防蜡剂的合成与性能研究.doc

XXXX 大学本科毕业设计 论文 防蜡剂的合成与性能研究防蜡剂的合成与性能研究 摘要 摘要 随着温度继续降低 蜡便不断析出 结晶也不断析出 长大 聚集并沉 积在油管壁上造成油井结蜡 结蜡对原油的采出 集输和储存等均有较大的影响 严 重时可以导致油井停产 它和出沙 结垢并列为采油过程中存在着的三大难题 成 为国内外油田化学品合成研究中普遍关注的研究课题 本文主要研究了丙烯酸酯 酰 胺 菜籽油 大豆油 酰胺系列的防蜡剂的的合成与效果 本文合成了聚丙烯酸十二 酯 聚丙烯酸十四酯 聚丙烯酸十六酯 聚丙烯酸十八酯等 并用静态结蜡法对其 效果进行评价 关键词 关键词 结蜡 防蜡 合成 聚合物 XXXX 大学本科毕业设计 论文 Wax Synthesis and Properties Abstract As the temperature continues to decline wax have been precipitated Crystallization has been precipitated grew up together and deposited on the oil well tubingcaused by oil pipeline wax It have a greater influence on crude oil transportation and storage severe cases can lead to oil production There are three major problems paraffin deposit and the hourglass scaling as a production process of scaling Become the field of chemical synthesis of the research topics of common concern at home and abroad The paper studied of the acrylate amide rape seed oil soy bean oil wax amide series of synthetic agents and effect This paper presented a method of the synthesis of acrylic acid ester 12 polyacrylic acid ester 14 polyacrylic acid ester 16 such as polyacrylic acid ester 18 act Wax with a static method to evaluate their effectiveness Key words Wax paraffin synthetic polymer XXXX 大学本科毕业设计 论文 目目 录录 1 绪 论 2 1 1 防蜡的简介 2 1 2 常见的化学淸防蜡剂 2 1 2 1 化学清蜡剂 2 1 2 2 化学防蜡剂 3 1 3 其它清防蜡法 4 1 4 国内外研究现状 5 1 5 本论文主要研究的内容 6 2 实验部分 7 2 1 实验所用主要仪器设备与原料 试剂 7 2 2 实验药品 7 2 3 实验测定防蜡率的方法 7 2 3 1 聚丙烯酸酯合成实验 8 2 3 2 菜籽油 豆油系列的处理与合成 10 3 结果与分析 12 3 1 防蜡剂的防蜡实验 12 3 1 1 配制原油替代品 12 3 1 2 防蜡的条件选择 12 3 2 各类合成化合物的防蜡率的测定 14 3 2 1 加 N N 二亚甲基丙烯酰胺的丙烯酸类化合物的防蜡率 14 3 2 2 未 N N 二亚甲基丙烯酰胺的丙烯酸类化合物的防蜡率 15 3 2 3 表面活性剂系列 15 3 2 4 其它化合物的防蜡率测定 16 3 3 加入交联剂的量的丙烯酸十六酯的优化配比 16 3 4 红外图谱分析 17 4 结论 20 参考文献参考文献 21 致致 谢谢 22 XXXX 大学本科毕业设计 论文 1 绪绪 论论 1 1 防蜡的简介防蜡的简介 采油过程中存在着的三大难题 出砂 结垢 结蜡 给原油的开采和施工带来很 多麻烦 蜡在油层条件下通常以溶解态存在 然而在开采过程中 含管蜡原油沿着油上 升 随着压力不断降低 以及轻质组分的不断逸出和温度的下降 原油中的蜡开始 结晶逸出 并不断沉积当原油温度低于临界浊点温度时 蜡晶分子就会向固体表面 扩散 并以此为中心开始形成固体三维网状结构 蜡晶呈薄片状或针状吸附在管壁 上 进而导致油井产量下降 甚至造成停产 1 在原油的采出过程中 结蜡是一种 普遍存在的现象 结蜡对原油的采出 集输和储存等均有较大的影响 油田常用各种 手段来防止或减轻原油的结蜡状况 结蜡主要分为蜡晶生成 蜡晶长大析出和蜡的沉积三个过程 将结蜡控制在任 何一步 都可以起到防止油井结蜡的目的 油田常用的油井清防蜡方法主要有机械清防蜡 热力清防蜡 表面能防蜡 化 学剂清防蜡 超声波清防蜡 强磁清防蜡和微生防蜡技术等 按其目的不同又可分 