專利名稱：一種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚天冬氨酸的制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
三元復(fù)合驅(qū)是20世紀(jì)80年代初由國外率先提出的,它是在表面活性劑/聚合物ニ元復(fù)合驅(qū)、堿/聚合物ニ元復(fù)合驅(qū)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的三次采油新技木。三元復(fù)合驅(qū)集中體現(xiàn)了表面活性劑驅(qū)，堿驅(qū)及聚合物驅(qū)的特征，又充分發(fā)揮了三者之間的協(xié)同作用，充分提高了各種化學(xué)劑效率，并大幅度降低了化學(xué)劑尤其是表面活性劑的用量。由于碳酸鈉的引入，在注入系統(tǒng)存在嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象。大量的碳酸鹽垢沉積在堿液配制罐(堿池)、液堿儲(chǔ)罐、過濾器的濾網(wǎng)、注入泵、地面注入管線等設(shè)施內(nèi)部。由于結(jié)垢情況的存在，過濾器、注入泵閥組每I 2月就要更換一次，注入泵也經(jīng)常因結(jié)垢而停機(jī)，毎年機(jī)泵因垢維修費(fèi)用增大；注入管線內(nèi)徑縮小，注入壓カ増大，影響了液體的流通，出現(xiàn)了弱堿三元復(fù)合驅(qū)注入難的現(xiàn)象，降低了注入時(shí)率。隨著環(huán)保與節(jié)能意識(shí)增強(qiáng)阻垢劑必會(huì)朝著多功能、高效、環(huán)保的方向發(fā)展。聚天冬氨酸(PASP)及其衍生物屬于聚氨基酸中的ー類。聚天冬氨酸及其衍生物因其結(jié)構(gòu)主鏈上的肽鍵容易受微生物、真菌等作用而斷裂最終降解產(chǎn)物是對(duì)環(huán)境無害的氨、ニ氧化碳和水。因此聚天冬氨酸及其衍生物是生物降解性好、環(huán)境友好型化學(xué)品。聚天冬氨酸及其衍生物的用途廣泛。它廣泛應(yīng)用于肥料增效、エ業(yè)水處理、金屬切削液、日用化學(xué)品、油田二次采油的注水助劑等領(lǐng)域?，F(xiàn)有方法制備聚天冬氨酸的產(chǎn)率為30-70%，產(chǎn)率低，純度為40-88%，純度不高，而且現(xiàn)有方法制備聚天冬氨酸操作復(fù)雜，耗能大，且存在三廢排出，造成環(huán)境污染等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，而提供了一種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法。本發(fā)明的一種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法是按照以下步驟進(jìn)行的:一、按重量份數(shù)稱取5 20份的羧酸酐、2 10份的有機(jī)酸、5 15份的胺化劑、
0.1 I份的水解劑、5 20份的純化劑和5 20份的洗滌劑；ニ、將步驟一稱取的羧酸酐、有機(jī)酸和胺化劑，置于雙螺旋捏合擠壓捏合設(shè)備中，在溫度為50 70°C條件下混合30 60min，繼續(xù)升溫至180 300°C，恒溫保持30 60min,得到聚琥拍酰亞胺；三、向步驟ニ得到的聚琥珀酰亞胺加入步驟ー稱取的水解劑水解30 60min，得到聚天冬氨酸初產(chǎn)物；四、向步驟三得到的聚天冬氨酸初產(chǎn)物中加入步驟ー稱取的純化劑，在40°C條件下恒溫?cái)嚢? 6h，減壓烘干，收集固相物，用步驟ー稱取的洗滌劑進(jìn)行洗滌，減壓烘干，即得聚天冬氨酸。本發(fā)明包含以下有益效果:本發(fā)明的方法制備得到的聚天冬氨酸，產(chǎn)率為90%，比現(xiàn)有的產(chǎn)率提高了 10-30%，制備聚天冬氨酸純度為98%，本發(fā)明采用固體物質(zhì)雙螺旋擠壓捏合設(shè)備聚合，制備聚天冬氨酸作為生物防垢阻垢劑，采用本發(fā)明的方法還具有生產(chǎn)エ藝簡(jiǎn)單、能耗低、無三廢排放、能連續(xù)エ業(yè)化生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)。


