本發(fā)明涉及一種氣體水合物防聚劑，特指一種含葡萄糖、木質(zhì)素胺以及聚羧酸鹽的復(fù)合型氣體水合物防聚劑，屬于石油工程技術(shù)領(lǐng)域，也可用于其它水合物應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

水合物是由水和客體分子在低溫和高壓的條件下形成的非化學(xué)計(jì)量性類冰狀晶體。在高壓低溫的條件下，水合物易在油氣集輸管線中形成，生長(zhǎng)，造成管道堵塞，發(fā)生輸送事故，給石油與天然氣工業(yè)帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。水合物風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)是防治水合物的新手段，通過(guò)添加防聚劑使水合物管道中以漿體的形式輸送，既解決了水合物堵塞管道的問題，又沿襲了水合物蓄能密度大的優(yōu)勢(shì)，更加安全高效地運(yùn)輸水合物。目前的防聚劑大都具有毒性，生物降解性差，價(jià)格昂貴，防具效果不明顯等特點(diǎn)。因此，開發(fā)新型高效環(huán)保的氣體水合物防聚劑則顯得尤為重要。

葡萄糖是一種碳水化合物，其分子式為c6h12o6，廣泛存在于自然界中。葡萄糖作為多羥基的極性化合物，分子上的羥基會(huì)與水分子以氫鍵相連接，使自由水成為結(jié)合水，從而體系中水的活度下降；同時(shí)，葡萄糖的存在能使體系的密度增大，分子間的空隙減小，阻礙了氣體分子的傳質(zhì)過(guò)程，使得氣體分子進(jìn)入并穩(wěn)定水分子形成的孔穴這一過(guò)程受阻，從而阻礙水合物的生成，起到抑制作用。

木質(zhì)素胺屬于陰離子型分散劑，價(jià)格低廉，無(wú)毒，能夠增強(qiáng)水合物顆粒表面的靜電斥力，使得水合物顆粒分散于水介質(zhì)中，從而不發(fā)生聚集。聚羧酸鹽是一種人工合成的親水性高分子，生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)都不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，并且聚羧酸鹽能夠在水合物顆粒表面一層物質(zhì)，在水合物表面有效吸附，其帶有的長(zhǎng)側(cè)鏈能夠發(fā)揮空間位阻作用，既提高漿液流動(dòng)性，也使得形成的水合物漿液具有更高的穩(wěn)定性。

綜上所述，將葡萄糖、木質(zhì)素胺以及聚羧酸鹽進(jìn)行復(fù)配，能在阻礙水合物生成的同時(shí)起到防止水合物聚團(tuán)的作用，使得水合物以漿液狀態(tài)穩(wěn)定流動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種葡萄糖、木質(zhì)素胺以及聚羧酸鹽復(fù)配的水合物防聚劑制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種復(fù)合型氣體水合物防聚劑，其特征在于，所述復(fù)合型氣體水合物防聚劑中含有質(zhì)量濃度為5-25％的葡萄糖、1％-5％的木質(zhì)素胺和1％-5％聚羧酸鹽，其余為蒸餾水，將組分在20-30℃下混合并攪拌3-5分鐘，即得到所述的復(fù)合型防聚劑。

本發(fā)明采用的制備裝置包括高壓氣瓶、可視化高壓反應(yīng)釜、閥門與管線、低溫恒溫槽、壓力傳感器、精密壓力表、真空泵和數(shù)據(jù)采集儀。以高壓氣瓶作為氣源，經(jīng)減壓閥調(diào)到適當(dāng)壓力。可視化高壓反應(yīng)釜?dú)怏w進(jìn)出口外接真空泵、壓力傳感器、精密壓力表、放空閥以及連接氣瓶的管線。真空泵用于實(shí)驗(yàn)前抽出可視化高壓反應(yīng)釜內(nèi)空氣，壓力傳感器用于測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)氣體壓力變化，壓力表用于觀察進(jìn)氣時(shí)管線壓力，放空閥用于排放釜內(nèi)氣體。整個(gè)可視化高壓反應(yīng)釜浸入低溫恒溫槽內(nèi)的冷媒中，由恒溫槽底部的加熱/冷卻盤管給冷媒升溫或降溫進(jìn)而控制釜體溫度。該設(shè)備最高工作壓力設(shè)計(jì)為10mpa，工作溫度范圍為-10-90℃

制備步驟如下：

1)在蒸餾水中加入葡萄糖、木質(zhì)素胺以及聚羧酸鹽，在20-30℃下混合并攪拌3-5分鐘配制不同濃度的復(fù)合型防聚劑，使得葡萄糖質(zhì)量濃度為5-25％，木質(zhì)素胺質(zhì)量濃度為1％-5％，聚羧酸鹽質(zhì)量濃度為1％-5％。