为清蜡和防蜡两类 生产实践中 应根据油井的含水 含蜡量选用合适的清防蜡技 术 才能对清防蜡达到经济 满意的效果 2 目前油田现场所使用的防蜡剂有稠环芳香烃型 表面活性剂型与高分子型三类 高分子型防蜡剂由于其独特结构和优异性能 具有良好的应用前景 目前的发展趋势 是开发新型多效高分子型防蜡剂以及将高分子型防蜡剂与表面活性剂和芳烃型复配 使用的防蜡剂 生产实践中 应根据油井的含水 含蜡量选用合适的清防蜡技术 才能对清防蜡 达到经济 满意的效果 用化学防蜡剂防蜡可以使得开采成本更加廉价 高效 对 稠油的开采以及运输有着很重大的意义 1 2 常见的化学淸防蜡剂常见的化学淸防蜡剂 1 2 1 化学清蜡剂化学清蜡剂 a 油基清蜡剂 油基清蜡剂是一种溶蜡量很大的溶剂 能将已形成的蜡溶解 目前 国内外常 采用的溶剂有二硫化碳 四氯化碳 氯仿 苯 二甲苯 汽油 煤油 柴油 凝析 油和石油醚等 为进一步提高清蜡效果 在其中常引入表面活性剂 以提高溶剂的 分散 渗透 洗净作用 油基清蜡剂清蜡效果好 但通常使用的溶剂毒性大 易燃 易爆 易被原油稀释 使其应用受到限制 如清蜡效果好的凡因其毒性大易使炼油 XXXX 大学本科毕业设计 论文 催化剂中毒而停止使用 目前 含硫 氯的溶剂因对人体毒性大 使用越来越少 b 水基清蜡剂 水基清蜡剂是以水为分散介质 以表面活性剂为主 溶剂为辅同时加有互溶剂 碱性物质的清蜡剂 表面活性剂的作用是润湿反转 使结蜡表面反转为亲水表面 有利于蜡的脱落同时可使油蜡的界面张力降低 且活性剂分子可穿透蜡的结构 破坏 蜡单个分子和管壁间的粘结力 从而将其从管壁上清除 使用的表面活性剂分为阳 离子 阴离子和非离子型 水基清蜡剂以表面活性剂为主 由于表面活性剂价格高 使用浓度大 且清蜡效率低 不易推广 开发新型高效的表面活性剂 降低使用成 本 提高使用效率是该类清蜡剂的发展方向 C 乳液型清蜡剂 针对以上两种清蜡剂的不足 近年来发展起了乳液型清蜡剂 乳液型清蜡剂是 采用乳化技术 将清蜡效率高的溶剂作为内相 将表面活性剂水溶液作为外相配制 的水包油型乳状液 类清蜡剂既保留了有机溶剂及表面活性剂的清蜡效果 又克服 了此类溶剂对人体的毒害 从安全 无毒 高效 清防结合的特点来看 乳液型清 蜡剂具有良好的发展前景 1 2 2 化学防蜡剂化学防蜡剂 化学防蜡剂主要分为以下三种 a 稠环芳香烃型防蜡剂 其防蜡机理 一是作为晶核 即在石蜡的晶核析出之前已大量析出 使石蜡晶体以 分散状态悬浮在油流中带走二是通过吸附作用参与组成晶核 使晶核扭曲 阻止晶 核长大 达到防蜡的目的 如萘 蒽 菲等 b 高分子型防蜡剂 高分子型防蜡剂大多数为油溶性的 是含有石蜡链节的支链型高分子聚合物 使用时 将其注人井内与原油混合 在浓度很低的情况下就能形成遍布整个原油组 织中的网状结构 若原油温度降低 石蜡在网上析出 其结构为空旷 疏松 呈树 枝状或聚结树枝状的结晶堆砌体 阻止蜡的沉积 从广义角度讲这类防蜡剂可以称 为蜡晶改进剂 它是改变蜡晶的析出大小 来阻止石蜡分子间连接成凝胶或聚结成 块 从而阻止蜡的沉积 同时还可降低原油倾点和粘度 改善原油泵送性能 聚合 物型防蜡剂主要有两大类 即均聚物和共聚物 且多为自由基聚合 其结构多含有 长链烃和极性基团并且均引人了含有个碳以上的柔性碳链 通过酷基 胺基等与主 链相连 这些聚合物在原油中与蜡晶分子发生共晶或吸附 抑制或分散蜡晶 由于 原油的多组分复杂性 各个油田原油组成不同 因此防蜡剂很难适应各地原油 所 以其应用范围受到局限 c 表面活性剂型防蜡剂 1 油溶性表面活性剂这类活性剂是通过吸附在蜡晶上 使之变成极性表面 不 XXXX 大学本科毕业设计 论文 利于非极性石蜡在它上面的结晶 阻止蜡分子的进一步沉积 这类活性剂主要为石 油磺酸盐和胺类聚合物 如合成脂肪酸的二胺盐 烷基烷基芳基石油磺酸盐 用油 醇 油胺 烷基酚醛树脂合成的环氧乙烷聚醚类和苯甲酸茶醋也可配制油溶性防蜡 剂 2 水溶性表面活性剂这类表面活性剂从两方面起作用拥有两亲结构 根据相似 相溶原理 水可以在蜡晶周围形成一个以非极性基团为内层 极性基团为外层的分 子吸附膜 外膜可吸附体系中的水而形成一层活性水化膜来阻止蜡分子的进一步沉 积在结蜡表面如油管 抽油杆和设备等表面吸附 造成极性反转 从而阻止蜡在其 表面的沉积 水溶性表面活性剂主要是胺盐型 平平加型和OP型 聚醚型和Tween 型 也可用硫酸醋化或磺烃基化的平平加型活性剂 除此之外油田常用的油井清防蜡方法主要有机械清防蜡 热力清防蜡 表面能 防蜡 内衬和涂料油管 超声波清防蜡 强磁清防蜡和微生物清防蜡技术 1 3其它清防蜡法其它清防蜡法 1 机械清蜡技术 将清蜡工具下入井内 刮除油管壁上的蜡 并靠液流将蜡带 至地面 在自喷井中采用的清蜡工具主要由刮蜡片和清蜡钻头等 一般情况下采用 刮蜡片 如果结蜡严重 则用清蜡钻头 有杆抽油井是利用安装在抽油杆上的活动 刮蜡器清除油管和抽油杆上的蜡 常用尼龙刮蜡器 在抽油杆相距一定距离 一般为 冲程长度之半 两端固定限位器 在两限位器之间安装尼龙刮蜡器 它随抽油杆在 油管中作上下往复运动 刮掉油管和抽油杆上的蜡 并随液流带走 达到清蜡的目 的 