加入一定量的腐植酸和二甲胺，启动搅拌器，在冰水浴中冷却至10℃以下，回流冷凝。用分液漏斗滴加适量的环氧氯丙烷，约2h滴完后升温至65℃。反应时间为6h，至反应体系粘度不再增加，即得到目的产物。产物经无水乙醇提纯，置于65。C真空干燥24h即得，备用。1．3产物的阳离子度及表观粘度测定阳离子度测定方法：阳离子度是用来衡量阳离子聚合物性能的一项指标，其采用大阳离子章郝玉兰，女，1961年3月生，副教授。黑龙江省大庆市，163318。598化工机械2013年度——四苯硼钠法测定产物的阳离子度¨J，原理是将过量的四苯硼钠加人到待测试样中

6、，使季铵离子完全沉淀，以达旦黄为指示剂，用十六烷基三甲基溴化铵标准溶液反滴定过量的四苯硼钠，溶液由黄色变为粉红色即为终点，从而计算季铵盐含量，即阳离子度。经测定，产物的阳离子度为4．6mmol／g。表观粘度测定方法：测定产物的表观粘度，以表征分子量的大小。相同合成条件下，产物表观粘度越大，聚合物的聚合度越大，其分子量越高。配置含5％产物的水溶液，用布氏粘度计测量其在6r／min，20℃时产物的表观粘度为18．9mPa·s。2试验与讨论2．1产物阳离子度和粘度的影响因素2．1．1反应时间的影响反应体系在开始2h内粘度明显增大，在6h后粘度变化不明显，这与自由基链式聚合的转化

7、率随时间的延长而增大的特征一致，据此确定反应时间为6h。2．1．2温度的影响固定反应时间6h、m(腐植酸)：m(环氧氯丙烷)：m(二甲胺)为1．0：13．9：15．0条件下，测得不同温度时产物的阳离子度和表观粘度的变化(图1)。由图1可见，在温度小于65。C时，温度越高，产物的阳离子度越高、聚合反应速率越大、聚合越高、粘度越大；当温度达到70。C时，尽管产物粘度仍在增大，但产物的阳离子度却快速下降。这是因为温度升高使环氧氯丙烷自聚反应加强，导致环氧氯丙烷与二甲胺的季铵化反应当量不断减少。由此，确定最佳合成温度为65℃。∞●山甚