一种新型星形蜡晶改进剂及其合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可以有效抑制含蜡原油中蜡组分结晶沉积的星形蜡晶改进剂 (P-⑶）及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 石蜡主要是指C20-C40的正构烷烃、少量支链的异构烷烃以及少量的带侧链的环 状烷烃，分子量范围约为260-500g/mol。随着温度的降低，石蜡在原油中的溶解性急剧下 降，长链大分子量的烷烃会首先结晶析出，导致原油粘度明显升高，流动性变差。同时蜡晶 会慢慢沉积在管道璧上，随着厚度的增加，会影响管道的输送能力甚至引起堵塞现象。
[0003] 赌晶改进剂（wax crystal modifier)是油田上比较常用的化学试剂，它可以 改变原油中蜡晶的结晶状态（比如结晶大小和速度），干扰蜡晶形成稳定的三维网状结 构，从而提高原油的低温流动性，有效抑制石蜡在管道壁上结晶沉积。一般蜡晶改进剂 分子由两部分组成：极性部分和非极性部分，其中非极性部分与赌晶结构相似，属于长 链烷烃基团，在降温过程中和石蜡共晶，极性部分则可以改变和阻碍结晶过程。图1为 赌晶改进剂的作用原理（Wei B. Recent advances on mitigating wax problem using polymeric wax crystal modifier[J] · Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. DOIKX 1007/sl3202-014-0146-6)。传统的蜡晶改性剂为直链 聚合物类或者是带有支链的直链聚合物，例如乙烯-醋酸乙烯（蒋庆哲等.乙烯-醋酸 乙烯酯的结构与降凝性能的关系[刀.西南石油学院学报，2006,28 :71-74)，聚（甲基） 丙稀酸酯（Jang Y H, et al. Wax inhibition by comb-like polymers: Support of the incorporation-perturbation mechanism from molecular dynamics simulation[J]. The Journal ofPhysical Chemistry B. 2007, 111:13173-13179)，马来酸酐共聚物 (Deshmukh S, et al. Synthesis ofpolymeric pour point depressants for Nada crude oil (Guiarat, India) and its impact on oil rheology[J]. Fuel Processing Technology. 2008, 89:227-233)和含氮聚合物（张红等.一种含氮聚合物原油降粘剂的合 成及应用[J].华东理工大学学报.2007,33:10-13)等。聚合物的性能与自身结构、原油性 质和蜡的结构有关。
[0004] 为了探索蜡晶改性剂的结构对其性能的影响，并且在现有技术上有所突破。本 发明从分子构型出发，利用环糊精的结构特点，通过大分子酯化反应，将棕榈酸引入 β -环糊精分子中，从而形成一种新型星形结构的蜡晶改性剂。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种新型星形蜡晶改进剂，该蜡晶改进剂具有烷基多支化 的星型空间结构特征，烷基部分能和蜡共晶，阻止蜡晶在同一方向上聚集生长，非极性部分 可以进一步分散蜡晶防止互相粘附增大，从而有效抑制蜡的结晶沉积，填补了现有技术的 空白。
[0006] 本发明的另一个目的在于提供上述星形蜡晶改进剂的合成方法，该方法原理可 靠，操作方便，通过采用乙基二甲基胺丙基碳化二亚胺EDC/4-(二甲氨基）吡啶DMAP催化 体系在常温下以2, 5-二甲基呋喃DMF为介质直接催化大分子之间的酯化反应，合成上述具 有星形结构的蜡晶改进剂，将其用于油田开发及储运中，作为蜡沉积抑制剂和原油流动性 改进剂，具有广阔的应用前景。
[0007] 为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
[0008] 一种新型星形蜡晶改进剂，其分子式为 C[42+n(x+l)]H[70+2nx]〇[35+n] ? 结构如下：
[0009]
【主权项】
1. 一种新型星形蜡晶改进剂，其分子式为C [42+n(x+l)]H[7〇+2nx]〇[35+n] ? 结构如下：
式中 R = CxH2x+1 (X = 12-18) ;n = 3-9。
2. 如权利要求1所述的新型星形蜡晶改进剂的合成方法，依次包括以下步骤： (1) 在常温下，将棕榈酸和β-环糊精分别溶解到2, 5-二甲基呋喃中，搅拌混合均匀， 棕榈酸溶液和β-环糊精溶液的浓度为5-20wt% ; (2) 把乙基二甲基胺丙基碳化二亚胺EDC缓慢加入棕榈酸溶液中形成混合体系，然后 将混合体系密封放置于冰水浴中持续搅拌30min，混合体系中EDC浓度为5-15wt% ; (3) 在混合体系中加入4-(二甲氨基）吡啶DMAP，EDC = DMAP的质量比为5:1-15:1，继 续在冰水浴中搅拌； (4) 将β-环糊精溶液缓慢滴加到上述溶液后密封，均匀升高反应温度至室温，棕榈酸 与β -环糊精的摩尔比为3:1-9:1 ; (5) 反应25-30小时，提纯、分离、真空抽滤后，将产物置于烘箱干燥，得到白色固体，即 为该星形蜡晶改进剂。
【专利摘要】本发明公开了一种新型星形蜡晶改进剂及其合成方法，该星形蜡晶改进剂的分子式为 C[42+n(x+1)]H[70+2nx]O[35+n]，合成如下：（1）将棕榈酸和β-环糊精分别溶解到2,5-二甲基呋喃中；（2）把乙基二甲基胺丙基碳化二亚胺缓慢加入棕榈酸溶液中形成混合体系，密封放置于冰水浴中搅拌；（3）在混合体系中加入4-（二甲氨基）吡啶；（4）将β-环糊精溶液缓慢滴加到上述溶液后密封，均匀升高反应温度至室温；（5）反应25-30小时，提纯、分离、真空抽滤后，将产物置于烘箱干燥。该蜡晶改进剂具有烷基多支化的星型空间结构特征，有效抑制蜡的结晶沉积，其合成方法原理可靠，操作方便，具有广阔的应用前景。
【IPC分类】F17D1-17, C08B37-16
【公开号】CN104861087
【申请号】CN201510240707
【发明人】魏兵, 薛艳
【申请人】西南石油大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月12日