2 热力清防蜡技术 热力清防蜡技术是利用热能提高井筒流体温度达到清防蜡 的一种方法 对于含蜡原油 当原油温度超过析蜡温度时 则起油井防蜡作用 当 温度超过蜡的熔点时 则起到油井清蜡作用 对于高凝油及稠油 则利用其流动性 对温度敏感的特性 通过井筒加热达到降粘降阻的目的 热力清防蜡技术根据其加 热介质不同分为热载体循环和电加热两大类 3 化学药剂清防蜡技术 用化学剂对油井进行清防蜡是目前油田应用较为广泛 的一种技术 这是因为通常将药剂从油套管环形空间注入 不影响油井正常生产和 其它作业 除可以收到清防蜡效果外 使用某些药剂还可以收到降凝 降粘和解堵 的效果 目前 化学清防蜡剂有油溶型 水溶型和乳液型三种液体清防蜡剂 此外 还有固体防蜡剂 4 油管内衬和涂层防蜡 油管内衬和涂层防蜡可提高管壁的光滑度 改善表面 润湿性 达到亲水憎油 使蜡不易沉积 从而达到防蜡的目的 应用较多的是玻璃 衬里油管及涂料油管 玻璃衬里油管是在油管内壁衬上由SiO2 Na2O CaO Al2O3 B2O3 等氧化物烧结而成的玻璃衬里 其玻璃表面十分光 XXXX 大学本科毕业设计 论文 滑且具有亲水憎油特性 同时也具有良好的隔热性能 涂料油管是在油管内壁涂一 层固化后表面光滑且亲水性强的物质 目前应用较多的是聚氨基甲酸酯类的涂料 涂料油管不耐磨 不适用于有杆泵和螺杆泵抽油井 主要用于自喷井和连续气举井 防蜡 5 超声波 电热清防蜡技术 目前油田采油中所用的超声波技术主要是利用超 声波的声能击碎原油和石蜡的高分子链 使之变为低分子链 提高了流动性 但其 利用的电能一部分转为声能而另一部分转为热能 而转为热能的部分则白白地浪费 了 超声波 电热清蜡装置既利用了电能转换成的声能 又利用了电能在传输过程 中释放的热能 对能源进行了综合利用 其主要机理是将发射机产生的大功率电振 荡传输给布设在结蜡区的换能器 将电振荡转换成强声压波 作用于结蜡区 再辅以 电热元件释放的热能 使油井结蜡有序地脱落 达到解蜡目的 6 超声波复合防蜡技术 超声波 固体防蜡剂 超声波复合防蜡技术是把固体 清蜡剂防蜡与超声波振荡器防蜡有机结合起来的一种防蜡新工艺 超声波振荡器是 依据超声波原理设计的 当油流通过时 振荡产生的声化作用可有效地破坏和延缓 石蜡结晶 还可降低原油的表面张力 同时它还起到充分搅拌混合固体防蜡剂与原 油的作用 提高了防蜡效果 7 环空超声波清防蜡技术 环空超声波技术是在借鉴现有超声波清防蜡解堵技 术的基础上 结合偏心井口的实际情况 所设计出的一种新型清蜡技术 在偏心井 实际清蜡时 首先利用车载发电机组向发射机提供所需电能 然后将小直径换能器 用特种电缆与车载超声波发射机连接 并将换能器通过连接电缆 从偏心井口的测 试闸门工作孔下入油套环空850m 过理论结蜡点位置后开机 利用超声波和电热 清除结在抽油杆 油管和套管壁上的积蜡 从而达到清蜡的目的 8 强磁防蜡技术 当石蜡分子结晶时 诱导磁矩与分子间的力相互干扰并破坏 了石蜡分子中瞬间极的取向 削弱了石蜡分子结晶时的色散力 抑制了石蜡结晶核 的生产 阻止了石蜡结晶体的生长和聚集 从而达到防蜡的目的 一旦原油在磁处 理前已有石蜡析出 由于原油中的蜡晶带有电荷 当这种含有蜡晶的原油经磁场处 理时 受到洛仑兹力的作用 破坏了晶体原有的定向生长速度 使结晶畸形 以细 小的颗粒状悬浮在原油中 影响磁防蜡器应用效果的主要因素有井内流体速度 磁 场强度 原油及蜡的性质 油井的含水量和环境温度等 9 微生物清防蜡技术 微生物清防蜡技术是近年来发展起来的一种技术 在我 国已逐步推广应用 目前已在大庆 中原和冀东等油田开展了试验和现场应用 微 生物种类很多 有细菌 放线菌和真菌 包括霉菌和酵母菌 几大类 用于清防蜡的 微生物主要有两种 一种是食醋性微生物 一种是食胶质和沥青质微生物 1 4 国内外研究现状国内外研究现状 XXXX 大学本科毕业设计 论文 在地层中 原油中所含的蜡处于溶解状态 当原油被采出过程中 随着温度 压力的降低 原油中的蜡逐渐析出 油井在一定的深度内开始结蜡 大量的研究表 明 当温度降低到某一数值时 原油中溶解的蜡便开始析出 通常把这个开始析出 的温度称为 初始结晶温度 当原油温度低于初始结晶温度时 便有蜡的结晶出现 随着温度继续降低 蜡便不断析出 结晶也不断析出 长大 聚集并沉积在油管壁 上造成油井结蜡 所以说 结蜡过程分为三个阶段 即析蜡 蜡晶长大和沉积阶段 若蜡是从某一固体表面 如油管表面 的活性点析出 此后蜡就在这里不断长大引 起结蜡 则结蜡过程就只有前面两个阶段 石蜡控制技术按原理可分为热能法 美国Sandia 国家实验室已开发出预测应用 热油处理法和热处理法时井底温度的软件 2 机械法及化学法三类 按作用目的又 可分为防蜡和清蜡两大类 用化学防蜡剂防蜡则是油田常用的一种防蜡方法 化学防蜡剂有三大类型 稠环 芳香烃型 表面活性剂型和高分子型防蜡剂 目前油田现场所使用的防蜡剂有稠环 芳香烃型 表面活性剂型与高分子型三类 3 聚合物型防蜡剂是类聚合物 常用的 聚合物型防蜡剂有聚乙烯 聚丙烯酸酯 乙烯 醋酸乙烯醋共聚物 EVA 乙烯 羧酸乙烯酯共聚物及丙烯酸醋及其共聚物等 4 