一种乳液生产反应装置及其使用方法与流程

1.本发明属于油田开采技术领域，具体来说涉及一种乳液生产反应装置及其使用方法。


背景技术：

2.海上油田多采用注水开发方式，由于储层渗透率及油水粘度的差异，含水上升是油田开发过程中的主要开发矛盾之一。调剖调驱技术能够有效改善水驱效果，降低油井含水，已经在海上油田推广应用，而聚合物冻胶是最成熟应用最广泛的调驱剂。
3.海上平台作业空间受限，常规干粉聚合物施工设备占用平台空间大，很难获得作业窗口，已经逐渐被乳液聚合物替代。由于乳液聚合物可实现平台在线注入，施工占用平台面积小，具有非常明显的技术优势，未来推广应用空间巨大。
4.由于乳液聚合物生产技术仍不成熟，目前市场上主流产品的有效含量均在25％～35％之间，难以满足海上油田现场应用要求，其主要原因为乳液聚合物聚合反应过程中的反应温度难以控制。本发明创新开发的乳液聚合物生产反应装置及使用方法，能够有效控制聚合反应温度在合理范围内，从而使乳液聚合物产品有效含量提升至45％以上，满足海上油田调驱使用要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种乳液生产反应装置及其使用方法。本发明能够有效控制乳液聚合物生产过程中聚合反应温度在合理范围内，从而使乳液聚合物产品有效含量提升至45％以上，满足海上油田调驱使用要求。
6.本发明是通过以下技术方案实现的：
7.一种乳液生产反应装置，包括原料预混系统、乳液反应系统以及循环冷却系统。
8.其中，原料预混系统主要由原料储罐、离心泵和预混罐组成，通过离心泵提供动力，将乳液反应所需的原料单体、白油等，泵入至预混罐中，借助预混罐中的搅拌装置，完成原料的分散溶解，为合成反应做好物质准备。
9.乳液反应系统由两个相同的反应釜组成，反应釜内安装有多个温度和液位传感器，监测反应釜内反应情况。
10.同时，使用管线，两个反应釜分别与原料预混系统连接，通过阀门控制进液、出液，使两个反应釜同时开展乳液聚合反应，提高反应生产效率。
11.由于聚合反应过程会不断放热，为了合理控制反应速率，保证乳液生产质量及安全，必须合理控制反应温度，配备循环冷却系统。
12.循环冷却系统由内、外两套水循环系统组成。其中，内循环水系统中工作液温度在零下25～15℃之间，外循环水系统中工作液温度为常温，通过内、外两套水循环系统单独开启或者同时开启，从而控制聚合反应温度在合理温度范围内，保证合成反应安全平稳进行。
13.所述原料预混系统由2个原料储罐组成，分别存储水相原料和油相原料，并在储罐
底部连接1台离心泵；
14.所述水相原料储罐通过管线连接至预混罐，油相原料储罐通过管线连接至乳液反应系统；
15.所述预混罐内部设置有搅拌叶片，通过上部电机连接传动轴，带动搅拌叶片旋转，完成水相原料的分散溶解；
16.所述预混罐设计有外部环空，环空空间通过管线与外循环水系统连通，利用阀门控制外循环水的开启、关闭，保证预混过程中温度安全可控；
17.所述油相原料通过离心泵，提前泵入反应系统，乳化备用。
18.所述乳液反应系统由两个相同的反应釜组成，通过管线，分别与原料预混系统连接，利用阀门控制进液、出液，使两个反应釜可同时开展乳液聚合反应，提高反应生产效率；
19.所述反应釜内上、中、下部各安装一个温度传感器，实时监控反应温度的变化情况；
20.所述反应釜内部安装液位计，实时监控反应溶液液位变化情况；
21.所述反应釜内部设置有搅拌叶片，通过上部电机连接传动轴，带动搅拌叶片旋转，使反应溶液形成旋涡，利于反应过程的散热及聚合反应后乳液聚合物分子量的控制。
22.由于聚合反应过程会不断放热，为了合理控制反应速率，保证乳液生产质量及安全，必须合理控制反应温度，配备循环冷却系统；
23.所述循环冷却系统由内、外两套水循环系统组成。其中，内循环水系统中工作液温度在零下25～15℃之间，外循环水系统中工作液温度为常温；
24.所述内、外两套水循环系统可单独开启或者同时开启，从而控制聚合反应温度在合理温度范围内，保证合成反应安全平稳进行；
