專利名稱：乙烯基吡咯烷酮與乙酸乙烯酯的共聚物作為水合物生長抑制劑的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及乙烯基吡咯烷酮與乙酸乙烯酯的共聚物作為天然氣或石油中水合物生長抑制劑的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
各種低沸點的烴如甲烷、乙烷、丙烷和二氧化碳、硫化氫等存在于天然氣和其他石油流體中，同時水也以不同的量與這些石油流體組分混合。在低溫高壓下，當(dāng)這樣的石油流體成分或其他水合物形成物與水混合時，可以形成氣體水合物，這種氣體水合物是水和輕烴等小分子氣體形成的籠形晶體。在開采和輸送天然氣和其他石油流體過程中這些籠形水合物可能堵塞管路，給石油和天然氣的開采或輸送帶來困難。例如在約1MPa的壓力下，乙烷在低于4℃的溫度下可形成水合物，在3MPa的壓力下乙烷在低于14℃的溫度下可形成水合物。而這些溫度和壓力對于生產(chǎn)和輸送天然氣和其他石油流體的許多操作環(huán)境而言并非不常用。
傳統(tǒng)使用甲醇、乙二醇等抑制劑是通過改變水合物生成的溫壓度條件來避免和防止水合物生成。但是，此類抑制劑具有濃度高(質(zhì)量分?jǐn)?shù)10～60％)、耗量大、成本高和毒性強污染環(huán)境等缺點，已經(jīng)不能滿足諸如海上油氣開采作業(yè)等要求。從20世紀(jì)90年代起國內(nèi)外開始研究用低劑量的動力學(xué)抑制劑來代替甲醇等抑制劑的使用。
水合物生成過程可以分成溶解、誘導(dǎo)、成核、生長四個時期，動力學(xué)抑制劑主要在誘導(dǎo)期、成核期和生長期起作用。對其誘導(dǎo)期、成核期能起一定的作用，但是主要在生長期起作用的抑制劑稱作生長抑制劑，即它在一定的時間范圍內(nèi)允許水合物顆粒的生成，但是它能阻止水合物顆粒聚集結(jié)塊。
乙烯基吡咯烷酮與乙酸乙烯酯的共聚物國內(nèi)外早有合成產(chǎn)品，主要用于食品、醫(yī)藥、化妝品、增稠劑的穩(wěn)定劑等，但至今未見用作水合物生長抑制劑(見文獻(xiàn)崔英德，易國斌，廖列文.聚乙烯吡咯烷酮的合成與應(yīng)用.科學(xué)出版社，2001.140-145；馮榕蔭，陸丹，梁國眉等.乙酸乙烯酯與乙烯基吡咯烷酮共聚物的研究.中山大學(xué)學(xué)報，1995，13452-59；中國專利申請?zhí)?9121738.1)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于開發(fā)乙烯基吡咯烷酮和乙酸乙烯酯的共聚物的新用途，用作水合物生長抑制劑。
本發(fā)明作者發(fā)現(xiàn)乙烯基吡咯烷酮和乙酸乙烯酯的共聚物對水合物的誘導(dǎo)期、成核期能起一定的抑制作用，但是主要在生長期起抑制作用，而且只需低劑量就能得到很好的抑制效果，實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
本發(fā)明是乙烯基吡咯烷酮與乙酸乙烯酯以體積比1∶9～9∶1在能生成自由基的引發(fā)劑存在下反應(yīng)，得到的平均相對分子質(zhì)量1000～5000000的無規(guī)共聚物，作為天然氣或石油中水合物生長抑制劑的應(yīng)用。
本發(fā)明所述的乙烯基吡咯烷酮與乙酸乙烯酯的共聚物的合成方法是常規(guī)技術(shù)，合成的催化劑是能生成自由基的引發(fā)劑，例如偶氮二異丁腈等，催化劑用量為單體總量的0.01％～1％之間；合成通常在溶劑存在下進(jìn)行，例如甲醇、乙醇、乙二醇等含有1～6個碳原子一元或二元可溶性醇等溶劑；合成溫度10℃～90℃；合成的反應(yīng)時間0.5～8小時。