这类聚合物的非极性部分与蜡共同 结晶 而极性链接则使蜡晶的晶型产生扭曲 不利蜡晶继续长大形成网络结构 并 且原油中蜡的主链碳数在18 38范围而以24为峰值 因而有优异的防蜡作用 3 防蜡剂有三种使用方法 1 配制成油溶液使用 使用时 将油溶液注射到油井结蜡段以下与油混合而起作用 如德国的 Bayer公司制造的KA 8050 KA 8052 德国的Wacker公司制造的WACKER VAE 2 制成中空的防蜡块使用 使用时 将防蜡块安在防蜡管中 与油管一起下到油井结蜡段以下 通过原 油对防蜡剂的缓慢溶解而起作用 如美国Quantum公司制造的Vynathene EY90 25 EY903 25 3 沉积在近井地带使用 这种方法也是通过原油对防蜡剂的缓慢溶解而起作用 3 防蜡剂的发展有三个趋势 a 在三种类型防蜡剂中 以聚合物型防蜡剂发展最快 这是由于它的效果最好 品种多 适应性强等特点决定的 b 各种防蜡剂的多复配使用 利用他们的协同效应提高防蜡效果 c 将防蜡剂设置在地层 让它缓慢为原油溶解而在较长时间内起到防蜡作用 1 有关研究表明 1 没有哪一种石蜡控制方法是万能的 2 完全防蜡在经济上可 XXXX 大学本科毕业设计 论文 能是不可行的 3 防蜡剂在延缓石蜡沉积的同时 也使得沉积石蜡变得更难清除 4 在多数情况下定期用清蜡剂清蜡比用防蜡剂防蜡要好 5 两种或两种以上石蜡 控制方法联合使用的效果往往要好于使用单一的石蜡控制方法 5 1 5 本论文主要研究的内容本论文主要研究的内容 本文是以研究化学防蜡剂为主 主要研究了丙烯酸酯 酰胺系列 包括丙烯酸十 二酯 丙烯酸十四酯 丙烯酸十六酯 丙烯酸十八酯系列 菜籽油 大豆油 酰胺 系列 乙二撑三胺 三乙撑四胺 多乙撑多胺 的防蜡剂的的合成与效果 主要的 研究方法采用静态防蜡法和红外表征的方法 并进行优化配比 从中选择出较优的 防蜡剂 并对其进行表征 对其防蜡机理进行解释 XXXX 大学本科毕业设计 论文 2 实验部分实验部分 2 1 实验实验所用主要仪器设备与原料 试剂所用主要仪器设备与原料 试剂 表表 2 1 实验用主要仪器设备实验用主要仪器设备 仪器名称规格或型号产地或厂家 调温型电热套gg 1北京科伟永兴仪器有限公司 数显水浴锅XMTD科伟电器有限公司 电子天平MP1100B上海良平仪器仪表有限公司 型恒温水槽HK 1D泉州万达实验仪器设备有限公司 型旋转蒸发仪RE 5299无锡建设机械厂 2 2 实验药品实验药品 表表 2 2 实验主要原料及试剂实验主要原料及试剂 药品名称规格产地 无水氯化镁分析纯西安化学试剂厂 甲醛质量分数 37 45 湖北大学化工厂 N N 二亚甲基丙烯酰胺分析纯天津河东区红岩试剂厂 乙二撑三胺分析纯天津河东区红岩试剂厂 三乙撑四胺 多乙撑多 胺 分析纯天津耀华化学试剂有限责任公司 10 号柴油工业品中石油集团 乙醇分析纯天津致远化学试剂有限公司 石蜡分析纯天津科密欧化学试剂开发中心 爱菊菜子油 爱菊大豆 油 食用油西安粮油有限公司 氢氧化钠分析纯西安化学试剂厂 盐酸分析纯西安化学试剂厂 丙烯酸分析纯西安化学试剂厂 十二醇 十四醇 十六 分析纯天津耀华化学试剂有限责任公司 XXXX 大学本科毕业设计 论文 十八醇 2 3 实验测定防蜡率的方法实验测定防蜡率的方法 防蜡率的测定方法 静态防蜡法 准确称量钢片质量 含固定细线 量取含有100mg L 防蜡剂的中原原油50 ml 于碘量瓶中 钢片悬垂在油中 加盖密封 在60 下恒温1 h 自然冷却到30 取 出钢片准确称量钢片质量 由下面公式计算防蜡率 m1 m2 m1 m0 100 式中 为防蜡率 m0 为钢片质量 m1 为不含防蜡剂时钢片质量 m2 为含有 防蜡剂的钢片质量 2 3 1聚丙烯酸酯合成实验聚丙烯酸酯合成实验 2 3 1 1合成原理合成原理 用丙烯酸与高碳醇系列合成丙烯酸酯 丙烯酸端上的羟基与醇端上的氢结合生成 水 剩下的部分就生成丙烯酸酯 其中的催化剂是苯甲酸 具体反应如下 丙烯酸醇酯在引发剂的作用下 聚合生成聚丙烯酸酯 具体反应如下 2 3 1 2实验室合成丙烯酸酯系列装置图实验室合成丙烯酸酯系列装置图 图图 2 1 丙烯酸系列的合成装置图丙烯酸系列的合成装置图 OR OROH OH O 催化剂 OR O CHCH2CHCH2 COOR COOR n 聚合 XXXX 大学本科毕业设计 论文 2 3 1 3 丙烯酸十二酯的合成丙烯酸十二酯的合成 在三口烧瓶中加入阻聚剂对苯二酚约 0 26g 占药品质量分数的 0 6 加入 十二醇 27 95g 用电热套加热三口烧瓶 使药品温度达到 60 至其完全融化 再 加入丙烯酸 13 51g 加入催化剂对甲苯磺酸 0 43g 约占药品质量分数的 1 继 续加热至 110 加热 6 小时 温度控制在 110 左右 反应结束之后 冷却 用饱 和的碳酸钠溶液和乙酸乙酯洗涤产品至弱碱性 在分液漏斗中静置 待其分层 除 去下层液 并除去过量的丙烯酸 催化剂以及阻聚剂 再用氯化钠溶液洗涤产品至 中性 加入无水氯化镁干燥 过滤 得到丙烯酸十二酯 2 3 1 4 聚丙烯酸十二酯的合成聚丙烯酸十二酯的合成 将丙烯酸十二酯加入到三口烧瓶中 