论文部分内容阅读
油气运输管道中形成的天然气水合物会阻碍液体的流动，严重时甚至会造成管道阻塞引发安全事故。水合物动力学水合物抑制剂(KHI)的注入是防止在石油生产和运输操作过程中发生水合物堵塞的有效方法。研究开发抑制效果更好、适用范围更广、更经济廉价的水合物抑制剂是水合物领域的一项重点内容。聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯基已内酰胺(PVCap)是两种有一定的抑制效果且应用范围较广的水合物动力学抑制剂。为克服PVP和PVCap在较高过冷度时失去抑制效果以及水溶性较差等缺陷，本文合成了一系列官能团改性的PVP和PVCap，并且用傅里叶红外光谱仪和核磁共振仪对改性抑制剂的结构进行了表征以及用凝胶渗透色谱仪测定了其分子量信息;而且还对改性抑制剂的抑制性能进行了评价。 在高压定容蓝宝石反应釜中采用恒定温度法和匀速降温法检验了改性抑制剂对甲烷水合物的抑制效果。结果表明用乙苯和巯基乙酸改性的PVP能够有较好的抑制效果。各种官能团改性PVP的抑制效果排序为:1-丁氨改性的聚乙烯基吡咯烷酮(PVPNH2)＜乙酸改性的聚乙烯基吡咯烷酮(PVPCOOH)＜聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)＜乙苯改性的聚乙烯基吡咯烷酮(PVPC6H5)＜巯基乙酸改性的聚乙烯基吡咯烷酮(PVPSCOOH)。PVPC6H5所能承受的最低温度为2.6℃，PVPSCOOH所能承受的最低温度为-1.7℃，较普通PVPK90的抑制效果有了较大提高（PVPK90能承受的最低温度为3.1℃）;巯基乙酸改性的聚乙烯基己内酰胺(PVCSCOOH)所能承受的最低温度为-4.0℃，相比只能在-1.3℃以上温度范围发挥抑制作用的普通PVCap来说，PVCSCOOH的抑制效果有了显著提高。而且在同一温度时，PVCSCOOH的诱导时间也比PVCap的长。比如，当温度为0℃时，2.0wt％PVCSCOOH的诱导时间为348 min;而同浓度的普通PVCap的诱导时间只有86 min。 用低温拉曼光谱仪(Raman)、粉末X-射线衍射仪(PXRD)和冷冻扫描式电子显微镜(cryo-SEM)对在含有不同抑制剂条件下生成的甲烷水合物进行了微观检测。结果表明，抑制剂的加入不会影响水合物的结构类型，但是却能够减小水合物的大小笼的比值、降低水合物的含水率、加快水合物的分解速率以及对水合物的微观形貌产生影响。