本發(fā)明涉及一種抑制天然氣水合物的動(dòng)力學(xué)抑制劑及其制備方法和一種復(fù)配抑制劑，屬于石油天然氣化工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

天然氣水合物是水分子和天然氣分子，在低溫高壓條件下形成的一種白色致密的結(jié)晶固體，是一種籠型結(jié)構(gòu)的化合物。實(shí)際過(guò)程中，在氣井投入生產(chǎn)后,因?yàn)榈貙幽芰繒?huì)發(fā)生遞減,所以井口壓力會(huì)逐漸降低、進(jìn)而天然氣的含水率會(huì)增大,尤其是到了氣井開(kāi)采的中后期階段,在井口節(jié)流閥處很容易形成天然氣水合物。當(dāng)天然氣處于高壓時(shí),即使在常溫也能夠形成水合物。在天然氣管道輸送過(guò)程中，氣田高壓集氣管線很容易形成天然氣水合物,這是因?yàn)楣艿乐械臏囟容^低而壓力較高，天然氣水合物一旦形成后，便會(huì)和輸送管道壁面相結(jié)合，進(jìn)而減少管道的流通橫截面積，產(chǎn)生節(jié)流膨脹效應(yīng)，加速了水合物的進(jìn)一步形成。最終，大量天然氣水合物的形成造成了管道、閥門(mén)和設(shè)備的堵塞，給安全高效生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的影響。而頻繁的放空和解堵操作也會(huì)引起天然氣資源大量浪費(fèi)。所以在石油天然氣工業(yè)中，天然氣水合物具有很大的危害性，它會(huì)導(dǎo)致閥門(mén)阻塞、氣井停產(chǎn)、管道停輸?shù)葒?yán)重問(wèn)題，不僅僅影響到了生產(chǎn)活動(dòng)的效率，更帶來(lái)了巨大的安全隱患。因此，如何在油氣生產(chǎn)和輸運(yùn)過(guò)程中避免和預(yù)防水合物的生成就成為石油和天然氣工業(yè)亟待解決的問(wèn)題。

一般是通過(guò)添加抑制劑的方法來(lái)抑制氣體水合物的生成。傳統(tǒng)的方法普遍是采用注入熱力學(xué)抑制劑如甲醇、乙二醇、電解質(zhì)等物質(zhì)改變氣體水合物生成的熱力學(xué)條件來(lái)避免和抑制氣體水合物的生成。然而，熱力學(xué)抑制劑具有使用濃度高(通常占水相的10～60wt％)、耗量大、成本高的缺點(diǎn)，因此自20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)水合物抑制劑的研究方向開(kāi)始轉(zhuǎn)向于開(kāi)發(fā)新型的低劑量動(dòng)力學(xué)抑制劑。動(dòng)力學(xué)抑制劑的防治機(jī)理是通過(guò)動(dòng)力學(xué)作用，抑制水合物晶體成核、延緩水合物晶體生長(zhǎng)和分散水合物晶體，減慢其聚集速度。其優(yōu)點(diǎn)在于加量低、一般不超過(guò)2％，毒性小、對(duì)環(huán)境友好，操作簡(jiǎn)單。但目前動(dòng)力學(xué)抑制劑仍普遍存在過(guò)冷度低、抑制能力不足、抑制時(shí)間短暫等缺點(diǎn)，并不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種低劑量、抑制溫度低、高效、可靠的抑制天然氣水合物的動(dòng)力學(xué)抑制劑及其制備方法，該動(dòng)力學(xué)抑制劑的最大抑制溫度能夠達(dá)到-8℃，而本發(fā)明提供的復(fù)配抑制劑，其最大抑制溫度能夠達(dá)到-11℃。

本發(fā)明是通過(guò)下述的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

首先本發(fā)明提供了一種動(dòng)力學(xué)抑制劑，它由下述單體共聚反應(yīng)得到，所述單體包括：乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己內(nèi)酰胺和烯丙基聚氧乙烯醚-1000。