反应装置如下图所示 加 31mL 溶剂甲 苯溶解 再加入 0 36g 过氧化苯甲酰作聚合引发剂 搅拌 升温 控制温度使反应 在回流状态下进行 反应 3 小时之后 终止反应 得到聚丙烯酸十二酯 得到的产 品用旋转蒸发仪减压蒸出溶剂 便得到聚丙烯酸十二酯 29 32g 2 3 1 5 丙烯酸十四酯的合成丙烯酸十四酯的合成 在三口烧瓶中加入阻聚剂对苯二酚约 0 25g 占药品质量分数的 0 6 加入 十四醇 28 5g 用电热套加热至 60 至其完全融化 再加入丙烯酸 11 5g 约 11 92mL 加入催化剂对甲苯磺酸约 0 4g 占药品质量分数的 1 继续加热至 110 反应 6 小时 温度控制在 110 左右 反应结束之后 冷却 用饱和的碳酸 钠溶液和乙酸乙酯洗涤产品至弱碱性 在分液漏斗中静置 待其分层 除去下层液 再除去过量的丙烯酸 催化剂以及阻聚剂 再用氯化钠溶液洗涤产品至中性 加入 无水氯化镁干燥 过滤 得到丙烯酸十四酯 2 3 1 6 聚丙烯酸十四酯的合成聚丙烯酸十四酯的合成 将丙烯酸十四酯加入到三口烧瓶中 加 20mL 溶剂甲苯溶解 再加入 0 32g 过 氧化苯甲酰作引发剂 搅拌升温 使反应在回流状态下进行 反应 3 小时之后 终 止反应 得到的产品用旋转蒸发仪减压蒸出溶剂 便得到较纯的聚丙烯酸十四酯 11 7g 到所要产品 2 3 1 7 加交联剂的聚丙烯酸十四酯的合成加交联剂的聚丙烯酸十四酯的合成 将丙烯酸十四酯加入到三口烧瓶中 加 30mL 溶剂甲苯溶解 加入 20 的N N 二亚甲基丙烯酰胺 再加入 0 32g 过氧化苯甲酰作引发剂 搅拌升温 使反应在回流 状态下进行 反应 3 小时之后 终止反应 得到的产品用旋转蒸发仪在 70 度下减压 蒸出溶剂 便得到网状聚丙烯酸十四酯 2 3 1 8 丙酸十六酯的合成丙酸十六酯的合成 在三口烧瓶中加入十六醇 26 44g 用电热套加热三口烧瓶 使药品温度达到 60 至其完全融化为液体 再加入丙烯酸 12 9g 约 12 15mL 加入催化剂对甲苯 磺酸约 0 6g 占药品质量分数的 1 5 继续加热至 110 加热 6 小时 温度控 XXXX 大学本科毕业设计 论文 制在 110 左右 这温度低于但接近丙烯酸的沸点 反应结束之后 待产物温度降 低至 50 60 用饱和的碳酸钠溶液和乙酸乙酯洗涤产品至弱碱性 在分液漏斗中 静置 待其分层 除去下层液 除去过量的丙烯酸 催化剂以及阻聚剂 再用氯化 钠水溶液洗涤产品至中性 加入无水氯化镁干燥 过滤 得到丙烯酸十六酯 2 3 1 9 聚丙烯酸十六酯的合成聚丙烯酸十六酯的合成 将丙烯酸十六酯加入到三口烧瓶中 加 40mL 溶剂甲苯溶解 再加入 0 45g 引 发剂过氧化苯甲酰 搅拌升温 引入回流冷凝装置 使反应在回流状态下进行 反 应 3 小时之后 终止反应 得到聚丙烯酸十六酯 2 3 1 10 加入交联剂的聚丙烯酸十六酯的合成加入交联剂的聚丙烯酸十六酯的合成 将丙烯酸十六酯加入到三口烧瓶中 加 30mL 溶剂甲苯溶解 加入 20 的 N N 二亚甲基丙烯酰胺 再加入 0 45g 过氧化苯甲酰作引发剂 搅拌升温 使反应在回 流状态下进行 反应 3 小时之后 终止反应 得到的产品用旋转蒸发仪在 70 度下减 压蒸出溶剂 便得到较纯的网状聚丙烯酸十六酯 2 3 1 11 丙烯酸十八酯的合成丙烯酸十八酯的合成 在三口烧瓶中加入十六醇 27 04g 用电热套加热三口烧瓶 使药品温度达到 60 至其完全融化为液体 再加入丙烯酸 13 02g 约 12 15mL 加入催化剂对甲苯 磺酸约 0 6g 占药品质量分数的 1 5 继续加热至 110 加热 6 小时 温度控 制在 110 左右 这温度低于但接近丙烯酸的沸点 反应结束之后 待产物温度降 低至 50 60 用饱和的碳酸钠溶液和乙酸乙酯洗涤产品至弱碱性 在分液漏斗中 静置 待其分层 除去下层液 除去过量的丙烯酸 催化剂以及阻聚剂 再用氯 化钠水溶液洗涤产品至中性 加入无水氯化镁干燥 过滤 得到较纯净的丙烯酸十 八酯 2 3 1 12 聚丙烯酸十八酯的合成聚丙烯酸十八酯的合成 将丙烯酸十八酯加入到三口烧瓶中 加 40mL 溶剂甲苯溶解 再加入 0 53g 引 发剂过氧化苯甲酰 搅拌升温 引入回流冷凝装置 使反应在回流状态下进行 反 应 3 小时之后 终止反应 得到聚丙烯酸十八酯 得到的产品用旋转蒸发仪加热蒸 发 将溶剂蒸发出来 便得到较纯的聚丙烯酸十六酯 19 82g 2 3 1 13 加入交联剂的聚丙烯酸十八酯的合成加入交联剂的聚丙烯酸十八酯的合成 将丙烯酸十八酯加入到三口烧瓶中 加 30mL 溶剂甲苯溶解 加入 20 的 N N 二亚甲基丙烯酰胺 再加入 0 53g 过氧化苯甲酰作引发剂 搅拌升温 使反应在回 流状态下进行 反应 3 小时之后 终止反应 得到的产品用旋转蒸发仪在 70 度下减 压蒸出溶剂 便得到较纯的网状聚丙烯酸十八酯 2 3 2 菜籽油 豆油系列的处理与合成菜籽油 豆油系列的处理与合成 2 3 2 1 菜籽油 豆油系列的处理菜籽油 豆油系列的处理 a 菜籽油的处理过程 XXXX 大学本科毕业设计 论文 把菜籽油 1L 放在 