双子季铵盐类防聚剂及其合成方法与抑制水合物聚积方法
【专利摘要】本发明提供了一种双子季铵盐类防聚剂及其合成方法与抑制水合物聚积方法。该防聚剂的结构如式I所示，其中，R1为C5-C30直链或支链烷基，R2为H或者C1-C10的直链或支链烷基，X-为F-、Cl-、Br-或I-。该双子季铵盐类防聚剂的合成方法包括：使N,N-二甲基甘氨酸或N,N-二甲基甘氨酸酯类化合物与环氧氯丙烷反应，生成季铵盐中间体；使该季铵盐中间体与伯胺反应，得到该防聚剂。本发明的抑制水合物聚积的方法包括将该双子季铵盐类防聚剂与油-气-水三相混合的步骤。本发明的防聚剂能够有效防止水合物的聚积，具有高效、低耗、稳定、经济等特点，尤其适用于抑制油-气-水三相混输过程中水合物的聚积。
【专利说明】双子季镇盐类防聚剂及其合成方法与抑制水合物聚积方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水合物防聚剂，尤其涉及一种双子季馈盐类防聚剂及其合成方 法，W及利用该防聚剂抑制油-气-水H相混输过程中水合物聚积的方法，属于有机物合成 与油气输送【技术领域】。
【背景技术】
[0002] -些低沸点姪类如：甲焼、己焼、丙焼、正下焼、异下焼等，都是石油或天然气中存 在的物质，该些物质可W与油气中的水结合，在一定的条件下（一般是低温与高压条件）形 成气体水合物。该种气体水合物通常W固体形态存在于液体中，因此水合物固体的形成通 常会对油气公司的生产、运输等造成影响，例如水合物固体堵塞管路或运输管线、阀口、安 全罐W及其他装置，造成减产、停产甚至管线破裂，致使油气泄漏污染环境。因此，气体水合 物的研究已经引起许多公司的重视，特别是一些石油和天然气公司。
[0003] 气体水合物是一种笼状晶体物质，笼型结构是由主体分子与客体分子组成，形成 水合物的水分子被称为主体，而形成水合物的其它组分称为客体。一般天然气水合物都在 冰点W下的温度才能生成，但随着压力的增加，在冰点W上的温度，水合物也很容易生成， 如在IMPa的压力下，己焼可W在4C生成水合物，而在SMPa时，己焼在14C即可生成水合 物。
[0004] 目前存在两种技术可W控制或解决水合物在工业生成中造成的危害，即热力学控 制方法和动力学控制方法。其中热力学控制方法包括脱水技术、管线加热技术、降压技术、 添加热力学抑制剂（如甲醇、己醇、己二醇等）等。动力学控制方法包括动力学抑制和动态 控制两种途径。动力学抑制方法是不改变体系生成水合物的热力学条件，而是大幅度降低 水合物生成的速度，保证在输送过程中不发生堵塞现象。动态抑制则是通过控制水合物的 生成形态和生成量，使其具有和流体相均匀混合并随其流动的特点，从而也不会堵塞管线。 两者的关键是开发合适的化学添加剂，前者称为动力学抑制剂（KHI或KI)，后者称为防聚 剂（AA)，由于两者添加量一般较低，因此统称为低剂量水合物抑制剂（LDHI)。添加KHI后， 水合物在一段时间后才开始形成，流体可W在未形成水合物状况下输送。水合物晶体初次 形成的该段时间称为诱导期。AA则不同，允许水合物形成，但可W防止水合物聚积并成团。 AA的加入可使水合物作为可运动的非黏性浆液分散在液姪相中。
[0005] 基于AA独特的抑制方式，人们提出了一种针对油-气-水混合体系中的水合物动 态控制技术。水合物动态控制技术是通过KI控制一段时间内水合物生成量并加入水合物 防聚剂，使生成的水合物W微小的晶粒均匀稳定地分散在流体相中，确保输送物料在输送 管线中具有可流动性。例如，CN 100404946C公开了一种油-气-水混合体系中的水合物动 态控制方法，该技术的关键不是单纯抑制水合物的形成，而是向混合体系中添加可控制水 合物的生成形态的化学添加剂，使混合体系中生成一定比例的水合物，通过控制水合物的 生成形态，同时充分利用水合物高密度储载气的特点，达到提高管线输送能力的目的。