進(jìn)一步的，上述單體的摩爾配比為：乙烯基吡咯烷酮︰乙烯基己內(nèi)酰胺︰烯丙基聚氧乙烯醚-1000＝1︰3︰0.1。

進(jìn)一步的，所述單體的質(zhì)量濃度為25wt％。

進(jìn)一步的，所述動(dòng)力學(xué)抑制劑的使用濃度為占水相的0.6wt％。

同時(shí)，本發(fā)明還提供了上述動(dòng)力學(xué)抑制劑的制備方法，它是將原料乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己內(nèi)酰胺和烯丙基聚氧乙烯醚-1000放入燒杯中加入一定量的純水混合攪拌溶解、待體系變澄清后，向燒杯中加入一定量的引發(fā)劑偶氮二異丁脒鹽酸鹽V50，攪拌，待引發(fā)劑溶解后，用保鮮膜密封燒杯，向其中通氮?dú)?0min排出燒杯中的氧氣，然后將燒杯置于一定溫度的恒溫水浴鍋中反應(yīng)4-8h，然后將反應(yīng)后的液體緩緩倒入丙酮-乙醚溶液中，在倒入的過(guò)程中，用玻璃棒不斷攪拌，待充分?jǐn)嚢韬箪o置12h，將靜置后分層的體系過(guò)濾，取出濾餅，放入真空干燥箱中烘干，將烘干后的濾餅研磨成粉末即得本發(fā)明天然氣水合物動(dòng)力學(xué)抑制劑；所述丙酮-乙醚溶液為丙酮與乙醚混合配置的溶液，其中丙酮與乙醚的體積比為3︰1。

進(jìn)一步的，上述原料乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己內(nèi)酰胺和烯丙基聚氧乙烯醚-1000的摩爾配比為1︰3︰0.1。

進(jìn)一步的，上述引發(fā)劑的加入量為占單體質(zhì)量的0.5％。

進(jìn)一步的，上述恒溫水浴反應(yīng)的反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時(shí)間7h。

同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種復(fù)配抑制劑，它由0.6wt％的動(dòng)力學(xué)抑制劑和5～9wt％的熱力學(xué)抑制劑按照體積比1︰1混合組成，所述動(dòng)力學(xué)抑制劑為權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的動(dòng)力學(xué)抑制劑或權(quán)利要求5至8任一項(xiàng)所制備的動(dòng)力學(xué)抑制劑，所述熱力學(xué)抑制劑選自乙醇、乙二醇和丙三醇。

進(jìn)一步的，所述熱力學(xué)抑制劑為丙三醇，其質(zhì)量濃度為占水相的9wt％。

乙烯基吡咯烷酮的均聚物PVP、乙烯基己內(nèi)酰胺的均聚物PVCap和共聚物VC-713是現(xiàn)階段在實(shí)際工廠中使用最廣泛和最成熟的動(dòng)力學(xué)抑制劑，由實(shí)際工作的反饋可以發(fā)現(xiàn)，共聚物的動(dòng)力學(xué)抑制劑VC-713的效果要優(yōu)于均聚物，而同種聚合物，其分子量越大，抑制效果越好。因此，本發(fā)明根據(jù)動(dòng)力學(xué)抑制劑的抑制原理，篩選出三種最佳的反應(yīng)單體(乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己內(nèi)酰胺和APEG-1000)進(jìn)行共聚反應(yīng)合成得到的抑制劑，其性能比市面上已有的抑制劑更強(qiáng)，特別是在較低濃度時(shí)，也能發(fā)揮很強(qiáng)的抑制作用，具有加量少，抑制溫度低，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。

乙烯基吡咯烷酮和乙烯基己內(nèi)酰胺是常用的動(dòng)力學(xué)抑制劑的合成單體，其內(nèi)酰胺基中的羰基可以通過(guò)氫鍵，吸附在水合物的表面上，吡咯烷酮環(huán)和己內(nèi)酰胺環(huán)能夠發(fā)揮空間位阻效應(yīng)，阻止游離的水分子與水合物表面結(jié)合，抑制水合物晶體的生長(zhǎng)。而APEG-1000本身具有一定的分子量，與乙烯基吡咯烷酮和乙烯基己內(nèi)酰胺聚合后，抑制劑憎水基重復(fù)單元上便連接著內(nèi)酰胺基團(tuán)，這些基團(tuán)與水合物晶體相連，而APEG的存在導(dǎo)致了在體系中形成的水合物晶體被分隔孤立在各個(gè)重復(fù)單元上，水合物晶體之間很難相互接觸和發(fā)生有效碰撞、聚集沉降。聚合物通過(guò)這樣的分散作用，抑制了天然氣水合物晶體的聚集。