2000ml 的烧杯中 再加入含 33 33g 的 NaOH 溶液 搅拌 2H 后静止 2 小时待到分层后 除去下层沉淀 将剩余部分在抽滤得到滤液 将滤 液静止 2 小时 待分层除去下层大部分水后 加入适量无水 MgSO4 半小时 而后 静置 4 小时 再将剩余的放入抽滤器中抽滤 漏斗中有两层滤纸和一小层硅胶 防止堵塞漏斗 b 豆油的处理过程 把豆油 1L 放在 2000ml 的烧杯中 再加入含 32 00g 的 NaOH 溶液 搅拌 2H 后静止 2 小时待到分层后 除去下层沉淀 将剩余部分在抽滤得到滤液 将滤液静 止 2 小时 待分层除去下层大部分水后 加入适量无水 MgSO4 半小时 而后静置 4 小时 再将剩余的放入抽滤器中抽滤 漏斗中有两层滤纸和一小层硅胶 防止 堵塞漏斗 2 3 2 2 菜籽油 豆油系列的合成菜籽油 豆油系列的合成 a A23 的合成 取菜籽油 2 0000g 二乙撑三胺 0 2150g 放入 50ml 的烧瓶中 加入 20ml 无水乙 醇 并加入少许沸石 在加热回流 3 小时 之后加入适量甲醛 0 2500g 再加热回 流 3 小时 待冷却后 将产品用加有滤纸的漏斗分离其中的沸石 再将剩余的液体 用减压蒸馏装置在 40 度蒸馏 即可得到所要产品 B A34 的合成 取菜籽油 3 0000g 三乙撑四胺 0 4571g 放入 50ml 的烧瓶中 加入 20ml 无水乙 醇 并加入少许沸石 在加热回流 3 小时 之后加入适量甲醛 约 0 2679g 再加热 回流 3 小时 待冷却后 将产品用加有滤纸的漏斗分离其中的沸石 再将剩余的液 体用减压蒸馏装置在 40 度蒸馏 即可得到所要产品 c Am 的合成 取菜籽油 3 0000g 多乙撑多胺 0 3546g 放入 50ml 的烧瓶中 加入 20ml 无水乙 醇 并加入少许沸石 在加热回流 3 小时 之后加入适量甲醛 约 0 2679g 再加热 回流 3 小时 待冷却后 将产品用加有滤纸的漏斗分离其中的沸石 再将剩余的液 体用减压蒸馏装置在 40 度蒸馏 即可得到所要产品 d B34 的合成 取菜籽油 30 0000g 三乙撑四胺 5 8512g 放入 50ml 的烧瓶中 加入 20ml 无水 乙醇 并加入少许沸石 在加热回流 3 小时 之后加入适量甲醛 约 4 5450g 再加 热回流 3 小时 待冷却后 将产品用加有滤纸的漏斗分离其中的沸石 再将剩余的 液体用减压蒸馏装置在 40 度蒸馏 即可得到所要产品 2 3 3 3 CCJ 01 和一些试剂的合成实验和一些试剂的合成实验 a CCJ 01 和一二氯乙烷的合成 向单口烧瓶中加入 1 05gCCJ 01 和 0 30g 一二氯乙烷 再向其中加入 10ml 无水 XXXX 大学本科毕业设计 论文 乙醇 作溶剂 加热 回流 反应 8 小时 过滤 减压蒸发 得产品 b CCJ 01 和甲醛的合成 向单口烧瓶中加入 1 05gCCJ 01 和 0 10g 甲醛烷 再向其中加入 10ml 无水乙醇 作溶剂 加热 回流 反应 8 小时 过滤 减压蒸发 得产品 c CCJ 01 和环氧氯丙烷的合成 向单口烧瓶中加入 1 05gCCJ 01 和 0 28g 环氧氯丙烷 再向其中加入 10ml 无水 乙醇 作溶剂 加热 回流 反应 8 小时 过滤 减压蒸发 得产品 3 结果与分析结果与分析 3 1 防蜡剂的防蜡实验防蜡剂的防蜡实验 3 1 1 配制原油替代品配制原油替代品 准确称取 100g 石蜡和 300g 10 号柴油与 500ml 的烧杯中 将其放入电热恒温 水浴中 将其温度控制在 50 并对其进行搅拌 直至石蜡完全溶解 将其封存备 用 防蜡剂的防蜡实验 3 1 2 防蜡的条件选择防蜡的条件选择 选取多片外表面积相近的铁片 将其表面打磨光滑 直至表面无锈 然后将他 们放入酒精中 数小时后取出将其风干 选取表面积相近的三块作为实验用 并将 其编号 称其重量并记录 用静态防蜡法 进行试验 并选取较佳的条件尽享实验 3 1 2 1 表表 3 1 反应时间对防蜡剂的影响 选取未加交联剂的十六酯 加量为反应时间对防蜡剂的影响 选取未加交联剂的十六酯 加量为 150ml L 反应时间 h123456 防蜡率 65 0266 2168 476 0576 0976 01 反应时间对防蜡剂性能的影响 反应时间影响聚合反应程度和转化率 表5 测定了在不同反应时间下 生成的共聚 物的防蜡率 从上图可知 当反应时间增加至4 5 h 后 共聚 物的防蜡率基本不再变化 XXXX 大学本科毕业设计 论文 图图 3 1 反应时间对防蜡的影响反应时间对防蜡的影响 3 1 2 2 表表 3 2 反应温度对防蜡率的影响 选取未加交联剂的十六酯 加量为反应温度对防蜡率的影响 选取未加交联剂的十六酯 加量为 150ml L 反应温度 5060708090 防蜡率 74 3276 0572 8956 7649 32 反应温度对防蜡剂性能的影响 在烯类单体进行的自由基聚合反应中 反应温度主要是影响引发剂的分解速率 反应温度越低 引发剂分解速率越慢 生成的聚合物分子量越大 但是过低的反应温度 会降低聚合反应速率 