另一 方面，浆态输送技术也是基于动态控制理念，在确保水合物随流体相具有良好流动性的前 提下，借助水合物高密度储载天然气的特点，变油-气-水H相输送为水合物浆液的拟单相 输送或气+水合物浆液的拟两相输送技术（但气体流量显著减小），W降低流体体积流量， 提高管线输送能力，变不利因素为有利因素。该技术不仅可解决海底管线的流动安全问题， 还提供了实施油气输送的新途径，具有很好的应用前景。但是该技术的实施效果仍受到水 合物聚积体的影响。
[0006] 因此，研发出一种新型的水合物防聚剂，并利用该防聚剂抑制油-气-水H相混输 过程中水合物的聚积，仍是本领域亟待解决的问题之一。
【发明内容】
[0007] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种双子季馈盐类防聚剂及其合成 方法。该防聚剂能够有效防止水合物的聚积。
[0008] 本发明的目的还在于提供一种利用该防聚剂抑制油-气-水H相混输过程中水合 物聚积的方法。该抑制水合物聚积的方法能够有效解决油-气-水多相混输管线的流动安 全保障问题。
[0009] 为达到上述目的，本发明提供一种双子季馈盐类防聚剂。该防聚剂的结构如式I 所示，
【权利要求】
1. 一种双子季铵盐类防聚剂，该防聚剂的结构如式I所示，
其中，R1为C5-C3tl直链或支链烷基， R2为H或者C1-Cltl的直链或支链烷基， X-为 F_、Cl_、Br_ 或 Γ。
2. -种权利要求1所述的双子季铵盐类防聚剂的合成方法，其包括以下步骤： 步骤（1):使（CH3)2NCH2C00R2与环氧氯丙烷进行反应，得到
步骤（2):使步骤⑴制备得到的
与 Rl-NH2进行反应，得到所述的双子季铵盐类防聚剂； 其中，R1为C5-C3tl直链或支链烷基， R2为H或者C1-Cltl的直链或支链烷基， X-为 F_、Cl_、Br_ 或 Γ。
3. 如权利要求2所述的合成方法，其中，步骤（1)在室温到50°C、pH值4-6的条件下 进行；步骤（2)在60°C -90°C、pH值8-10的条件下进行。
4. 如权利要求2所述的合成方法,其中，所沭（CH丄NOiCOOR2与所沭环氧氯丙烷的用 量的摩尔比为1:2-1:4 ;所述
与所述Rl- NH2的用量的摩尔比为1:1。
5. 如权利要求2所述的合成方法，其中，步骤（1)与步骤（2)得到的产物均采用重结晶 的方法进行提纯。
6. -种抑制油-气-水三相混输过程中水合物聚积的方法，其包括将权利要求1所述 的双子季铵盐类防聚剂与油-气-水三相混合的步骤。
7. 如权利要求6所述的方法，其中，在所述油-气-水三相中，以油-水两相的总体积 为基准，水的体积含量不高于50%。
8. 如权利要求6或7所述的方法，其中，所述双子季铵盐类防聚剂的用量为油-气-水 三相中水的质量的1. 0-10. 〇% ;优选地，所述双子季铵盐类防聚剂的用量为油-气-水三 相中水的质量的2. 0-5. Ο%。
9. 如权利要求6所述的方法，其中，所述油-气-水三相混输的温度为0-20°C，压力为 0. 5~20, OMPa0
10. 如权利要求6所述的方法，其中，将所述的双子季铵盐类防聚剂与油-气-水三相 混合的步骤具体包括：将所述双子季铵盐类防聚剂先加入到油相中，然后将已加入双子季 铵盐类防聚剂的油相与水相和气相混合。
【文档编号】C07C227/16GK104262184SQ201410424278
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】孙长宇, 陈光进, 李实 , 陈俊, 闫柯乐, 张可, 李楠, 李文志 申请人:中国石油天然气股份有限公司