CN112409534A - 一种油田采出水处理用阳离子助剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油田采出水处理用阳离子助剂。主要解决现有阳离子聚丙烯酰胺类产品在反应水溶液中添加剂种类多、所占比例高毒性较大问题。其特征在于：各组分及配比按重量百分比如下：两种单体包括单体A、单体B；单体A 8%‑20%；单体B 7%‑19%；增溶剂0.05‑5.0ppm；络合剂0.1～5ppm；复合引发剂0.015%‑0.36%；余量为水；本发明还提供了该阳离子助剂制备方法：称取单体，加入脱盐水、增溶剂，得到单体水溶液；在单体水溶液中加入络合剂；除氧完全后，按比例加入复合引发剂，制得无色半透明的阳离子助剂胶体；经过干燥、研磨、筛分后制得阳离子助剂白色固体粉末。该阳离子助剂产品纯度高、无毒无害，种类少、用量低，既能处理油田水驱水中悬浮物，又能进行污泥脱水实验。
Description
技术领域
本发明涉及油田化学技术领域，尤其涉及一种油田采出液处理用阳离子助剂及制备方法。
背景技术
油田采出液经过电脱油水分离后，水中存在大量的悬浮杂质，受聚驱和三元复合驱的影响，采出水含聚、乳化油、悬浮杂质越来越多，后期所产生的污泥含油较高，脱水难度加大。
目前油田用的阳离子助剂针对水驱采出水和污泥浓缩处理的作用机理主要是架桥和卷扫机理，以及电荷吸附和电中和作用机理，提高絮凝性能和污泥脱水性能。针对该体系的阳离子助剂，丙烯酰胺与阳离子单体共聚产物可以起到很好的絮凝效果和污泥脱水性能，其中效果好坏与共聚产物的阳离子单体含量、共聚后分子在溶液中的卷曲程度有关。其中，阳离子单体种类很多，但用于共聚生产阳离子助剂并投加到工业生产的并不多。
现有阳离子助剂并用于污水和污泥处理的主要是阳离子聚丙烯酰胺类的产品，主要以丙烯酰胺（AM）为原料，通过在水溶液中共聚或改性而制备。如公开号为CN101353392A和CN102603970B的专利，存在一定的不足之处，如：
1、反应水溶液中添加剂种类多，所占比例高 (占单体总量的0.05-1.5%)，并残留在产物内；
2、部分添加剂毒性较大，不合适生产；例如：链调节剂二乙烯三胺，三乙烯二胺等。
3、反应需要紫外光源，对于工业化生产工艺方面有待改进；
4、反应需要调节pH值。
发明内容
本发明在于克服背景技术中存在的用于污水和污泥处理的阳离子聚丙烯酰胺类产品在反应水溶液中添加剂种类多、所占比例高毒性较大的问题，而提供一种油田采出水处理用阳离子助剂，该油田采出水处理用阳离子助剂，产品纯度高、无毒无害，种类少、用量低，既能处理油田水驱水中悬浮物，又能进行污泥脱水实验，满足油田生产需要。本发明还提供一种油田采出水处理用阳离子助剂制备方法。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到： 一种油田采出水处理用阳离子助剂，各组分及配比按重量百分比如下：两种单体包括单体A、单体B；单体A 8%-20%；单体B7%-19%；增溶剂0.05-5.0ppm；络合剂0.1～5ppm；复合引发剂0.015%-0.36%（复合引发剂占单体总质量0.05-1.2%）；余量为水。
所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠；增溶剂为尿素。
所述单体A为丙烯酰胺；单体B丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
复合引发剂为过硫酸钾、亚硫酸钠两种复合物；所述过硫酸钾与亚硫酸钠质量比为0.5:1-2:1。
本发明还提供一种油田采出水处理用阳离子助剂制备方法，包括以下步骤：
第一步，按单体总质量百分比称取两种单体，加入脱盐水，再加入增溶剂，并搅拌均匀至完全溶解为单体水溶液；
第二步，在上述配制的单体水溶液中，按比例加入络合剂，再充入高纯氮除氧气；
第三步，除氧完全后，按比例加入复合引发剂，继续除氧，然后保温、密封，静置熟化，制得无色半透明的阳离子助剂胶体；
第四步，将所述的阳离子助剂粘稠胶体，经过干燥、研磨、筛分后制得阳离子助剂白色固体粉末。
所述步骤2中充入高纯氮除氧气时间为10-50min。
所述步骤3中继续除氧时间为3-100分钟。所述步骤3中静置熟化时间1小时以上。
一种油田采出水处理用阳离子助剂各组分的作用是，助溶剂用于增加产品的溶解速度；络合剂用于去除金属离子的干扰；阳离子单体的作用是增加产品电荷密度，提高絮凝效果。
本发明制备的油田采出水处理用阳离子助剂产品分子量500-1200万可控，其中丙烯酰胺单体含量(干基)≤0.1%，干粉溶解时间≤60min。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：、
1、本发明选用的引发体系为复合引发体系，引发剂用量少（最低达到0.01）、市场易得，引发温度室温即可，反应无需增加其它辅助引发设施，设备成本低。
2、合成所需助剂种类少、用量低（小于1ppm），产品中的残留物少。
3、无需额外的伴热和冷却降温装置，室温引发即可得到理想的阳离子助剂。