为了合成出较高分子量的共聚物 并且有较快的聚合反应速率 研究了不同反应温度下所合成出的共聚物的防蜡率 试验结果见上表 表明 当反应温度为60 时 其共聚物的防蜡率最高 当温度较低时 过氧化苯甲 酰分解所产生的自由基的数目很少 尽管生成聚合物的分子量很高 但是由于体系中杂 质的存在 降低了聚合物的转化率 从而影响到防蜡效果 当温度很高时 引发剂分解 产生的自由基数目多 降低了聚合物的分子量 防蜡率随之降低 XXXX 大学本科毕业设计 论文 图图 3 2 温度对防蜡效果的影响图温度对防蜡效果的影响图 3 1 2 3 表表 3 3 防蜡剂的加量对防蜡率的影响 选取加交联剂的十六酯 防蜡剂的加量对防蜡率的影响 选取加交联剂的十六酯 加量 mg L75100125150200 防蜡率 40 2150 7279 3280 0580 11 图图3 3 聚合物防蜡剂加量对防蜡率的影响 聚合物防蜡剂加量对防蜡率的影响 防蜡剂加量对原油的防蜡降阻有很大的影响 表10 是防蜡剂加量对防蜡率影响 的试验结果 数据可知 随防蜡剂的加量增大 防率也相应增大 当防蜡剂的加量增大 到100 mg l 后 再增大防蜡剂加量 防蜡率增大的程度明显降低 这是因为 当防蜡剂 的加量很少时 由于极性原子或基团的数目和非极性支链的数目都很少 所以对应的防 蜡率就很低 继续增加防蜡剂的加量 极性原子或基团的数目和非极性支链的数目都也 相应的增多 在加量为100 mg l 时 防蜡剂在原油中的吸附已达到饱和 进一步增大防 蜡剂加量 已无实际意义了 XXXX 大学本科毕业设计 论文 3 2 各类合成化合物的防蜡率的测定各类合成化合物的防蜡率的测定 3 2 1 加加 N N 二亚甲基丙烯酰胺的丙烯酸类化合物的防蜡率二亚甲基丙烯酰胺的丙烯酸类化合物的防蜡率 以下均是在 50 下 加量在 200ml L 下的防蜡效果 3 2 1 1 表表 3 4 交联后的聚丙烯十四酯交联后的聚丙烯十四酯 编号m0 gm1 gm2 g 9737 097 437 2261 76 9217 087 417 2257 57 9427 187 417 2760 87 3 2 1 2 表表 3 5 交联后的聚丙烯十六酯交联后的聚丙烯十六酯 编号m0 gm1 gm2 g 9587 137 457 1879 17 9217 137 407 1881 48 4636 717 026 7780 64 3 2 1 3 表表 3 6 交联后的聚丙烯十八酯交联后的聚丙烯十八酯 编号m0 gm1 gm2 g 4636 717 026 8264 45 9427 237 457 3068 18 9587 137 377 2358 33 3 2 2 未未 N N 二亚甲基丙烯酰胺的丙烯酸类化合物的防蜡率二亚甲基丙烯酰胺的丙烯酸类化合物的防蜡率 3 2 2 1 表表 3 7 聚丙烯十二酯聚丙烯十二酯 编号m0 gm1 gm2 g 9587 127 457 2754 54 4636 676 986 84 9427 187 417 2856 52 3 2 2 2 表表 3 8 聚丙烯十四酯聚丙烯十四酯 编号m0 gm1 gm2 g 4636 717 026 8361 29 XXXX 大学本科毕业设计 论文 9587 137 377 2358 33 36306 997 247 1056 00 3 2 2 3 表表 3 9 聚丙烯十六酯聚丙烯十六酯 编号m0 gm1 gm2 g 36306 997 247 0576 00 9587 137 377 2070 83 9427 237 457 2775 00 3 2 2 4 表表 3 10 聚丙烯十八酯聚丙烯十八酯 编号m0 gm1 gm2 g 9737 137 307 2058 82 36306 997 247 0960 00 4636 717 026 8264 45 由以上表上可以得出结论 在未加交联剂的防蜡率显然没有加入交联剂的防蜡 效果好 防蜡效果最好的是加入交联剂的丙烯酸十六酯 3 2 3 表面活性剂系列表面活性剂系列 3 2 3 1 表表 3 11 A23 的防蜡效果 菜籽油 二乙撑三胺与甲醛 的防蜡效果 菜籽油 二乙撑三胺与甲醛 编号m0 gm1 gm2 g 9587 137 307 2358 33 36306 997 247 1056 00 4636 717 026 8264 45 3 2 3 2 表表 3 12 A34 的防蜡效果 菜籽油 三乙撑四胺与甲醛 的防蜡效果 菜籽油 三乙撑四胺与甲醛 编号m0 gm1 gm2 g 9217 137 377 1881 48 9737 137 307 1682 35 9587 137 307 1879 17 3 2 3 3 表表 3 13 Am 的防蜡效果 菜籽油 多乙撑多胺与甲醛 的防蜡效果 菜籽油 多乙撑多胺与甲醛 编号m0 gm1 gm2 g 9737 137 307 1776 47 4636 717 026 7780 65 36306 997 247 0480 00 3 2 3 4 表表 3 14 B34 的防蜡效果 豆油与三乙撑四胺 甲醛 的防蜡效果 豆油与三乙撑四胺 甲醛 编号m0 gm1 gm2 g 