因此本發(fā)明抑制劑同時(shí)運(yùn)用的乙烯基吡咯烷酮和乙烯基己內(nèi)酰胺，在兩種雜環(huán)官能團(tuán)的協(xié)同作用下，抑制水合物晶體生長(zhǎng)的能力更強(qiáng)，而APEG-1000其協(xié)同作用帶來(lái)的臨界尺寸效應(yīng)更加明顯，導(dǎo)致天然氣水合物難以成核；其次APEG-1000具有的分散水合物晶體作用強(qiáng)，防止水合物晶體相互碰撞，聚集成團(tuán)的能力強(qiáng)，抑制效果好。

附圖說(shuō)明

圖1為不同反應(yīng)單體對(duì)抑制性能影響的曲線圖；

圖2為APEG-1000不同摩爾比例對(duì)抑制性能影響的曲線圖；

圖3為不同單體濃度對(duì)抑制性能影響的曲線圖；

圖4為不同引發(fā)劑加量對(duì)抑制性能影響的曲線圖；

圖5為反應(yīng)時(shí)間對(duì)抑制性能影響的曲線圖；

圖6為反應(yīng)溫度對(duì)抑制性能影響的曲線圖；

圖7為本發(fā)明動(dòng)力學(xué)抑制劑的紅外光譜圖；

圖8為抑制劑不同加量濃度對(duì)抑制性能影響的曲線圖；

圖9為不同抑制劑抑制性能的對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，下述實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

一、本發(fā)明動(dòng)力學(xué)抑制劑的制備

1.1反應(yīng)單體的選擇

本次實(shí)驗(yàn)根據(jù)動(dòng)力學(xué)抑制劑的抑制原理，篩選出五種反應(yīng)單體，分別是乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己內(nèi)酰胺、丙烯酰胺、APEG-700和APEG-1000。首先選定乙烯基吡咯烷酮和乙烯基己內(nèi)酰胺作為合成動(dòng)力學(xué)抑制劑的單體，固定反應(yīng)時(shí)間為5h、反應(yīng)溫度為60℃、單體濃度為20％、引發(fā)劑加量為0.5％，再分別選取丙烯酰胺、APEG-700、APEG-1000作為第三種反應(yīng)單體進(jìn)行合成，最后對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行評(píng)價(jià)。抑制劑抑制效果評(píng)價(jià)方法采用四氫呋喃試驗(yàn)法(THF法)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

制備方法具體為：

(1)用電子天平分別稱(chēng)取一定量的乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己內(nèi)酰胺和丙烯酰胺(APEG-700或APEG-1000)，加入到250mL的三頸燒瓶中；

