用于動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑的n-聚乙烯基己內(nèi)酰胺溶液的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)合成化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種用于動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑的聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣水合物會(huì)形成一種類似干冰的具有籠型結(jié)構(gòu)的晶體，常常造成管道、閥門和設(shè)備等的堵塞。傳統(tǒng)抑制水合物的方法是通常采用熱力學(xué)方法，即注入甲醇、乙二醇等醇類或加入電解質(zhì)以改變水合物熱力學(xué)平衡條件以控制水合物的生成。但抑制劑用量大、成本高、毒性大且難以回收，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
[0003]聚N-乙烯基己內(nèi)酞胺(PNVCL)是一種具有低臨界溶液溫度(LCST)的溫度敏感性(溫敏性)高聚物，具有生物相容性好和生物毒性小的優(yōu)點(diǎn)，已在醫(yī)學(xué)和藥學(xué)上獲得長期而廣泛的應(yīng)用。近年來作為動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑成為研究的熱點(diǎn)，可以單獨(dú)或與熱力學(xué)抑制劑復(fù)配，大量應(yīng)用在天然氣、油氣井及輸送管道中，具有用量少、高效、對(duì)環(huán)境危害小等特點(diǎn)。
[0004]目前，我們合成聚N-乙烯基己內(nèi)酞胺，是以N-乙烯基己內(nèi)酰胺為單體，以甲醇為溶劑，偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽為引發(fā)劑，65°C攪拌反應(yīng)6h;反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液蒸除溶劑，加入四氫呋喃溶解，然后用正己烷析出，乙醚純化，過濾，干燥，得到白色固體聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺。由于該方法合成聚合物反應(yīng)結(jié)束時(shí)濃度大，使得反應(yīng)體系粘度增大，需經(jīng)過溶解、析出、純化等后處理操作，使得工藝變復(fù)雜，溶劑用量增大，不僅使生產(chǎn)成本提高，還造成環(huán)境的嚴(yán)重污染，限制了PNVCL的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種高效率、低成本、適合工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用的聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液的制備方法。
[0006]本發(fā)明一種用于動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑的N-聚乙烯基己內(nèi)酰胺溶液的制備，是以甲醇、乙二醇為溶劑，N-乙烯基己內(nèi)酰胺(NVCL)為單體，偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽(AIBI)為引發(fā)劑，于55?85°C加攪拌反應(yīng)2?12h，降溫至30?45°C ;然后加入N-乙烯基己內(nèi)酰胺體積2?15倍量的溶劑(乙醇、水、乙二醇、異丙醇中至少一種)攪拌均勻，配制成聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液。
[0007]N-乙烯基己內(nèi)酰胺單體與偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽的質(zhì)量比為1:0.001?1:0.006 ;N-乙稀基己內(nèi)酰胺單體與溶劑的質(zhì)量體積比為1?6mg/ml。
[0008]水合物生成抑制性能測試:向清潔的反應(yīng)釜中加入300?600ml加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5?5.0%的聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺水溶液，通氮?dú)怛?qū)除反應(yīng)釜中空氣使Φ( 02)〈 1.5%，關(guān)閉氮?dú)狻１３址磻?yīng)釜內(nèi)溫度為4°C，攪拌速率150?350r/min，通入天然氣使釜內(nèi)壓力達(dá)到9.0MPa，關(guān)閉進(jìn)氣閥，并保持釜內(nèi)溫度長時(shí)間不變，當(dāng)壓力低于8.5MPa停止實(shí)驗(yàn)，記錄時(shí)間。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明將在反應(yīng)生成聚合物后，結(jié)束反應(yīng)，降低溫度，加入一定量溶劑將聚合物產(chǎn)品制備成溶液形式，不需要溶解、析出、純化等后處理操作，避免了有毒溶劑四氫呋喃、正己烷、乙醚等的使用，減少環(huán)境污染；
2、本發(fā)明最終產(chǎn)品制備成溶液形式，不需要蒸除溶劑、溶解析出、純化等后處理操作，簡化了后處理工藝，縮短了生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本；
3、本發(fā)明產(chǎn)品不僅沒有影響水合物的抑制性能，而且提高了聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺的復(fù)配性能，可根據(jù)市場需求配制成各種溶液形式，具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面通過具體實(shí)驗(yàn)例對(duì)本發(fā)明用于動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑N-聚乙烯基己內(nèi)酰胺溶液的制備方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0011]實(shí)施例1
