无磷阻垢剂的合成及其性能评价

Vol.28No.4

Apr.2012

赤峰学院学报（自然科学版）Journal of Chifeng University （Natural Science Edition ）第28卷第4期（下）

2012年4月结垢是油田产出水过程中遇到的常见问题之一.目前，预防结垢最常用的方法之一是投加阻垢剂.阻垢剂作为油田高含水期广泛使用的水处理剂，具有低成本，见效快等优点，还可以有效的保护油井井筒及地面集输系统.含磷阻垢剂的阻垢效果比较好，尤其是对碳酸钙的阻垢效果极佳，是近年来国内外油田主要使用的阻垢剂产品.但是，磷的排放会给环境带来很大的危害，阻垢剂投入使用后，其水解所产生的磷化合物会造成水体的富营养化，使菌藻等水体植物大量繁殖，形成赤潮，导致水生生物死亡，饮用水水源恶化.给人类环境带来不可忽视的危害.随着人类对环境重视程度的提高、水资源的保护和节约力度的加大，以及环保法规的日益严格，低磷、无磷阻垢剂的开发已成为国内外水处理剂研制方面的热点课题.

本文在不引入磷的条件下，根据阻垢剂结构与性能的关系，用顺丁烯二酸酐、丙烯酸、2—丙烯酰胺—2—甲基丙磺酸、丙烯酰胺为原料，在过氧化氢引发剂引发聚合反应的条件下合成了一种无磷且对油田常见垢盐有良好阻垢性能的阻垢剂.1无磷阻垢剂的合成

1.1

实验试剂

顺丁烯二酸酐（分析纯）；丙烯酰胺（工业级）；

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（工业级）；烯丙基磺酸钠（工业级）；丙烯酸（工业级）；双氧水（分析纯）；过硫酸钾（分析纯）.1.2实验仪器及装置

85—2型恒温磁力搅拌器；电接点温度计；三

口烧瓶；恒压漏斗；冷凝管；移液管；FA1004上皿电子天平（0.1mg ）.1.3

阻垢剂的合成方法

将配有温度计、

恒压滴液漏斗和回流装置的三口烧瓶固定在恒温磁力搅拌器上，在三口瓶中加入一定比例的蒸馏水、顺丁烯二酸酐和磺酸类单体，待所有固体完全溶解后加入丙烯酸.在该聚合体系升至一定温度后，在搅拌的条件下开启恒压滴液漏斗滴加引发剂，进行共聚反应.根据烧瓶中溶液的多少来调节滴加引发剂的速度.使引发剂的滴加时间在1h 左右.引发剂滴加完毕后，

在该温度下继续搅拌一定时间，使聚合反应完全.待反应结束后，冷却至室温，产物为淡黄色或无色的液体.2阻垢剂阻垢性能的评价

2.1

阻垢剂加量

评价条件：温度：

70℃，溶液：7，阻垢时间：5h ，阻垢结果如图1.

根据图1的结果可知，要达到理想的阻垢效果，阻垢剂加量应达到一定值.图1显示，当其加量为25mg/L 时，

阻垢剂的阻垢率已经达到90%以上，在达到一定浓度后，阻垢率趋于平稳，其阻垢性能

无磷阻垢剂的合成及其性能评价

冷曼希,冉

飞

（西南石油大学，四川

南充637001）

摘要：针对油田生产过程中含磷阻垢剂的添加对环境的危害，本文以顺丁烯二酸酐、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、

丙烯酰胺为原料，在过氧化氢引发剂引发聚合反应的条件下合成了一种无磷且对油田常见垢盐有良好阻垢性能的阻垢剂.并考察了阻垢剂加量、温度、防垢时间、体系pH 值及成垢离子浓度对防垢性能的影响.结果表明，在80℃下，防垢时间为15h 时防垢率在90%以上，

100℃下防垢率仍可达85%以上.

关键词：阻垢剂；无磷；阻垢性能；性能评价中图分类号：TQ085+412

文献标识码：A

文章编号：1673-260X （2012）04-0206-02

206--

不再随着阻垢剂使用量的增加而增大.所以，阻垢剂得最佳加量为25mg/L.2.2反应温度

评价条件：溶液pH 值：7，阻垢剂加量：25mg/L ，阻垢时间：5h ，阻垢结果如图2.

从图2可以看出，在100℃以下，温度对阻垢剂的影响不是很大，阻垢剂的阻垢率一直在85%以上.当温度超过100℃后，阻垢剂的阻垢率开始下降.所以，阻垢剂的适宜温度应低于100℃.

2.3

反应时间

评价条件：溶液pH 值：7，阻垢剂加量：25mg/L ，温度：70℃，阻垢结果如图3.

从图3可见，在阻垢时间小于9小时时，阻垢剂的阻垢率并无多大变化，当阻垢时间大于9小时后，阻垢剂的阻垢率随时间的增加有所降低，降低值不大，阻垢率均在90%以上，并且降低到一定程度后保持不变，由此可见，阻垢剂能长时间起阻垢作用.2.4

体系pH 值

评价条件：溶液温度：70℃，阻垢剂加量：25mg/L ，阻垢时间：5h ，阻垢结果如图4.

根据图4可以看出，阻垢率也受体系pH 的影响，当体系pH 值小于9时，阻垢率达90%以上.由此可知，阻垢剂的适宜pH 值应小于9.2.5

不同成垢离子浓度

评价条件：溶液pH 值：7，温度：70℃，阻垢时间：5h ，阻垢结果如图5.

从图5可以看出，在Ca 2+浓度为3200mg/L 的结垢体系中，阻垢剂对碳酸钙结垢的抑制能力在25mg/L 就有较好的效果.在Ca 2+浓度较高的结垢体系中，当阻垢剂的加量达到120mg/L 时，也有较好的阻垢效果.在本实验研究测试条件下三种结垢体系中，阻垢剂最优的用量分别为25mg/L ，60mg/L ，120mg/L.3结论

3.1确定了最佳防垢条件：防垢剂加量为25mg/L,

温度为低于100℃，防垢时间为9h ，体系pH 值为

9.

3.2

阻垢剂耐温、耐时间性能好，在70℃以下阻垢18h ，阻垢率可以达到90%以上；当温度达到100℃时，阻垢率仍然接近90%.3.3

对于高浓度成垢离子，阻垢剂仍具有较好的阻垢能力.

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—参考文献：

〔1〕陈大均.油气田应用化学[M].石油工业出版社.

北京，2006.

〔2〕陆柱，方砾虹.新世纪对水处理剂技术的挑战[J].精细化工，19%，11(5)：1~5.

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性能评价.精细石油化工进展,2007,8(2):26~27.〔4〕左景栾，任韶然，等.油田防垢技术研究与应用

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7-13.207--