9737 137 307 1776 47 XXXX 大学本科毕业设计 论文 36306 997 247 0382 00 9217 137 377 1881 48 由上面几个图可以得出结论防蜡率最好的是菜籽油与三乙撑四胺和甲醛的聚合 物 由豆油和菜籽油的合成比较豆油显然好于菜籽油 3 2 4 其它化合物的防蜡率测定其它化合物的防蜡率测定 3 2 4 1 表表 3 15 CCJ 10 与一二氯乙烷合成物的防蜡率与一二氯乙烷合成物的防蜡率 编号m0 gm1 gm2 g 9217 137 407 1881 48 9587 137 307 1879 17 9427 237 457 2781 82 3 2 4 2 表表 3 16 CCJ 10 与甲醛合成物的防蜡率与甲醛合成物的防蜡率 编号m0 gm1 gm2 g 36306 997 247 0480 00 9217 137 47 1881 48 4636 717 026 7780 64 3 3 表表 3 17 加入交联剂的量的丙烯酸十六酯的优化配比加入交联剂的量的丙烯酸十六酯的优化配比 交联剂的加量占总物质量的百分数 交联剂的 添加加量编号m0 gm1 gm2 g 平均 9737 137 37 1774 17 5 9587 137 377 1879 1777 17 9217 137 47 1783 33 10 9217 137 377 1881 4882 4 36306 997 247 0578 15 9737 137 37 1682 3580 18 4636 717 026 7877 42 20 9427 237 457 2972 7375 07 9217 137 47 2266 67 25 36306 997 247 086465 34 XXXX 大学本科毕业设计 论文 图图 3 4 为加入交联剂的量的丙烯酸十六酯的优化配比与防蜡效果图为加入交联剂的量的丙烯酸十六酯的优化配比与防蜡效果图 由图中可以看出 当加入交联剂量在 10 左右时有最高值 即此时的防蜡率最 好 即说明在此处的比列防蜡率最好 3 4 红外图谱分析红外图谱分析 3 2 1 1 丙烯酸十二酯的红外表征丙烯酸十二酯的红外表征 利用红外光谱仪 用压片对所制得的产品进行红外光谱分析 具体结果见图 图图 3 5 丙烯酸十二酯的红外图谱丙烯酸十二酯的红外图谱 由图 3 5 可见 谱图主要吸收峰如下 在 2925 4 2854 6 cm 1 左右出现 CH3 CH2 吸收峰 在 1728 9 cm 1 左右出现 C O 酯 的吸收峰 在 1190 9 cm 1 左 右出现 C O 酯 的吸收峰 在 1637 0 1619 9 cm 1 左右出现 C C 不饱和双键的 吸收峰 在 3528 3 cm 1 左右出现 OH 醇 的吸收峰 说明酯化不完全 还有少 量的醇类物质 3 2 1 2 聚丙烯酸十二酯的红外表征聚丙烯酸十二酯的红外表征 利用红外光谱仪 用压片对所制得的产品进行红外光谱分析 具体结果见图 3 6 图 3 6 聚丙烯酸十二酯的红外谱图 XXXX 大学本科毕业设计 论文 由图 3 8 可见 谱图的主要吸收峰如下 在 2924 5 2854 1 cm 1 左右出现 CH3 CH2 吸收峰 在 1737 4 cm 1 左右出现 C O 酯 的吸收峰 在 1466 6 cm 1 左右出现 CH2变形的吸收峰 取代了先前的 1637 0 1619 9 cm 1 左右出现 C C 不饱和双键的特征吸收峰 说明单体已经反应完全 丙烯酸十二酯全部转化为 聚丙烯酸十二酯 3 2 1 3 丙烯酸十四酯的红外表征丙烯酸十四酯的红外表征 利用红外光谱仪 用压片对所制得的产品进行红外光谱分析 结果见图 3 7 图 3 7 丙烯酸十四酯的红外光谱图 由图 3 7 可见 谱图主要吸收峰如下 在 2924 7 2854 1 cm 1 左右出现 CH3 CH2 吸收峰 在 1731 1 cm 1 左右出现 C O 酯 的吸收峰 在 1190 1 cm 1 左 右出现 C O 酯 的吸收峰 在 1637 0 1620 0 cm 1 左右出现 C C 不饱和双键的 吸收峰 在 3546 8 cm 1 左右出现 OH 醇 的吸收峰 说明酯化不完全 还有少 量的醇类物质 3 2 1 4 聚丙烯酸十四酯的红外表征聚丙烯酸十四酯的红外表征 利用红外光谱仪 用压片对所制得的产品进行红外光谱分析 结果见图 3 8 图 3 8 聚丙烯酸十四酯的红外光谱图 由图 3 8 可见 谱图的主要吸收峰如下 在 2923 8 2853 5 cm 1 左右出现 CH3 CH2 吸收峰 在 1738 3 cm 1 左右出现 C O 酯 的吸收峰 在 1466 7 cm 1 左右出现 CH2变形的吸收峰 取代了先前的 1637 0 1620 0 cm 1 左右出现 C C 不饱和双键的特征吸收峰 说明单体已经反应完全 丙烯酸十四酯全部转化为 聚丙烯酸十四酯 3 2 1 5 丙烯酸十六酯的红外表征丙烯酸十六酯的红外表征 利用红外光谱仪 用压片对所制得的产品进行红外光谱分析 具体结果见图 3 XXXX 大学本科毕业设计 论文 9 图图 3 9 丙烯酸十六