圖1不同藥荊種類、不同投藥濃度下的靜態(tài)阻垢率曲線圖；其中，I為PBTCA的靜態(tài)阻垢率曲線，2為HEDP的靜態(tài)阻垢率曲線，3為PASP的靜態(tài)阻垢率曲線，4為HPAM的靜態(tài)阻垢率曲線；圖2為不同藥荊種類、不同投藥濃度下緩蝕性能曲線圖其中，I為PBTCA與3mg/LZn2+的復(fù)配藥劑的緩蝕性能曲線，2為HEDP與3mg/LZn2+的復(fù)配藥劑的緩蝕性能曲線，3為PASP與3mg/LZn2+的復(fù)配藥劑的緩蝕性能曲線，4為HPAM與3mg/LZn2+的復(fù)配藥劑的緩蝕性能曲線。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的環(huán)境友好型防垢阻垢劑及其制備方法進(jìn)行具體描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，以下的具體描述是為了便于理解本發(fā)明，并不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
具體實(shí)施方式
一:本實(shí)施方式的一種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法是按照以下步驟進(jìn)行的:
ニ、按重量份數(shù)稱取5 20份的羧酸酐、2 10份的有機(jī)酸、5 15份的胺化劑、
0.1 I份的水解劑、5 20份的純化劑和5 20份的洗滌劑；ニ、將步驟一稱取的羧酸酐、有機(jī)酸和胺化劑，置于雙螺旋捏合擠壓捏合設(shè)備中，在溫度為50 70°C條件下混合30 60min，繼續(xù)升溫至180 300°C，恒溫保持30 60min,得到聚琥拍酰亞胺；三、向步驟ニ得到的聚琥珀酰亞胺加入步驟ー稱取的水解劑水解30 60min，得到聚天冬氨酸初產(chǎn)物；四、向步驟三得到的聚天冬氨酸初產(chǎn)物中加入步驟ー稱取的純化劑，在40°C條件下恒溫?cái)嚢? 6h，減壓烘干，收集固相物，用步驟ー稱取的洗滌劑進(jìn)行洗滌，減壓烘干，即得聚天冬氨酸。本實(shí)施方式的方法制備得到的聚天冬氨酸，產(chǎn)率為90%，比現(xiàn)有的產(chǎn)率提高了10-30%,制備聚天冬氨酸純度為98%，本實(shí)施方式采用固體物質(zhì)雙螺旋擠壓捏合設(shè)備聚合，制備聚天冬氨酸作為生物防垢阻垢劑，采用本實(shí)施方式的方法還具有生產(chǎn)エ藝簡(jiǎn)單、能耗低、無三廢排放、能連續(xù)エ業(yè)化生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)施方式捏合擠壓設(shè)備為雙螺旋擠壓捏合機(jī)。
具體實(shí)施方式
ニ:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是:步驟一中所述的羧酸酐為馬來酸酐、醋酸酐、こ酸酐、鄰苯ニ甲酸酐、丁ニ酸酐、琥珀酸酐、對(duì)苯ニ甲酸酐或間苯ニ甲酸酐。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或ニ不同的是:步驟一中所述的胺化劑為質(zhì)量百分含量為25% 28%的氨水、碳酸氫銨、碳酸銨、硝酸銨或氯化銨。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是:步驟一中所述的有機(jī)酸為羧酸、氨基磺酸、2-丙烯酸胺-2-甲基丙磺酸、亞磺酸或硫羧酸。其它與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是:步驟一中所述的水解劑為以堿金屬或堿土金屬的氫氧化物。其它與具體實(shí)施方式
一至四之一相同。
具體實(shí)施方式
六:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是:步驟一中所述的水解劑氫氧化鈉或氫氧化鉀。其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是:步驟一中所述的所述純化劑為正丁醇、こ酸こ酷、丁酮、異丙醚、特丁基叔丁基醚或N，N-ニ甲基甲酰胺。其它與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
八:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七之一不同的是:步驟ニ中所述的在溫度為60°C條件下混合30 60min。其它與具體實(shí)施方式
一至七之一相同。
具體實(shí)施方式
九:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八之一不同的是:步驟四中所述的洗滌劑為甲醇、無水こ醇、丁醇、丙醇或異丙醇。其它與具體實(shí)施方式
一至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至九之一不同的是:步驟一中所述的按重量份數(shù)稱取8 15份的羧酸酐、5 7份的有機(jī)酸、8 12份的胺化劑、0.4 0.6份的水解劑、8 15份的純化劑和8 15份的洗滌劑。其它與具體實(shí)施方式
一至九之一相同。通過以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果:實(shí)施例1一、聚琥珀酰亞胺(PSI)的制取:取12份馬來酸酐、6份2-丙烯酸胺-2-甲基丙磺酸和10份碳酸氫銨，研磨后置于雙螺旋擠壓捏合設(shè)備中，在溫度為50°C 70°C條件下研磨混合30min，繼續(xù)升溫至185°C，保持30min，得到聚琥珀酰亞胺(PSI)；ニ、聚琥珀酰亞胺(PSI)的水解:向步驟一得到的聚琥珀酰亞胺(PSI) 10份加入I份質(zhì)量百分含量為14%的氫氧化鈉水溶液在65 °C條件下水解30min，得到聚天冬氨酸(PASP)初產(chǎn)物；三、向步驟ニ得到的聚天冬氨酸(PASP)初產(chǎn)物I份中加入I份的N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)，然后在40°C條件下恒溫?cái)嚢鑜h，在真空度為2.67KPa條件干燥30min，干燥后的固形物用無水こ醇進(jìn)行連續(xù)洗滌，然后在真空度為1.3KPa條件下干燥30min，即得聚天冬氨酸(PASP)純化固體。本實(shí)施例制備得到的聚天冬氨酸(PASP)產(chǎn)率為90%，純度為98%。實(shí)施例2一、聚琥珀酰亞胺(PSI)的制取:取12份馬來酸酐、10份2-丙烯酸胺-2-甲基丙磺酸和10份碳酸氫銨，研磨后置于捏合擠壓設(shè)備中，在溫度為60°C條件下研磨混合30min，繼續(xù)升溫至200°C， 保持30min，得到聚琥珀酰亞胺(PSI)；
ニ、聚琥珀酰亞胺(PSI)的水解:向步驟一得到聚琥珀酰亞胺(PSI) 10份加入0.5份質(zhì)量百分含量為14%的氫氧化鈉水溶液在65°C條件下進(jìn)行水解60min，得到聚天冬氨酸(PASP)初產(chǎn)物；三、向步驟ニ得到的聚天冬氨酸(PASP)初產(chǎn)物2份加入I份N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)，然后在40V條件下恒溫?cái)嚢?h，在真空度為2.67KPa條件干燥30min，干燥后的固形物用無水こ醇進(jìn)行連續(xù)洗滌，然后在真空度為1.3KPa條件下干燥30min，即得聚天冬氨酸(PASP)純化固體。本實(shí)施例制備得到的聚天冬氨酸(PASP)產(chǎn)率為90%，純度為98%。 本實(shí)施例提供的環(huán)境友好型防垢阻垢劑聚天冬氨酸(PASP)具有防垢阻垢率高、具有緩蝕性能、可生物降解性能。該劑具有良好的防垢阻垢性能，通過螯合、晶格畸變、表面吸附、增溶等作用，對(duì)碳酸鈣、硫酸鈣和磷酸鈣等具有顯著的抑垢阻垢作用，同時(shí)對(duì)水中的顆粒物和金屬離子具有良好的分散、穩(wěn)定作用，并且具有很高的鈣容忍度，可適用于高堿度、高硬度和高溫系統(tǒng)。對(duì)油田三元復(fù)合驅(qū)的防垢阻垢具有重要意義。對(duì)實(shí)施例2制備得到的聚天冬氨酸(PASP)進(jìn)行紅外譜圖與聚天冬氨酸的Salter標(biāo)準(zhǔn)譜圖做比較分析，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)特征峰都相似；只是在標(biāo)準(zhǔn)圖譜的3568CHT1附近為N-H鍵的吸收峰，2904cm—1和2893cm—1處有CH2-基伸縮振動(dòng)峰，1712cm—1處為羧基的吸收峰，1573cm-1處為酰氨基(肽鍵)吸收峰，同時(shí)在1415CHT1附近為-CH的吸收峰，綜上所述:該化合物為聚天冬氨酸型阻垢劑。