2)用真空泵將可視化高壓反應(yīng)釜、管線系統(tǒng)抽真空，抽真空時(shí)間40-50分鐘。

3)將配制好的不同濃度的復(fù)合型防聚劑加入反應(yīng)釜，攪拌3-5分鐘，并先預(yù)冷到2℃。

4)打開控制閥，把高壓實(shí)驗(yàn)氣體充入反應(yīng)釜，通過(guò)調(diào)壓閥將反應(yīng)系統(tǒng)壓力維持在實(shí)驗(yàn)所需的壓力3mpa。

5)設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度2℃，啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的溫度控制系統(tǒng)。利用恒溫水浴對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行冷卻，直到反應(yīng)釜中的溫度達(dá)到設(shè)定溫度。

6)進(jìn)行水合物生成實(shí)驗(yàn)。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，葡萄糖、木質(zhì)素胺以及聚羧酸鹽用精度為0.1mg的tg328a型電光分析天平稱取。通過(guò)計(jì)算機(jī)可以實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖像。

本發(fā)明的有益效果：

1)水合物防聚作用效果好

木質(zhì)素胺通過(guò)靜電斥力分散作用能使水合物分散于水溶液中不發(fā)生團(tuán)聚。聚羧酸鹽利用長(zhǎng)鏈起到空間位阻作用使水合物漿液具有良好流動(dòng)性的同時(shí)具備穩(wěn)定性。這兩種物質(zhì)與葡萄糖復(fù)合既能抑制水合物生成又能形成穩(wěn)定的水合物漿液，具有良好的防聚作用。

2)應(yīng)用廣泛

可在氣體水合物儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)和水合物堵塞防治等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。更有利于實(shí)現(xiàn)水合物風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)。

3)經(jīng)濟(jì)環(huán)保

本發(fā)明的高效復(fù)合型防聚劑的組分均具有無(wú)毒、無(wú)污染、制備容易、成本低、可回收的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為水合物實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中1高壓氣瓶；2可視化高壓反應(yīng)釜、3低溫恒溫槽、4壓力傳感器、5精密壓力表、6真空泵、7數(shù)據(jù)采集儀、8計(jì)算機(jī)、9減壓閥、10熱電阻、11加熱/制冷盤管、12放空閥。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不僅限于此。

本發(fā)明采用的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，由高壓氣瓶1；可視化高壓反應(yīng)釜2、低溫恒溫槽3、壓力傳感器4、精密壓力表5、真空泵6、數(shù)據(jù)采集儀7、計(jì)算機(jī)8、減壓閥9、熱電阻10、加熱/制冷盤管11、放空閥12等組成。以高壓氣瓶1作為氣源，經(jīng)減壓閥9調(diào)到適當(dāng)壓力?？梢暬邏悍磻?yīng)釜2氣體進(jìn)出口外接真空泵6、壓力傳感器4、精密壓力表5、放空閥12以及連接高壓氣瓶1的管線。真空泵6用于實(shí)驗(yàn)前抽出可視化高壓反應(yīng)釜2內(nèi)空氣，壓力傳感器4用于測(cè)量可視化高壓反應(yīng)釜2內(nèi)氣體壓力變化，精密壓力表5用于觀察進(jìn)氣時(shí)管線壓力，放空閥12用于排放可視化高壓反應(yīng)釜2內(nèi)氣體。兩個(gè)溫度測(cè)量孔可插入長(zhǎng)短不一的兩個(gè)pt-100熱電阻，分別用于測(cè)量可視化高壓反應(yīng)釜2內(nèi)液相和氣相的溫度。整個(gè)可視化高壓反應(yīng)釜2浸入低溫恒溫槽3內(nèi)的冷媒中，由低溫恒溫槽3底部的加熱/冷卻盤管11給冷媒升溫或降溫進(jìn)而控制釜體溫度。由數(shù)據(jù)采集儀7和計(jì)算機(jī)8采集數(shù)據(jù)并監(jiān)測(cè)可視化高壓反應(yīng)釜2內(nèi)水合物形成狀況。該設(shè)備最高工作壓力設(shè)計(jì)為10mpa，工作溫度范圍為-10-90℃，具體制備過(guò)程：