(2)向上述三頸燒瓶中加入一定量的純水，再攪拌，直到三頸燒瓶中的原料完全溶解，體系變澄清；

(3)加入一定量的引發(fā)劑V50到三頸燒瓶中，攪拌直到引發(fā)劑V50完全溶解；

(4)再持續(xù)通氮?dú)?0min，排出燒杯中的氧氣；

(5)當(dāng)水浴鍋升溫到合適的溫度后，設(shè)定適當(dāng)?shù)臄嚢杷俾剩?jì)時(shí)開(kāi)始反應(yīng)；

(6)體系反應(yīng)時(shí)間達(dá)到預(yù)計(jì)時(shí)間后，停止反應(yīng)，得到合成的產(chǎn)物抑制劑水溶液；

(7)將合成的抑制劑水溶液緩緩倒入丙酮-乙醚溶液中，在倒入的過(guò)程中，用玻璃棒不斷攪拌；

(8)將上述體系充分?jǐn)嚢韬?，靜置12h；

(9)將靜置后分層的體系過(guò)濾，然后取出濾餅，放入真空干燥箱中烘干；

(10)將烘干后的濾餅取出，將其研磨成細(xì)小均勻的粉末狀。

從圖1可以看出三種抑制劑的抑制效果都是隨著加量的增加先增強(qiáng)后減弱，在抑制劑加量為0.6％時(shí)達(dá)到最大抑制效果。在抑制劑加量小于0.6％和大于0.8％的情況下，APEG-1000抑制劑的抑制效果最好，APEG-700抑制劑次之，丙烯酰胺抑制劑的抑制效果最差，而在0.6％～0.8％的加量區(qū)間內(nèi)，APEG-1000抑制劑與APEG-700抑制劑效果相差無(wú)幾，而丙烯酰胺抑制劑效果最差。這是因?yàn)樵诰酆现?，APEG-1000本身具有一定的分子量，其協(xié)同作用帶來(lái)的臨界尺寸效應(yīng)更加明顯，導(dǎo)致天然氣水合物難以成核；其次APEG-1000具有的分散水合物晶體作用比APEG-700更強(qiáng)，防止水合物晶體相互碰撞，聚集成團(tuán)的能力也就越強(qiáng)，故APEG-1000抑制劑的抑制能力是最強(qiáng)的。

綜上所述，最佳的第三種反應(yīng)單體是APEG-1000。最終確定反應(yīng)單體方案為乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己內(nèi)酰胺和APEG-1000。

1.2單體配比優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

在優(yōu)選出最佳的反應(yīng)單體之后，進(jìn)一步優(yōu)化單體配比，提高水合物抑制劑的抑制性能，固定反應(yīng)時(shí)間為5h、反應(yīng)溫度為60℃、單體濃度為20％、引發(fā)劑加量為0.5％和APEG-1000的摩爾比例不變，改變乙烯基吡咯烷酮和乙烯基己內(nèi)酰胺的摩爾比例，合成一系列水合物抑制劑，分別評(píng)價(jià)該系列抑制劑抑制效果。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1乙烯基吡咯烷酮和乙烯基己內(nèi)酰胺不同比例的影響

由表1可以看出，當(dāng)乙烯基吡咯烷酮:乙烯基己內(nèi)酰胺:APEG-1000為1:3:0.1時(shí)，水合物抑制劑的抑制能力最強(qiáng)，達(dá)到-7℃。這是因?yàn)榧簝?nèi)酰胺環(huán)為七元環(huán)，吡咯烷酮環(huán)為五元環(huán)，而七元環(huán)的空間位阻效應(yīng)更強(qiáng)，抑制游離水分子與晶體結(jié)合的能力也就更強(qiáng)，故抑制水合物晶體生長(zhǎng)速度的能力更強(qiáng)。但是當(dāng)乙烯基己內(nèi)酰胺的摩爾比例過(guò)大時(shí)，抑制效果反而會(huì)減弱，這是因?yàn)橐蚁┗簝?nèi)酰胺的空間位阻能力很強(qiáng)，導(dǎo)致單體不易聚合。

在確定乙烯基吡咯烷酮和乙烯基己內(nèi)酰胺的配比之后，改變APEG-1000的摩爾比例，保持其余反應(yīng)條件不變，合成一系列水合物抑制劑進(jìn)行評(píng)價(jià)，優(yōu)選最佳APEG-1000摩爾比例，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

通過(guò)圖2可以看出最佳單體配比為1:3:0.1，其抑制能力達(dá)到了-7℃。當(dāng)APEG-1000的比例超過(guò)0.1后，抑制劑的抑制能力隨著APEG-1000比例的升高而持續(xù)降低，這是因?yàn)锳PEG-1000的分散晶體能力對(duì)水合物形成的抑制效果弱于乙烯基己內(nèi)酰胺的抑制生長(zhǎng)能力，而過(guò)多的APEG-1000稀釋了乙烯基己內(nèi)酰胺的比重。最終優(yōu)化后的單體摩爾比是乙烯基吡咯烷酮:乙烯基己內(nèi)酰胺:APEG-1000為1:3:0.1。