该方法的制备过程中加入助剂种类少、用量低，反应无需额外的加热和冷却介质，室温即可完成反应，对装置的要求低，制备的产品纯度高、无毒无害。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：
反应体系总量6吨/釜。
第一步，称取单体丙烯酰胺10026kg，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵7973kg，用脱盐水溶解、搅拌均匀，配制出总单体的质量浓度为30%的单体水溶液；
第二步，在上述配制的单体水溶液中，加入180g尿素作为增溶剂（约3ppm），再加入乙二胺四乙酸二钠络合剂120g（约2ppm），通入氮气除氧45分钟，加入复合引发剂18kg（过硫酸钾与亚硫酸钠质量比为1:1.2），用量为单体总质量的0.1%，搅拌均匀，再继续通入氮气约20分钟，之后密闭。
第三步，通过上述反应，得到无色透明的阳离子助剂胶体，经过挤压造粒、震动干燥床快速干燥、研磨、筛分后制得阳离子助剂白色固体粉末，测得分子量为650万，阳离子度为12.11%，适用于油田水驱污水处理和污泥脱水处理。
实施例2
第一步，称取单体丙烯酰胺9424kg，二甲基二烯丙基氯化铵8576kg，用脱盐水溶解、搅拌均匀，配制出总单体的质量浓度为30%的单体水溶液；
第二步，在上述配制的单体水溶液中，加入120g尿素作为增溶剂（约2ppm），再加入乙二胺四乙酸二钠络合剂90g（约1.5ppm），通入氮气除氧60分钟，加入复合引发剂63kg（过硫酸钾与亚硫酸钠质量比为1:1），用量为单体总质量的0.35%，搅拌均匀，再继续通入氮气约30分钟，之后密闭。
第三步，通过上述反应，得到无色透明的阳离子助剂胶体，经过挤压造粒、震动干燥床快速干燥、研磨、筛分后制得阳离子助剂白色固体粉末，测得分子量为450万，阳离子度为28.57%，适用于油田水驱污水处理和污泥脱水处理。
实施例3
第一步，称取单体丙烯酰胺11671kg，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵6329kg，用脱盐水溶解、搅拌均匀，配制出总单体的质量浓度为30%的单体水溶液；、
第二步，在上述配制的单体水溶液中，加入60g尿素作为增溶剂（约1ppm），再加入乙二胺四乙酸二钠络合剂90g（约1.5ppm），通入氮气除氧50分钟，加入复合引发剂39.6kg（过硫酸钾与亚硫酸钠质量比为1:2），用量为单体总质量的0.22%，搅拌均匀，再继续通入氮气约25分钟，之后密闭。
第三步，通过上述反应，得到无色透明的阳离子助剂胶体，经过挤压造粒、震动干燥床快速干燥、研磨、筛分后制得阳离子助剂白色固体粉末，测得分子量为550万，阳离子度为16.67%，适用于油田水驱污水处理和污泥脱水处理。
上述实施例所用材料均为市售，价格低廉，可直接购买。
Claims (9)
1.一种油田采出水处理用阳离子助剂，各组分及配比按重量百分比如下：两种单体包括单体A、单体B；单体A 8%-20%；单体B 7%-19%；增溶剂0.05-5.0ppm；络合剂0.1～5ppm；复合引发剂0.015%-0.36%；余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种油田采出水处理用阳离子助剂，其特征在于：所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠；增溶剂为尿素。
3.根据权利要求1所述的一种油田采出水处理用阳离子助剂，其特征在于：所述单体A为丙烯酰胺；单体B丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
4.根据权利要求1所述的一种油田采出水处理用阳离子助剂，其特征在于：复合引发剂为过硫酸钾、亚硫酸钠两种复合物。
5.根据权利要求4所述的一种油田采出水处理用阳离子助剂，其特征在于：所述过硫酸钾与亚硫酸钠质量比为0.5:1-2:1。
6.一种权利要求1所述的一种油田采出水处理用阳离子助剂制备方法，包括以下步骤：
第一步，按单体总质量百分比称取两种单体，加入脱盐水，再加入增溶剂，并搅拌均匀至完全溶解为单体水溶液；
第二步，在上述配制的单体水溶液中，按比例加入络合剂，再充入高纯氮除氧气；
第三步，除氧完全后，按比例加入复合引发剂，继续除氧，然后保温、密封，静置熟化，制得无色半透明的阳离子助剂胶体；
第四步，将所述的阳离子助剂粘稠胶体，经过干燥、研磨、筛分后制得阳离子助剂白色固体粉末。
7.根据权利要求6所述的一种油田采出水处理用阳离子助剂制备方法，其特征在于：静置熟化时间1小时以上。
8.根据权利要求6所述的一种油田采出水处理用阳离子助剂制备方法，其特征在于：步骤2中充入高纯氮除氧气时间为10-50min。
9.根据权利要求6所述的一种油田采出水处理用阳离子助剂制备方法，其特征在于：步骤3中继续除氧时间为3-100分钟。
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