25.所述内循环水系统由分布在反应釜内部的螺旋管组成，可加大与反应溶液的接触面积，保证降温效果；
26.所述内循环水系统中工作液为低凝点水溶液，内壁需做防腐蚀处理；
27.外循环水系统由分布在反应釜外部的环空组成，工作液为常温自来水。
28.一种乳液生产反应装置的使用方法，包括如下步骤：
29.(1)将预混罐、反应釜和管线清洗干净，其它与药剂接触的容器和管线须用蒸馏水进行清洗干净，投料溶解；
30.(2)调ph，向预混罐中加入水相原料，调节ph值至7，控制温度室温；
31.(3)在搅拌条件下，加入白油至反应釜，加乳化剂，开启乳化泵，乳化；
32.(4)在搅拌条件下，将溶解后的水相原料转移至反应釜，加入引发剂，同时打开内/外循环水系统，控制温度在85℃以内；
33.(5)恒温反应完毕，冷却至室温，加入转向剂，转化反应2小时；
34.(6)过滤物料，形成产品。
35.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
36.本发明创新开发的乳液聚合物生产反应装置及使用方法，能够有效控制聚合反应温度在合理范围内，从而使乳液聚合物产品有效含量提升至45％以上，满足海上油田调驱使用要求。
附图说明
37.图1是乳液生产反应装置示意图；
38.其中，101-原料储罐；102-阀门；103-离心泵；104-阀门；105-阀门；106-电动机；108-液位计；109-温度传感器；110-阀门；111-搅拌叶片；112-阀门；113-阀门；114-离心泵；115-阀门；116-原料储罐；117-阀门；118-离心泵；119-阀门；120-预混罐；201-反应釜；202-反应釜；203-阀门；204-电机；205-阀门；206-液位计；207-温度传感器；208-内循环水系统螺旋管；209-搅拌叶片；210-阀门；211-阀门；212-液位计；213-温度传感器；214-搅拌叶片；215-内循环水系统螺旋管；216-电机；217-阀门；218-阀门。
39.对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
40.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
41.如图1所示，本发明提供的一种乳液生产反应装置及其使用方法，本装置包括原料预混系统、乳液反应系统以及循环冷却系统。
42.原料预混系统由2个原料储罐101和116组成，分别存储水相原料和油相原料，并在储罐底部分别连接1台离心泵103和118；
43.水相原料储罐101通过管线连接至预混罐120，油相原料储罐116通过管线连接至反应釜201和202；
44.预混罐120内部设置有搅拌叶片111，通过上部电机106连接传动轴，带动搅拌叶片111旋转，完成水相原料的分散溶解；
45.预混罐设计有外部环空，环空空间通过管线与外循环水系统连通，利用阀门112、113、210、211、217和218控制外循环水的开启、关闭，保证预混过程中温度安全可控；
46.油相原料通过离心泵118，提前泵入反应釜，乳化备用。
47.乳液反应系统由两个相同的反应釜201和202组成，通过管线，分别与原料预混系统连接，利用阀门控制进液、出液，使两个反应釜可同时开展乳液聚合反应，提高反应生产效率；
48.反应釜内部安装温度传感器207和213，实时监控反应温度的变化情况；
49.反应釜内部安装液位计206和212，实时监控反应溶液液位变化情况；
50.反应釜201和202内部设置有搅拌叶片209和214，通过上部电机205和216连接传动轴，带动搅拌叶片209和214旋转，使反应溶液形成旋涡，利于反应过程的散热及聚合反应后乳液聚合物分子量的控制。
51.由于聚合反应过程会不断放热，为了合理控制反应速率，保证乳液生产质量及安全，必须合理控制反应温度，配备循环冷却系统；