1.3單體濃度優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

在最優(yōu)單體配比的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高抑制劑的抑制效果，需要優(yōu)化合成反應(yīng)的單體濃度。固定反應(yīng)時(shí)間為5h、反應(yīng)溫度為60℃、單體配比為乙烯基吡咯烷酮:乙烯基己內(nèi)酰胺:APEG-1000為1:3:0.1、引發(fā)劑加量為0.5％，再等比例改變單體的加量或者改變純水的加量，實(shí)現(xiàn)單體濃度的變化，進(jìn)而合成了一系列水合物抑制劑。通過(guò)評(píng)價(jià)該系列水合物抑制劑的抑制能力，優(yōu)選出最佳單體濃度。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

從圖3可以看出抑制劑的抑制效果隨著單體濃度的增加而先增強(qiáng)后減弱，當(dāng)單體濃度達(dá)到25％時(shí)，抑制劑的抑制能力達(dá)到最佳，即-7.5℃。這是因?yàn)槿魡误w濃度過(guò)低，抑制劑在吸附到水合物晶體表面上后，空間位阻能力和分散能力弱，不能有效抑制水合物的生長(zhǎng)和聚集；若單體濃度過(guò)高，乙烯基吡咯烷酮和乙烯基己內(nèi)酰胺的雜環(huán)會(huì)產(chǎn)生過(guò)強(qiáng)的空間位阻效應(yīng)，影響到抑制劑的聚合反應(yīng)，使抑制劑聚合不充分，導(dǎo)致抑制能力減弱。

1.4引發(fā)劑加量?jī)?yōu)化實(shí)驗(yàn)

除單體配比和單體濃度外，引發(fā)劑的加量對(duì)抑制劑的效果也有較大的影響。固定反應(yīng)時(shí)間為5h、反應(yīng)溫度為60℃、單體配比為乙烯基吡咯烷酮:乙烯基己內(nèi)酰胺:APEG-1000為1:3:0.1、單體濃度為25％，改變引發(fā)劑的加量，合成了一系列水合物抑制劑，對(duì)該系列水合物抑制劑抑制性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，優(yōu)選出最佳的引發(fā)劑加量。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

從圖4可以看出，當(dāng)引發(fā)劑加量為0.5％時(shí)，合成出的水合物抑制劑抑制能力最好，達(dá)到了-7.5℃。若引發(fā)劑的加量較低，其分解出的活性基團(tuán)數(shù)量較少，單體聚合緩慢，特別是原料中有乙烯基己內(nèi)酰胺，該原料具有七元雜環(huán)結(jié)構(gòu)，空間位阻強(qiáng)，不易聚合。因此當(dāng)引發(fā)劑的加量少于0.35％時(shí)，該聚合反應(yīng)不會(huì)發(fā)生，不能得到目標(biāo)產(chǎn)物；若引發(fā)劑的加量過(guò)大，原料雖然可以快速聚合，但是聚合度不高，體系中的分子鏈多而短，這也不利于抑制水合物晶體的形成和生長(zhǎng)。綜合以上兩種原因，引發(fā)劑加量為0.5％時(shí)，水合物抑制劑效果最好。

1.5共聚反應(yīng)時(shí)間優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

固定反應(yīng)溫度為60℃、單體配比為乙烯基吡咯烷酮:乙烯基己內(nèi)酰胺:APEG-1000為1:3:0.1、單體濃度為25％、引發(fā)劑加量為0.5％，改變反應(yīng)時(shí)間，合成了一系列的水合物抑制劑，通過(guò)評(píng)價(jià)它們的性能，確定最優(yōu)反應(yīng)時(shí)間。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

由圖5可以看出，抑制劑的抑制效果隨著反應(yīng)時(shí)間的增大先增大，后來(lái)出現(xiàn)短暫的平穩(wěn)，再進(jìn)一步增大，最后減小。最佳的反應(yīng)時(shí)間為7h，該條件下合成的水合物抑制劑的抑制能力達(dá)到了-8℃。這是因?yàn)榉磻?yīng)時(shí)間過(guò)小，單體聚合不充分，有效官能團(tuán)沒(méi)能連接到分子鏈上，導(dǎo)致抑制能力減弱。