本發(fā)明所述的共聚物應(yīng)用于抑制天然氣或石油中水合物生長的裝置主要包括反應(yīng)釜、恒溫空氣浴、攪拌與體積調(diào)節(jié)裝置、壓力和溫度測量系統(tǒng)、真空泵、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及色譜分析儀等。反應(yīng)釜是一個可變?nèi)莘e的全透明藍(lán)寶石釜，最大有效工作體積100cm3，最小體積13.6cm3，最高工作壓力一般可達(dá)40MPa，溫度工作范圍-20～120℃。反應(yīng)釜中物質(zhì)可通過攪拌器或循環(huán)泵進(jìn)行混合。反應(yīng)釜中的溫度由鉑電阻測量，壓力精度為0.06％(即24kPa)的壓力傳感器測定。容積的變化通過一直流電機使反應(yīng)釜內(nèi)活塞上下移動實現(xiàn)。反應(yīng)釜內(nèi)的參數(shù)(壓力、溫度、容積)、空氣浴溫度、循環(huán)流量及攪拌速率等參數(shù)可由計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動采集和儲存。
本發(fā)明所述的共聚物作為天然氣或石油中水合物生長抑制劑使用濃度低，加入到石油或天然氣管道中質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.01％～6％之間，使用壓力0.1～20MPa之間。
具體實施例方式
實施例1乙烯基吡咯烷酮和乙酸乙烯酯按體積比1∶1混合在約5倍體積的乙醇中，然后加入單體總重量0.09％的偶氮二異丁腈做催化劑，攪拌混合均勻，在60℃水浴加熱反應(yīng)4小時，產(chǎn)物沉淀、分離，并進(jìn)一步純化后配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的溶液，裝入帶有攪拌的反應(yīng)釜，實驗壓力為7MPa，實驗氣體為佛山氣體廠提供的混合氣(甲烷91.98％、乙烷5.02％和丙烷3％)，反應(yīng)溫度維持在0.5℃，24小時后無水合物生成。
實施例2將乙烯基吡咯烷酮和乙酸乙烯酯按體積比1∶7混合，然后重復(fù)實施例1的實驗操作，所得的合成物質(zhì)配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的溶液，裝入帶有攪拌的反應(yīng)釜，實驗壓力為7MPa，實驗氣體為佛山氣體廠提供的混合氣(甲烷91.98％、乙烷5.02％和丙烷3％)，反應(yīng)溫度維持在0.5℃，24小時后無水合物生成。
實施例3將乙烯基吡咯烷酮和乙酸乙烯酯按體積比7∶1混合，然后重復(fù)實施例1的實驗操作，所得的合成物質(zhì)配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的溶液，裝入帶有攪拌的反應(yīng)釜，實驗壓力為7MPa，實驗氣體為佛山氣體廠提供的混合氣(甲烷91.98％、乙烷5.02％和丙烷3％)，反應(yīng)溫度維持在0.5℃，24小時后無水合物生成。
權(quán)利要求
1.乙烯基吡咯烷酮與乙酸乙烯酯以體積比1∶9～9∶1在能生成自由基的引發(fā)劑存在下反應(yīng)，得到的平均相對分子質(zhì)量1000～5000000的無規(guī)共聚物，作為天然氣或石油中水合物生長抑制劑的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及乙烯基吡咯烷酮與乙酸乙烯酯的共聚物作為水合物生長抑制劑的應(yīng)用。本發(fā)明是乙烯基吡咯烷酮與乙酸乙烯酯以體積比1∶9～9∶1在能生成自由基的引發(fā)劑存在下反應(yīng)，得到的平均相對分子質(zhì)量1000～5000000的無規(guī)共聚物，應(yīng)用于天然氣或石油中抑制水合物生長。該共聚物作為水合物生長抑制劑使用濃度低，加入到石油或天然氣管道中質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.01％～6％之間，使用壓力0.1～20MPa之間，取得很好的抑制效果。
文檔編號F17D1/00GK1635006SQ20031011763
公開日2005年7月6日 申請日期2003年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者樊栓獅, 唐翠萍, 梁德青 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所