由此可知，實(shí)施例2制備的聚天冬氨酸(PASP)的聚合對(duì)其產(chǎn)生的影響不大，其與天冬氨酸結(jié)構(gòu)近似，性能相近。通過以下性能測(cè)試說明實(shí)施例2制備的聚天冬氨酸(PASP)對(duì)于油田三元復(fù)合驅(qū)的防垢阻垢的應(yīng)用性能。對(duì)實(shí)施例2制備的聚天冬氨酸(PASP)進(jìn)行以下性能檢測(cè):I)聚天冬氨酸(PASP)的阻垢性能評(píng)定為了了解對(duì)CaCO3垢的阻垢性能，采用經(jīng)典的靜態(tài)阻垢法(T=80°C，t=10h)對(duì)實(shí)施例2制備的聚天冬氨酸(PASP)的阻垢性能進(jìn)行了研究，試驗(yàn)配水的水質(zhì)指標(biāo)為:Ca2+/4.0Ommol ；HC03/8.0Ommol ;試驗(yàn)用水為蒸懼水；試驗(yàn)水的pH為溶液的自然pH,同時(shí)以PBTCA, HEDP和HPAM進(jìn)行對(duì)照，靜態(tài)阻垢率結(jié)果見圖1所示。從圖1可以看出，在中高硬度、中高堿度的試驗(yàn)水質(zhì)下，實(shí)施例2制備的聚天冬氨酸(PASP)對(duì)CaCO3的阻垢性能略遜于PBTCA和HEDP，遠(yuǎn)優(yōu)于HPAM。表明對(duì)于中高硬度和中高堿度的水質(zhì)，實(shí)施例2制備的聚天冬氨酸(PASP)具有與PBTCA和HEDP相媲美的性能。詳細(xì)的研究表明，當(dāng)試驗(yàn)水的硬度和堿度繼續(xù)升高吋，HEDP的性能下降較明顯。最后使得在較為惡劣的水質(zhì)條件下，PASP的阻垢性能略優(yōu)于HEDP。2)聚天冬氨酸(PASP)的緩蝕性能聚天冬氨酸(PASP)中的氮原子，由于含有孤對(duì)電子，因此易與具有空d軌道的過渡金屬原子成鍵，最終吸附在金屬表面從而達(dá)到保護(hù)金屬的目的。為了了解實(shí)施例2制備的聚天冬氨酸(PASP)的緩蝕性能，我們用旋轉(zhuǎn)掛片法(T=50°C，t=72h)測(cè)定了不同濃度的TBCA, HEDP, PASP和HPAM與3mg/LZn2+的復(fù)配藥劑的緩蝕性能其結(jié)果如圖2所示，其中，試驗(yàn)用水中含Cl' HCO3和SO廣各為100mg/L。從圖2可知，與Zn2+復(fù)配后，實(shí)施例2制備的聚天冬氨酸(PASP)的緩蝕性能與HEDP和PBTCA相當(dāng)。3)聚天冬氨酸(PASP)的熱穩(wěn)定性與水解穩(wěn)定性為了了解實(shí)施例2制備的聚天冬氨酸(PASP)的熱穩(wěn)定性與水解穩(wěn)定性，我們將實(shí)施例2制備的聚天冬氨酸(PASP)水溶液分為三份:第I份(A，聚天冬氨酸(PASP)水溶液稀釋至濃度為7mg/L)和第2份(B，聚天冬氨酸(PASP)水溶液稀釋至濃度為7mg/L)按常規(guī)在室溫下保存，第3份(C，聚天冬氨酸(PASP)水溶液稀釋至濃度為7mg/L);然后將A、B和C在90°C的水浴中放置100h，然后在T=25°C時(shí)的相同條件下測(cè)定其物理性質(zhì)，并比較A、B和C的緩蝕(采用試驗(yàn)用水，測(cè)試條件為T=50°C，t=72h, C=15mg/L, Zn2+=3mg/L)阻垢效果(采用試驗(yàn)用水，測(cè)試條件為T=80°C，t=10h, C=3mg/L)。其中，試驗(yàn)用水中含Cl'HCO3和SO42 各為 100mg/L。3次測(cè)定結(jié)果的平均值如表I所示，從表I的結(jié)果可以看出，在測(cè)定誤差范圍內(nèi)，A、B、C藥劑的各種性能均無明顯差異，因此實(shí)施例2制備的聚天冬氨酸(PASP)在相應(yīng)的溫度(T < 90°C)和時(shí)間(t ^ IOOh)范圍內(nèi)具有良好的熱穩(wěn)定性和水解穩(wěn)定性。表I聚天冬氨酸(PASP)的熱穩(wěn)定

權(quán)利要求