1.6共聚反應(yīng)溫度優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

固定反應(yīng)時(shí)間為7h、單體配比為乙烯基吡咯烷酮:乙烯基己內(nèi)酰胺:APEG-1000為1:3:0.1、單體濃度為25％、引發(fā)劑加量為0.5％，改變反應(yīng)溫度，合成了一系列水合物抑制劑，對(duì)該系列水合物抑制劑抑制能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，優(yōu)選出最佳的反應(yīng)溫度。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

由圖6可以看出，抑制劑的效果隨著反應(yīng)溫度的增加而先增強(qiáng)后減弱。最佳的反應(yīng)溫度為60℃，該條件下合成的水合物抑制劑的抑制能力達(dá)到了-8℃。這是因?yàn)槿舴磻?yīng)溫度過(guò)低，反應(yīng)原料不能達(dá)到聚合反應(yīng)所需要的活化能，產(chǎn)物抑制能力偏弱；若反應(yīng)溫度過(guò)高，反應(yīng)速率加快，但鏈終止反應(yīng)也相應(yīng)加快，導(dǎo)致聚合反應(yīng)不充分，有效官能團(tuán)不能充分連接，導(dǎo)致抑制能力減弱。

1.7結(jié)論

首先根據(jù)動(dòng)力學(xué)抑制劑的抑制原理，篩選出五種反應(yīng)單體，分別是乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己內(nèi)酰胺、丙烯酰胺、APEG-700和APEG-1000，再?gòu)闹袃?yōu)選出三種單體，分別是乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己內(nèi)酰胺和APEG-1000。然后通過(guò)單因素優(yōu)選法優(yōu)化水合物抑制劑的合成條件，其最優(yōu)合成條件是：?jiǎn)误w配比乙烯基吡咯烷酮:乙烯基己內(nèi)酰胺:APEG-1000為1:3:0.1、單體濃度為25％、引發(fā)劑加量為0.5％、反應(yīng)時(shí)間為7h、反應(yīng)溫度為60℃。

二、本發(fā)明動(dòng)力學(xué)抑制劑的表征

利用紅外光譜儀對(duì)最優(yōu)合成條件下合成的抑制劑產(chǎn)物進(jìn)行表征，驗(yàn)證產(chǎn)物結(jié)構(gòu)是否符合預(yù)期設(shè)想，其結(jié)果見(jiàn)圖7。對(duì)該抑制劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)下表2。

表2水合物抑制劑的波譜分析

根據(jù)紅外波譜的解析，可以確定提純后的產(chǎn)物中不含未反應(yīng)的單體，且合成出的水合物抑制劑的分子結(jié)構(gòu)與最初的設(shè)想結(jié)構(gòu)一樣，各個(gè)官能團(tuán)都成功連接到分子鏈上，整個(gè)合成和優(yōu)化過(guò)程符合實(shí)驗(yàn)設(shè)想，理論與實(shí)際產(chǎn)物高度一致。

三、本發(fā)明動(dòng)力學(xué)抑制劑加量濃度優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

對(duì)最優(yōu)合成條件下合成的抑制劑產(chǎn)物，考察其加量濃度對(duì)抑制效果的影響，找到該水合物抑制劑的最佳適用濃度，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖8。從圖8能夠看出，隨著抑制劑加量的增加，抑制效果呈先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)變化，當(dāng)抑制劑加量達(dá)到0.6％時(shí)，抑制效果達(dá)到最佳，為-8℃。這是因?yàn)槿粢种苿┑募恿窟^(guò)少，其在體系中吸附到水合物晶體表面上所產(chǎn)生的空間位阻能力弱，抑制水合物晶體生長(zhǎng)的效果變差，導(dǎo)致抑制能力減弱；若抑制劑的加量過(guò)多，則在體系中抑制劑之間發(fā)生締合，其分散水合物晶體的能力減弱，導(dǎo)致抑制效果減弱。

四、不同抑制劑性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)

