一种纳米原油降凝剂、制备方法及应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种原油降凝的技术领域，具体来说，涉及一种纳米原油降凝剂、制备 方法及应用方法。 技术背景
[0002] 我国原油的运输方式主要靠管道运输，但是原油大都含蜡量比较多，而且低温流 动性也不好，日积月累，导致管道中蜡的沉积量增大，这不仅影响原油的运输，而且存在较 大的安全隐患。因此，为解决这一问题，当务之急是寻找一种方法降低原油的凝点，提高其 低温流动性。
[0003] 目前改进方法主要可以分为两类：物理法和化学法。其中物理法主要是加热法。 其主要是通过加热输送的方式改变其低温流动特性较差的事实。其输送原理为原油中的 蜡、胶质及沥青质等随着温度的升高将溶解在原油中，使原油的滚动性得以改善，以达到输 送的目的。但它有两方面的能量损失即磨阻损失和散热损失。这就导致其额外的费用消 耗，燃料消耗多、允许的输量范围变化小，而且在加热输送过程中停输将会导致凝结从而产 生危险。
[0004] 化学法主要包括乳化降凝法、悬浮输送法和加降凝剂法。但是前两种使用方法比 较受限，因其需要大量的水，因此在水量缺失的干旱地区难以利用。而加降凝剂法是通过加 入降凝剂使原油凝点和黏度降低进行常温输送的方法。加降凝剂法的工作原理是降凝剂的 加入使蜡晶聚集在降凝剂的周围减少了蜡晶之间的亲和力，同时降凝剂起到结晶中心的作 用，使蜡在其周围结晶，所形成的蜡晶基体的强度较弱，使输送较容易。其优点是减少了加 热所需的费用，达到加热所不能达到的输送效果。更主要的是操作简单易行、节约能源、降 低油品的生产成本、不会对管道产生不良的腐蚀效果，而且有利于环境保护。
[0005] 降凝剂降凝技术最早是Davis于1931年将氯化石錯和萘通过Friedel-crafts缩 合反应，该种降凝剂主要用在润滑油中，至今仍具有广泛的应用。迄今为止，国内外文献和 专利报道的原油降凝剂的种类和数量很多，常用的有以下几种类型：乙烯-醋酸乙烯酯共 聚物及其衍生物、（甲基）丙烯酸高碳醇酯类聚合物及其衍生物、苯乙烯-马来酸酐-丙烯 酸高碳醇酯共聚物及其衍生物、丙烯酸高碳醇酯-马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚物及其衍生 物。这些降凝剂具有较好的降凝效果，在原油的输送工艺中发挥着不可磨灭的作用。随着 社会对节能、安全等的极大关注，提高输送过程的节能、安全流动具有更高的意义。
【发明内容】
[0006] 技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提出了一种纳米原油降凝剂、制备方 法及应用方法，该降凝剂能够使原油粘度及凝固点降低，进而实现在低温下仍具有较好的 流动性。
[0007] 技术方案：为了解决上述的问题，本发明实施例采用如下的技术方案：
[0008] 第一方面，本实施例提供一种纳米原油降凝剂，该纳米原油降凝剂按照质量百分 比，包括以下组分：
[0009] 具有核壳结构的二氧化硅：0.57~1.08%; 弓I发剂； 0.08-1.07%； 单体: 2.78-18.6%； 溶剂： 79.72-96.54% 〇
[0010] 作为第一方面第一种优选方案，所述的具有核壳结构的二氧化硅以二氧化硅粒子 为核，以带双键的无机硅氧烷为壳。
[0011] 作为第一方面第二种优选方案，所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或 者过氧化苯甲酰。
[0012] 作为第一方面第三种优选方案，所述的溶剂为甲苯、三氯甲烷或者二氯甲烷。
[0013] 作为第一方面第四种优选方案，所述的单体为具有脂肪族长主链的疏水单体，且 单体的极性小于〇. 1。
[0014] 作为第一方面第五种优选方案，所述的单体为甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十八酯、 甲基丙烯酸十六酯或者甲基丙烯酸十四酯。
[0015] 第二方面，本实施例提供一种纳米原油降凝剂的制备方法，该制备方法包括以下 过程：
[0016] 第一步：制备具有核壳结构的二氧化硅：将二氧化硅、乙醇、氨水、蒸馏水、硅酸四 乙酯和硅烷偶联剂混合搅拌，反应12~36h，形成具有核壳结构的二氧化硅，然后该具有核 壳结构的二氧化硅进行离心和烘干处理，从而制得具有核壳结构的二氧化硅；该具有核壳 结构的二氧化硅按照质量百分比，包括以下组分：
[0017] 二氧化硅：0· 11 ~1. 23%
[0018]乙醇：70· 5 ~80. 1%;