1)將質(zhì)量百分含量為5-25％葡萄糖、1％-5％木質(zhì)素胺以及1％-5％聚羧酸鹽與蒸餾水混合，配制不同濃度的復(fù)合型防聚劑水溶液。

2)用真空泵將可視化高壓反應(yīng)釜、管線系統(tǒng)抽真空，抽真空時(shí)間40-50分鐘。

3)為盡可能排除可視化高壓反應(yīng)釜和管線系統(tǒng)中的空氣，用實(shí)驗(yàn)氣體對(duì)其置換兩次，然后再抽真空。

4)將配制好的不同濃度的復(fù)合防聚劑注入反應(yīng)釜，攪拌3-5分鐘，并先預(yù)冷到2℃。

5)通過(guò)氣瓶將高壓實(shí)驗(yàn)氣體充入可視化高壓反應(yīng)釜，通過(guò)減壓閥將反應(yīng)系統(tǒng)壓力維持在實(shí)驗(yàn)所需的壓力。

6)設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度，啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的溫度控制系統(tǒng)。利用加熱/冷卻盤管11對(duì)可視化高壓反應(yīng)釜進(jìn)行冷卻，直到反應(yīng)釜中的溫度達(dá)到設(shè)定溫度。

7)進(jìn)行水合物形成實(shí)驗(yàn)。

實(shí)施例：

本實(shí)施例采用復(fù)合型水合物防聚劑，其組成為：一定質(zhì)量的蒸餾水，5％-25％的葡萄糖、1％-5％的木質(zhì)素胺以及1％-5％的聚羧酸鹽。實(shí)驗(yàn)步驟同上。co2水合物生成平衡條件：溫度為2℃，壓力為3mpa。

表1復(fù)合型防聚劑組分濃度

本實(shí)施例采用可視化高壓反應(yīng)釜進(jìn)行防聚性能評(píng)價(jià)，水合物防聚劑可有效阻止氣體水合物聚集結(jié)塊時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：在實(shí)驗(yàn)溫度和壓力條件下，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中形成的水合物形成微顆粒狀，體系呈漿態(tài)分布，并未發(fā)生聚積結(jié)塊，反應(yīng)釜中的攪拌裝置可穩(wěn)定攪拌，在生成水合物后停止攪拌，在2小時(shí)后開啟攪拌，水合物沒有結(jié)塊，這表明生成的水合物穩(wěn)定性好，在擾動(dòng)較小或停止攪拌時(shí)均不會(huì)結(jié)塊而導(dǎo)致堵塞管路，本實(shí)施例提供的復(fù)合型水合物防聚劑在氣-水混輸體系中時(shí)具有良好的防聚效果。

實(shí)施例1：

制備一定質(zhì)量濃度的復(fù)合型防聚劑，取200g蒸餾水，加入5％的葡萄糖、1％的木質(zhì)素胺以及1％的聚羧酸鹽；混合后得到所需濃度的防聚劑。將該防聚劑注入可視化高壓反應(yīng)釜中，攪拌3-5min，設(shè)定水浴溫度為2℃，預(yù)冷5min。通入co2氣體，實(shí)驗(yàn)步驟同上。

在本實(shí)施例的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，水合物形成微顆粒狀，體系呈漿態(tài)分布，連續(xù)運(yùn)行沒有出現(xiàn)水合物聚積結(jié)塊堵塞的現(xiàn)象，反應(yīng)釜中的攪拌裝置可穩(wěn)定攪拌，停止攪拌2h后可順利重啟，水合物顆粒重新分散，并未發(fā)生聚積結(jié)塊，這表明生成的水合物穩(wěn)定性好，在擾動(dòng)較小或停止攪拌時(shí)均不會(huì)結(jié)塊而導(dǎo)致堵塞管路，從而說(shuō)明本實(shí)施例提供的復(fù)合型水合物防聚劑具有良好的防聚效果。

實(shí)施例2：

制備一定質(zhì)量濃度的復(fù)合型防聚劑，取200g蒸餾水，加入質(zhì)量10％的葡萄糖、2％的木質(zhì)素胺以及2％的聚羧酸鹽；混合后得到所需濃度的防聚劑。將該防聚劑注入可視化高壓反應(yīng)釜中，攪拌3-5min，設(shè)定水浴溫度為2℃，預(yù)冷5min。通入co2氣體，實(shí)驗(yàn)步驟同上。

在本實(shí)施例的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，水合物形成微顆粒狀，體系呈漿態(tài)分布，連續(xù)運(yùn)行沒有出現(xiàn)水合物聚積結(jié)塊堵塞的現(xiàn)象，反應(yīng)釜中的攪拌裝置可穩(wěn)定攪拌，停止攪拌2h后可順利重啟，水合物顆粒重新分散，并未發(fā)生聚積結(jié)塊，這表明生成的水合物穩(wěn)定性好，在擾動(dòng)較小或停止攪拌時(shí)均不會(huì)結(jié)塊而導(dǎo)致堵塞管路，從而說(shuō)明本實(shí)施例提供的復(fù)合型水合物防聚劑具有良好的防聚效果。

