天然气水合物动力学抑制剂的合成与评价

发布时间：2018-02-11 07:42

  本文关键词： 天然气水合物 动力学抑制剂 合成 性能评价　出处：《西南石油大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：天然气水合物的形成会导致天然气管道的堵塞、防喷装置堵塞和危及深海平台基础等问题,解决的主要措施是向管线中添加化学抑制剂。国内通常采用的方法是注入甲醇或乙二醇等醇类物质来抑制水合物生成,这类抑制剂存在用量大、环境污染、有毒性等问题;而以VC713、Inhibex为代表的动力学抑制剂虽然具有低用量、高效的优点,但这类高效抑制剂需从国外进口导致成本高昂的问题。因此,迫切的需要开发低用量、高效和价格低廉的水合物动力学抑制剂来弥补国内在水合物动力学抑制剂开发方面的不足。文中依据水合物动力学抑制剂的吸附抑制机理和空间阻碍机理,结合动力学抑制剂的化学结构,总结归纳出具有水合物抑制性的化学官能团,其中包括酰胺基、羟基和酯基等,这些官能团具有亲水性,能与水合物晶核形成氢键,从而抑制水合物的生长。通过实验筛选出含有酰胺基官能团的四种化学单体:乙烯基吡咯烷酮(VP)、乙烯基己内酰胺(VCaP)、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS),以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,蒸馏水为溶剂,通过自由基聚合,合成了 PVP-DMAPMA与PVCaP-DMAPMA二 元聚合物;PVP-DMAPMA-AMPS 与PVCaP-DMAPMA-AMPS三元聚合物。利用红外光谱对产物进行结构表征,并考察了引发剂用量、时间及温度对聚合产物分子量与产率的影响。通过实验室自制的高压物性可视化装置,并采用诱导时间法(Induction time)和观测法来评价其水合物抑制性能。利用气相色谱仪对现场提供气样测试了天然气气样组分,并结合天然气水合物相平衡模拟预测软件CSMHYD对天然气的理论结晶温度进行了测试,在压力为9MPa,温度为4℃C条件下,天然气的过冷度在8～10℃C之间;对合成的四种水合物抑制剂进行了抑制性能测试,并与商业应用的动力学抑制剂聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、三元聚合物(VC713)的抑制性能进行对比,研究结果表明:聚合物的相对分子质量对其抑制性呈正相关关系,合成的聚合物分子量在26～40× 104 g/mol之间时有良好的水合物抑制性。在0.1wt%加量下,PVP抑制能延长水合物生成时间20min,VC713能延长生成时间达75min左右,合成的聚合物中PVP-DMAPMA的延长生成时间最长,能达到115min;在1wt%加量下,PVP-DMAPMA的抑制水合物生成时间达到4187min,PVCaP-DMAPMA的抑制时间为3482min,PVP-DMAPMA-AMPS的抑制时间为3351min,PVCaP-DMAPMA-AMPS的抑制时间为3163min,表明合成的聚合物均有一定的水合物抑制效果,且二元聚合物的性能优于三元聚合物,其中PVP-DMAPMA的性能最好。以二元聚合物PVP-DMAPMA为研究对象,评价了其与三种协同剂NaCl、SDS、TBAB复配后,混合体系对天然气水合物的抑制效果,实验选取现场提供的2#天然气气样,在压力为9MPa,测试温度为4℃的条件下(过冷度为10℃),在0.1wt%PVP-DMAPMA加量下,延缓水合物生成时间为75min,向体系中添加协同剂0.5wt%TBAB,复配后体系能延缓水合物生成时间达140min。由NaCl对水合物抑制剂的性能影响结果可知,随着NaCl含量的增加水合物的生成时间也逐渐延长,表明NaCl对动力学抑制剂的性能具有促进作用。
[Abstract]:The formation of natural gas hydrate can lead to plugging of natural gas pipeline , blockage of blowout preventer and endangering the foundation of deep - sea platform . The main measure is to add chemical inhibitor to the pipeline . The inhibition time of PVP - DMAPMA was 4187min , the inhibition time of PVP - DMAPMA was 4187min , the inhibition time of PVP - DMAPMA was 3482min , the inhibition time of PVP - DMAPMA - AMPS was 3482min , the inhibition time of PVP - DMAPMA - AMPS was 3482min , the inhibition time of PVP - DMAPMA - AMPS was 3482min .

【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE869

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本文编号：1502534