[0019]氨水：5. 42 ~7. 23%;
[0020] 蒸馏水：6· 83 ~7. 81 % ;
[0021] 硅酸四乙酯：1· 04~3. 31% ;
[0022] 硅烷偶联剂：5· 81~10. 93% ;
[0023] 第二步：制备纳米原油降凝剂：将第一步制备的具有核壳结构的二氧化硅溶解在 溶剂中，然后加入引发剂和单体，在氮气的保护下，在温度60~80°C反应6~8小时，制成 纳米原油降凝剂。
[0024]作为第二方面第一种优选方案，所述的第二步中，纳米原油降凝剂按照质量百分 比，包括以下组分：
[0025] 具有核壳结构的二氧化硅：0.57~1.08%; 引发剂； 0.08-1.07%； 单体: 2,78-18.6%； 溶剂: 79.72-96.54%〇
[0026] 第三方面，本实施例提供一种纳米原油降凝剂的应用方法，将纳米原油降凝剂添 加到原油中，作为原油的降凝剂；该纳米原油降凝剂按照质量百分比，包括以下组分：
[0027] 具有核壳结构的二氧化硅：0,57~L08%; 引发剂： 0.08~1.07%; 单体： 2.78-18,6%; 溶剂； 79.72~96.54%〇
[0028] 作为第三方面第一种优选方案，所述的纳米原油降凝剂和原油的质量比为： 0. 001 ~0. 05:10。
[0029] 有益效果：与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
[0030] (1)能够使原油粘度及凝固点降低，进而实现在室温20°C下仍具有较好的流动 性。此降凝剂改变了原油中蜡晶的尺寸和形状，改变了蜡晶形态，使蜡晶形成三维空间网状 结构的能力变弱，从而降低了原油的凝固点，增强了原油的流动性。
[0031] (2)持续降凝有效时间长。通过试验验证，在静置3天后，加有原油降凝剂的原油 的凝点和粘度效果一样。
[0032] (3)此降凝剂的原料来源稳定，价格低廉，具有广阔的市场应用前景。
【附图说明】
[0033]图1是本发明实施例中在具有核壳结构的二氧化硅的表面继续接上长链烷基的 反应示意图。
[0034]图2是本发明实施例中具有核壳结构的二氧化硅的扫描电镜图。
[0035]图3是本发明实施例的纳米原油降凝剂的扫描电镜图。
[0036] 具体实施方法
[0037] 为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
[0038] 本发明实施例的一种纳米原油降凝剂，按照质量百分比，包括以下组分：
[0039] 具有核壳结构的二氧化硅：0.57~1.08%; 引发剂: 0.08-1.07%； 单体： 2.78~18.6%; 溶剂： 79.72~96.54%。
[0040] 作为优选方案，所述的具有核壳结构的二氧化硅以二氧化硅粒子为核，以带双键 的无机硅氧烷为壳。如图1所示，对二氧化硅进行表面改性，使其表面接枝上一圈带双键的 壳。进一步与甲基丙烯酸十八酯等单体反应，使其表面形成的烷基链很长。
[0041] 本实施例的具有核壳结构的二氧化硅是经过改性的二氧化硅。制备具有核壳结 构的二氧化硅的过程为：将二氧化硅、乙醇、氨水、蒸馏水、硅酸四乙酯和硅烷偶联剂混合搅 拌，反应12~36h，形成具有核壳结构的二氧化硅，然后该具有核壳结构的二氧化硅进行离 心和烘干处理，从而制得具有核壳结构的二氧化硅；该具有核壳结构的二氧化硅按照质量 百分比，包括以下组分：
[0042] 二氧化硅：0· 11 ~1. 23%
[0043] 乙醇：70· 5 ~80. 1% ;
[0044] 氨水：5. 42 ~7. 23% ;
[0045] 蒸馏水：6· 83 ~7. 81 % ;
[0046] 硅酸四乙酯：1· 04~3. 31% ;
[0047] 硅烷偶联剂：5· 81~10. 93% ;
[0048] 作为优选方案，所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或者过氧化苯甲酰。 所述的溶剂为甲苯、三氯甲烷或者二氯甲烷。
[0049] 所述的单体为具有脂肪族长主链的疏水单体，且单体的极性小于0. 1。作为优选， 所述的单体为甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十六酯或者甲基丙烯酸十四 酯。
[0050] 以二氧化娃粒子为核，带双键的无机硅氧烷为壳的二氧化娃纳米粒子，与单体反 应，使其表面具有长链烷烃结构的纳米原油降凝剂。该纳米原油降凝剂的长链烷基具有 14~18个碳，一方面能够作为蜡析出结晶的晶核中心，使原油中小的