稱取N-乙烯基己內(nèi)酰胺300g，量取甲醇500ml，加入到1000ml三口燒瓶中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌加熱溶解，將0.6g偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽溶解到100ml甲醇中，滴加到三口燒瓶中，升溫至65°C，攪拌反應(yīng)6h;降溫到30°C，加入400ml甲醇，攪拌約0.5h，得到聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺甲醇溶液。
[0012]通過高壓法測試表明，聚合物溶液對(duì)天然氣水合物具有良好的抑制效果，抑制時(shí)間約為18.8小時(shí)。
[0013]實(shí)施例2
稱取N-乙烯基己內(nèi)酰胺300g，量取甲醇500ml，加入到2000ml三口燒瓶中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌加熱溶解，將0.6g偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽溶解到100ml甲醇中，滴加到三口燒瓶中，升溫至65°C，攪拌反應(yīng)6h;降溫到30°C，加入600ml甲醇，攪拌約0.5h，得到聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺甲醇溶液。
[0014]通過高壓法測試表明，聚合物溶液對(duì)天然氣水合物具有良好的的抑制效果，抑制時(shí)間約為18.5小時(shí)。
[0015]實(shí)施例3
稱取N-乙烯基己內(nèi)酰胺300g，量取甲醇500ml，加入到2000ml三口燒瓶中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌加熱溶解，將0.6g偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽溶解到100ml甲醇中，滴加到三口燒瓶中，升溫至65°C，攪拌反應(yīng)6h;降溫到30°C，加入800ml甲醇，攪拌約0.5h，得到聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺甲醇溶液。
[0016]通過高壓法測試表明，聚合物溶液對(duì)天然氣水合物具有良好的抑制效果，抑制時(shí)間約為18.3小時(shí)。
[0017]實(shí)施例4
稱取N-乙烯基己內(nèi)酰胺300g，量取乙二醇500ml，加入到1000ml三口燒瓶中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌加熱溶解，將0.6g偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽溶解到100ml乙二醇中，滴加到三口燒瓶中，升溫至75°C，攪拌反應(yīng)5h;降溫到30°C，加入400ml乙二醇，攪拌約0.5h，得到聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺乙二醇溶液。
[0018]通過高壓測試表明，聚合物溶液對(duì)天然氣水合物具有良好的抑制效果，抑制時(shí)間約為18小時(shí)。
[0019]實(shí)施例5
稱取N-乙烯基己內(nèi)酰胺300g，量取乙二醇500ml，加入到2000ml三口燒瓶中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌加熱溶解，將0.6g偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽溶解到100ml乙二醇中，滴加到三口燒瓶中，升溫至75°C，攪拌反應(yīng)5h;降溫到30°C，加入600ml乙二醇，攪拌約0.5h，得到聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺乙二醇溶液。
[0020]通過高壓測試表明，聚合物溶液對(duì)天然氣水合物具有良好的抑制效果，抑制時(shí)間約為17.8小時(shí)。
[0021 ] 實(shí)施例6
稱取N-乙烯基己內(nèi)酰胺300g，量取乙二醇500ml，加入到2000ml三口燒瓶中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌加熱溶解，將0.6g偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽溶解到100ml乙二醇中，滴加到三口燒瓶中，升溫至75°C，攪拌反應(yīng)5h;降溫到30°C，加入800ml乙二醇，攪拌約0.5h，得到聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺乙二醇溶液。
[0022]通過高壓測試表明，聚合物溶液對(duì)天然氣水合物具有良好的抑制效果，抑制時(shí)間約為17.5小時(shí)。
[0023]實(shí)施例7
稱取N-乙烯基己內(nèi)酰胺300g，量取甲醇500ml，加入到2000ml三口燒瓶中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌加熱溶解，將0.6g偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽溶解到100ml甲醇中，滴加到三口燒瓶中，升溫至65°C，攪拌反應(yīng)6h;降溫到30°C，先加入400ml甲醇，再加入200ml水，攪拌約
0.5h，得到聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液。
[0024]通過高壓法測試表明，聚合物溶液對(duì)天然氣水合物具有良好的的抑制效果，抑制時(shí)間約為18.3小時(shí)。
[0025]實(shí)施例8