為了更加直觀地了解本發(fā)明抑制劑的抑制性能，將本發(fā)明最優(yōu)條件下合成的抑制劑與市面上已有的其他抑制劑作對(duì)比，考察在相同的加量濃度條件下，不同抑制劑性能的差異，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖9。從圖9可以看出，產(chǎn)物抑制劑的性能比市面上已有的抑制劑更強(qiáng)，特別是在較低濃度(0.2％)時(shí)，也能發(fā)揮很強(qiáng)的抑制作用，具有加量少，抑制溫度低，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)樵摵铣梢种苿┩瑫r(shí)運(yùn)用的乙烯基吡咯烷酮和乙烯基己內(nèi)酰胺，在兩種雜環(huán)官能團(tuán)的協(xié)同作用下，抑制水合物晶體生長(zhǎng)的能力更強(qiáng)，故抑制效果更好。

五、復(fù)配抑制劑

為了進(jìn)一步提高水合物抑制劑的抑制能力，特別是要達(dá)到-10℃以下的抑制溫度時(shí)，通常采取動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑與熱力學(xué)抑制劑復(fù)配的方法。將產(chǎn)物抑制劑與常見(jiàn)的三種熱力學(xué)抑制劑(乙醇、乙二醇和丙三醇)復(fù)配，再分別評(píng)價(jià)單一熱力學(xué)抑制劑和復(fù)配抑制劑的抑制效果。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3水合物抑制劑的復(fù)配

從表3可以看出，該水合物抑制劑在與熱力學(xué)抑制劑復(fù)配之后，能夠顯著增強(qiáng)其抑制能力，最高可達(dá)到-11℃，并且大幅度降低了熱力學(xué)抑制劑的使用，這是因?yàn)榧尤肓藙?dòng)力學(xué)抑制劑后，復(fù)合抑制劑體系不僅僅能夠改變水合物形成的熱力學(xué)條件，使水合物的形成需要更低的溫度；而且還能夠有效抑制水合物晶體的成核、生長(zhǎng)和聚集，大大減緩水合物生成的速率。這兩種作用的協(xié)同效應(yīng)下，使整個(gè)體系更加穩(wěn)定，水合物晶體的形成更加困難。

六、總結(jié)

(1)本發(fā)明通過(guò)單因素優(yōu)選法優(yōu)選反應(yīng)單體，優(yōu)化反應(yīng)條件，詳細(xì)研究了單體配比、單體濃度、引發(fā)劑加量、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度對(duì)抑制劑性能的影響，最終確定了反應(yīng)單體，即乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己內(nèi)酰胺和APEG-1000；反應(yīng)條件，即單體配比為1:3:0.1、單體濃度為25％、引發(fā)劑加量為0.5％、反應(yīng)時(shí)間7h、反應(yīng)溫度為60℃；從而合成出了一種低劑量、高效、可靠的水合物動(dòng)力學(xué)抑制劑，最大抑制溫度能夠達(dá)到-8℃；

(2)通過(guò)紅外表征，清楚了抑制劑的分子結(jié)構(gòu)，分析了其分子結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)在抑制水合物形成過(guò)程中起的作用，對(duì)動(dòng)力學(xué)抑制劑的抑制原理有了初步的結(jié)論；

(3)研究了不同加量濃度下，合成抑制劑的抑制效果，得出了最佳加量濃度為0.6％，然后將該抑制劑與市面上常見(jiàn)的抑制劑對(duì)比，在測(cè)試的濃度范圍內(nèi)，該抑制劑的抑制效果要優(yōu)于已有的抑制劑。最后將該抑制劑與熱力學(xué)抑制劑復(fù)配，發(fā)現(xiàn)該合成抑制劑能夠大幅度地增強(qiáng)熱力學(xué)抑制劑的抑制效果，減少熱力學(xué)抑制劑的加量，其最強(qiáng)抑制能力的體系為0.6％的產(chǎn)物動(dòng)力學(xué)抑制劑與9％的丙三醇熱力學(xué)抑制劑體系，水合物晶體的析出溫度達(dá)到了-11℃。