1.一種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法，其特征在于所述方法包括以下步驟: 一、按重量份數(shù)稱取5 20份的羧酸酐、2 10份的有機(jī)酸、5 15份的胺化劑、0.1 I份的水解劑、5 20份的純化劑和5 20份的洗滌劑； ニ、將步驟一稱取的羧酸酐、有機(jī)酸和胺化劑，置于雙螺旋捏合擠壓捏合設(shè)備中，在溫度為50 70°C條件下混合30 60min，繼續(xù)升溫至180 300°C，恒溫保持30 60min，得到聚琥珀酰亞胺； 三、向步驟ニ得到的聚琥珀酰亞胺加入步驟ー稱取的水解劑水解30 60min，得到聚天冬氨酸初產(chǎn)物； 四、向步驟三得到的聚天冬氨酸初產(chǎn)物中加入步驟ー稱取的純化劑，在40°C條件下恒溫?cái)嚢? 6h，減壓烘干，收集固相物，用步驟ー稱取的洗滌劑進(jìn)行洗滌，減壓烘干，即得聚天冬氨酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法，其特征在于步驟一中所述的羧酸酐為馬來酸酐、醋酸酐、こ酸酐、鄰苯ニ甲酸酐、丁ニ酸酐、琥珀酸酐、對(duì)苯ニ甲酸酐或間苯ニ甲酸酐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法，其特征在于步驟一中所述的胺化劑為質(zhì)量百分含量為25% 28%的氨水、碳酸氫銨、碳酸銨、硝酸銨或氯化銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法，其特征在于步驟一中所述的有機(jī)酸為羧酸、氨基磺酸、2-丙烯酸胺-2-甲基丙磺酸、亞磺酸或硫羧酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法，其特征在于步驟一中所述的水解劑為以堿金屬或堿土金屬的氫氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的ー種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法，其特征在于步驟一中所述的水解劑氫氧化鈉或氫氧化鉀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法，其特征在于步驟一中所述的所述純化劑為正丁醇、こ酸こ酷、丁酮、異丙醚、特丁基叔丁基醚或N，N- ニ甲基甲酰胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的ー種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法，其特征在于步驟ニ中所述的在溫度為60°C條件下混合30 60min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法，其特征在于步驟四中所述的洗滌劑為甲醇、無水こ醇、丁醇、丙醇或異丙醇。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法，其特征在于步驟一中所述的按重量份數(shù)稱取8 15份的羧酸酐、5 7份的有機(jī)酸、8 12份的胺化劑、0.4 0.6份的水解劑、8 15份的純化劑和8 15份的洗滌劑。
全文摘要
一種用于油田用三元復(fù)合驅(qū)的環(huán)境友好型聚天冬氨酸的制備方法，它涉及聚天冬氨酸的制備領(lǐng)域。本發(fā)明通過羧酸酐、有機(jī)酸、胺化劑、水解劑、純化劑和洗滌劑為原料，通過聚合反應(yīng)合成了PASP。本發(fā)明的聚天冬氨酸產(chǎn)率為90%，純度為98%，本發(fā)明采用固體物質(zhì)雙螺旋擠壓捏合設(shè)備聚合，制備聚天冬氨酸作為生物防垢阻垢劑，采用本發(fā)明的方法還具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、能耗低、無三廢排放、能連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明應(yīng)用于油田防垢阻垢領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08G73/10GK103113584SQ20131006516
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者鮑洪玉, 劉永濤, 邢平, 韓莉華, 侯鳳芹, 趙金姝 申請(qǐng)人:趙金姝