稱取N-乙烯基己內(nèi)酰胺300g，量取乙二醇500ml，加入到2000ml三口燒瓶中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌加熱溶解，將0.6g偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽溶解到100ml乙二醇中，滴加到三口燒瓶中，升溫至75°C，攪拌反應(yīng)5h;降溫到30°C，先加入400ml乙二醇，再加入200ml水，攪拌約0.5h，得到聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液。
[0026]通過高壓測試表明，聚合物溶液對(duì)天然氣水合物具有良好的抑制效果，抑制時(shí)間約為17.4小時(shí)。
[0027]上述各實(shí)施例中的攪拌速率控制在100?500r/min。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑的聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液的制備方法，是以甲醇或乙二醇為溶劑，以Ν-乙烯基己內(nèi)酰胺為單體，偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽為引發(fā)劑，于55?85°C攪拌反應(yīng)2?12h;降溫至30?45°C，然后加入溶劑攪拌均勻配制成聚Ν-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液。2.如權(quán)利要求1所述用于動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑的聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液的制備方法，其特征在于:N-乙烯基己內(nèi)酰胺單體與偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽的質(zhì)量比為1:0.001?1:0.006ο3.如權(quán)利要求1所述用于動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑的聚Ν-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液的制備方法，其特征在于:Ν-乙稀基己內(nèi)酰胺單體與溶劑的質(zhì)量體積比為1?6mg/ml。4.如權(quán)利要求1所述用于動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑的聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液的制備方法，其特征在于:所述反應(yīng)是在他保護(hù)作用下進(jìn)行。5.如權(quán)利要求1所述用于動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑的聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液的制備方法，其特征在于:所述攪拌的速率是100?500r/min。6.如權(quán)利要求1所述用于動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑的聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液的制備方法，其特征在于:所述配制聚Ν-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液中，采用的溶劑為乙醇、水、乙二醇、異丙醇中至少一種。7.如權(quán)利要求1所述用于動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑的聚Ν-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液的制備方法，其特征在于:所述配制聚Ν-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液中，溶劑用量Ν-乙烯基己內(nèi)酰胺體積的2?15倍。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑的聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液，是以N-乙烯基己內(nèi)酰胺為單體，偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽為引發(fā)劑，通過溶液聚合法合成聚乙烯基己內(nèi)酰胺，甲醇或乙二醇為溶劑，于55~85℃攪拌反應(yīng)2~12h；降溫至30~45℃，然后加入溶劑攪拌均勻配制成聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺溶液。本發(fā)明最終產(chǎn)品為溶液形式，省掉了溶解、析出、純化等后處理操作，簡化了后處理工藝，縮短了生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本；同時(shí)避免了有毒溶劑的使用，減少環(huán)境污染。本發(fā)明產(chǎn)品不僅沒有影響水合物的抑制性能，而且提高了聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺的復(fù)配性能，可根據(jù)市場需求配制成各種溶液形式，具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。
【IPC分類】C08F2/06, C08F126/06
【公開號(hào)】CN105440191
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510960767
【發(fā)明人】耿來紅, 徐世棟, 潘炳慶, 劉茵
【申請(qǐng)人】甘肅省化工研究院
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年12月21日