52.循环冷却系统由内、外两套水循环系统组成。其中，内循环水系统中工作液温度在零下25～15℃之间，外循环水系统中工作液温度为常温；
53.内、外两套水循环系统可单独开启或者同时开启，从而控制聚合反应温度在合理温度范围内，保证合成反应安全平稳进行；
54.内循环水系统由分布在反应釜内部的螺旋管208和214组成，可加大与反应溶液的接触面积，保证降温效果；
55.内循环水系统中工作液为低凝点水溶液，内壁需做防腐蚀处理；
56.外循环水系统由分布在反应釜外部的环空组成，工作液为常温自来水。
57.基于上述反应装置，本发明还提供了一种乳液生产反应装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：
58.(1)将预混罐120、反应釜201、202和管线清洗干净，其它与药剂接触的容器和管线须用蒸馏水进行清洗干净，投料溶解；
59.(2)调ph，向预混罐120中加入水相原料，调节ph值至7，控制温度室温；
60.(3)在搅拌条件下，加入白油至反应釜201和202，加乳化剂，开启乳化泵，乳化；
61.(4)在搅拌条件下，将溶解后的水相原料转移至反应釜201和202，加入引发剂，同时打开内/外循环水系统，控制温度在85℃以内；
62.(5)恒温反应完毕，冷却至室温，加入转向剂，转化反应2小时；
63.(6)过滤物料，形成产品。
64.实施例1
65.采用本发明，按照上述合成生产步骤，开展a型乳液聚合物合成生产：(1)将预混罐、反应釜和管线清洗干净，其它与药剂接触的容器和管线用蒸馏水清洗干净，使电导率小于10μs/cm；(2)使用离心泵，向预混罐中加入200kg水，200kg单体a，200kg单体b，开启搅拌电机106，加入少量氢氧化钠调节ph值至7；(3)打开外循环水系统，开启阀门112和113，控制温度不高于30℃；(4)打开搅拌电机204，通过离心泵118，加入150kg白油至反应釜201；(5)通过离心泵114将溶解后的水相原料转移至反应釜201；(6)加乳化剂c适量，搅拌至乳化完全；(7)开启内、外双循环冷却系统，打开阀门203、204、210和211；(8)在搅拌条件下，加入少量引发剂d，控制反应温度在85℃以内；(9)重复步骤2～3，后续步骤转移至反应釜202进行，使两个反应釜同时进行合成生产；(10)反应完毕，冷却至室温，加入转向剂e，转化反应2～3小时；(11)过滤物料，形成产品。
66.实施例2
67.采用本发明，按照上述合成生产步骤，开展b型乳液聚合物合成生产：(1)将预混罐、反应釜和管线清洗干净，其它与药剂接触的容器和管线用蒸馏水清洗干净，使电导率小于10μs/cm；(2)使用离心泵，向预混罐中加入200kg水，300kg单体f，100kg单体g，开启搅拌电机106，加入少量氢氧化钠调节ph值至7；(3)打开外循环水系统，开启阀门112和113，控制温度不高于30℃；(4)打开搅拌电机204，通过离心泵118，加入150kg白油至反应釜201；(5)通过离心泵114将溶解后的水相原料转移至反应釜201；(6)加乳化剂h适量，搅拌至乳化完全；(7)开启内、外双循环冷却系统，打开阀门203、204、210和211；(8)在搅拌条件下，加入少量引发剂i，控制反应温度在85℃以内；(9)重复步骤2～3，后续步骤转移至反应釜202进行，使两个反应釜同时进行合成生产；(10)反应完毕，冷却至室温，加入转向剂j，转化反应2～3小时；(11)过滤物料，形成产品。
68.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
69.本发明创新开发的乳液聚合物生产反应装置及使用方法，能够有效控制聚合反应温度在合理范围内，从而使乳液聚合物产品有效含量提升至45％以上，满足海上油田调驱
使用要求。
70.以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明思和原则的前提下作出的等同变化与修改，均应属于发明保护的范围。