實(shí)施例3：

制備一定質(zhì)量濃度的復(fù)合型防聚劑，取200g蒸餾水，加入15％的葡萄糖、3％的木質(zhì)素胺以及3％的聚羧酸鹽；混合后得到所需濃度的防聚劑。將該防聚劑注入可視化高壓反應(yīng)釜中，攪拌3-5min，設(shè)定水浴溫度為2℃，預(yù)冷5min。通入co2氣體，實(shí)驗(yàn)步驟同上。

在本實(shí)施例的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，水合物形成微顆粒狀，體系呈漿態(tài)分布，連續(xù)運(yùn)行沒有出現(xiàn)水合物聚積結(jié)塊堵塞的現(xiàn)象，反應(yīng)釜中的攪拌裝置可穩(wěn)定攪拌，停止攪拌2h后可順利重啟，水合物顆粒重新分散，并未發(fā)生聚積結(jié)塊，這表明生成的水合物穩(wěn)定性好，在擾動(dòng)較小或停止攪拌時(shí)均不會(huì)結(jié)塊而導(dǎo)致堵塞管路，從而說(shuō)明本實(shí)施例提供的復(fù)合型水合物防聚劑具有良好的防聚效果。

實(shí)施例4：

制備一定質(zhì)量濃度的復(fù)合型防聚劑，取200g蒸餾水，加入20％的葡萄糖、4％的木質(zhì)素胺以及4％的聚羧酸鹽；混合后得到所需濃度的防聚劑。將該防聚劑注入可視化高壓反應(yīng)釜中，攪拌3-5min，設(shè)定水浴溫度為2℃，預(yù)冷5min。通入co2氣體，實(shí)驗(yàn)步驟同上。

在本實(shí)施例的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，水合物形成微顆粒狀，體系呈漿態(tài)分布，連續(xù)運(yùn)行沒有出現(xiàn)水合物聚積結(jié)塊堵塞的現(xiàn)象，反應(yīng)釜中的攪拌裝置可穩(wěn)定攪拌，停止攪拌2h后可順利重啟，水合物顆粒重新分散，并未發(fā)生聚積結(jié)塊，這表明生成的水合物穩(wěn)定性好，在擾動(dòng)較小或停止攪拌時(shí)均不會(huì)結(jié)塊而導(dǎo)致堵塞管路，從而說(shuō)明本實(shí)施例提供的復(fù)合型水合物防聚劑具有良好的防聚效果。

實(shí)施例5：

制備一定質(zhì)量濃度的復(fù)合型防聚劑，取200g蒸餾水，加入25％的葡萄糖、5％的木質(zhì)素胺以及5％的聚羧酸鹽；混合后得到所需濃度的防聚劑。將該防聚劑注入可視化高壓反應(yīng)釜中，攪拌3-5min，設(shè)定水浴溫度為2℃，預(yù)冷5min。通入co2氣體，實(shí)驗(yàn)步驟同上。

在本實(shí)施例的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，水合物形成微顆粒狀，體系呈漿態(tài)分布，連續(xù)運(yùn)行沒有出現(xiàn)水合物聚積結(jié)塊堵塞的現(xiàn)象，反應(yīng)釜中的攪拌裝置可穩(wěn)定攪拌，停止攪拌2h后可順利重啟，水合物顆粒重新分散，并未發(fā)生聚積結(jié)塊，這表明生成的水合物穩(wěn)定性好，在擾動(dòng)較小或停止攪拌時(shí)均不會(huì)結(jié)塊而導(dǎo)致堵塞管路，從而說(shuō)明本實(shí)施例提供的復(fù)合型水合物防聚劑具有良好的防聚效果。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的一種含葡萄糖、木質(zhì)素胺和聚羧酸鹽復(fù)合型水合物防聚劑的應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)化學(xué)劑用量大，成本高，對(duì)環(huán)境及人體有害等缺點(diǎn)，具有經(jīng)濟(jì)高效，用量低，無(wú)毒無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。該防聚劑可以不僅能夠抑制水合物的生成，且能有效的控制水合物保持流動(dòng)狀態(tài)，使水合物以漿液形式存在，確保在氣-水混輸體系中水合物顆粒以小顆粒存在于管道中，不發(fā)生聚集結(jié)塊，有效避免含水率高時(shí)可能出現(xiàn)的水合物堵塞管道的發(fā)生，更有利于實(shí)現(xiàn)水合物風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)和油氣管道輸送的安全保障。