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随着大庆油田的不断开采,油田已进入高含水期开采阶段,储采失衡的矛盾和后备储量不足问题日益突出,生产成本逐年上升,开采难度加大。为弥补油田原油产量递减,三次采油技术在油田得到广泛应用。使用高分子量聚丙烯酰胺驱油,可提高黏度和溶解性,降低高渗透油层的渗透率,增加吸水厚度,提高中、低渗透层的吸水能力,以利于大幅度提高原油采收率。
大庆炼化公司采用共聚工艺生产高分子量聚丙烯酰胺,产品质量一直不稳定,特别是溶解性较差,产品溶解后有许多不溶性胶团(外观有疙瘩)。为此,针对共聚高分子量聚丙烯酰胺溶解性较差的实际情况,进行了高分子量聚丙烯酰胺聚合工艺和配方技术的研究。
1 合成工艺概况
丙烯酰胺聚合是典型的自由基聚合,单体丙烯酰胺是α、β不饱和胺,带有两个活性中心(一个乙烯基团和一个胺基基团),因此,丙烯酰胺可以和各种化合物反应而产生许多聚丙烯酰胺的衍生物,而这些衍生物具有多种性能,如絮凝性,增黏(稠)性,表面活性等。驱油用聚丙烯酰胺一般为阴离子部分水解聚丙烯酰胺,通常的合成方法为丙烯酰胺均聚水解法和丙烯酰胺与丙烯酸共聚法。
1.1 前加碱均聚共水解
该聚合方法以丙烯酰胺单体为原料,水做溶剂,用碳酸钠等碱类调节水解度。在一定的初始温度下,首先催化剂释放自由基,随着丙烯酰胺链引发、链增长的进行,自由基逐渐被消耗,最后由链转移剂终止反应。
1.2 丙烯酰胺、丙烯酸共聚
共聚合成聚丙烯酰胺以丙烯酰胺、丙烯酸为原料,水为溶剂,反应前通过NaOH调节pH值,聚合体系在一定的初始温度下发生自由基聚合反应,最后得到含羧基的聚丙烯酰胺产品。
2 聚合工艺的选择
通过对聚合反应机理的研究, 用现有均聚技术和共聚技术进行实验,对比2种工艺在原料、反应、产品质量以及生产成本等方面的特点,确立聚合工艺。
2.1 聚合反应特点
大庆炼化公司聚丙烯酰胺装置是1995年引进法国SNF公司生产技术和设备的超大型聚合物生产装置,设计标准:相对分子质量为(5.0—15.0)×106 ,采用均聚碳酸钠水解工艺。1998年在原装置部分生产线进行技术改造,开发了丙烯酸共聚生产技术,分子质量:≥16.0×106 。
由聚合反应可知,均聚反应引发和整体反应速度均慢于共聚反应,最终温度也略低于共聚反应。比较反应过程,均聚胶体由于反应放热以及水解生成的CO2、NH3和水,体积增加2.5倍,共聚胶体没有较大的膨胀。
(1). 前加碱均聚共水解法提高高分子量聚丙烯酰胺的溶解性是可行的,所研究开发的均聚高分子量聚丙烯酰胺聚合技术,突破了原法国SNF均聚技术无法生产高分子量产品的缺陷,同时使共聚产品溶解性差的问题得到解决,提高了高分子量聚丙烯酰胺产品质量。
(2).用该技术生产的高分子量聚丙烯酰胺溶解性能好,黏度高,在同类高分产品中质量佳。
参考文献
[1] 严瑞宣.水溶性高分子.北京:化学工业出版社,1998:101-153.
[2] 张新平:国内聚丙烯酰胺技术的研究,石油炼制与化工,1997: 5-8.
大庆炼化公司采用共聚工艺生产高分子量聚丙烯酰胺,产品质量一直不稳定,特别是溶解性较差,产品溶解后有许多不溶性胶团(外观有疙瘩)。为此,针对共聚高分子量聚丙烯酰胺溶解性较差的实际情况,进行了高分子量聚丙烯酰胺聚合工艺和配方技术的研究。
1 合成工艺概况
丙烯酰胺聚合是典型的自由基聚合,单体丙烯酰胺是α、β不饱和胺,带有两个活性中心(一个乙烯基团和一个胺基基团),因此,丙烯酰胺可以和各种化合物反应而产生许多聚丙烯酰胺的衍生物,而这些衍生物具有多种性能,如絮凝性,增黏(稠)性,表面活性等。驱油用聚丙烯酰胺一般为阴离子部分水解聚丙烯酰胺,通常的合成方法为丙烯酰胺均聚水解法和丙烯酰胺与丙烯酸共聚法。
1.1 前加碱均聚共水解
该聚合方法以丙烯酰胺单体为原料,水做溶剂,用碳酸钠等碱类调节水解度。在一定的初始温度下,首先催化剂释放自由基,随着丙烯酰胺链引发、链增长的进行,自由基逐渐被消耗,最后由链转移剂终止反应。
1.2 丙烯酰胺、丙烯酸共聚
共聚合成聚丙烯酰胺以丙烯酰胺、丙烯酸为原料,水为溶剂,反应前通过NaOH调节pH值,聚合体系在一定的初始温度下发生自由基聚合反应,最后得到含羧基的聚丙烯酰胺产品。
2 聚合工艺的选择
通过对聚合反应机理的研究, 用现有均聚技术和共聚技术进行实验,对比2种工艺在原料、反应、产品质量以及生产成本等方面的特点,确立聚合工艺。
2.1 聚合反应特点
大庆炼化公司聚丙烯酰胺装置是1995年引进法国SNF公司生产技术和设备的超大型聚合物生产装置,设计标准:相对分子质量为(5.0—15.0)×106 ,采用均聚碳酸钠水解工艺。1998年在原装置部分生产线进行技术改造,开发了丙烯酸共聚生产技术,分子质量:≥16.0×106 。
由聚合反应可知,均聚反应引发和整体反应速度均慢于共聚反应,最终温度也略低于共聚反应。比较反应过程,均聚胶体由于反应放热以及水解生成的CO2、NH3和水,体积增加2.5倍,共聚胶体没有较大的膨胀。
(1). 前加碱均聚共水解法提高高分子量聚丙烯酰胺的溶解性是可行的,所研究开发的均聚高分子量聚丙烯酰胺聚合技术,突破了原法国SNF均聚技术无法生产高分子量产品的缺陷,同时使共聚产品溶解性差的问题得到解决,提高了高分子量聚丙烯酰胺产品质量。
(2).用该技术生产的高分子量聚丙烯酰胺溶解性能好,黏度高,在同类高分产品中质量佳。
参考文献
[1] 严瑞宣.水溶性高分子.北京:化学工业出版社,1998:101-153.
[2] 张新平:国内聚丙烯酰胺技术的研究,石油炼制与化工,1997: 5-8.