[发明专利]一种基于哌啶类离子液体的复合型水合物抑制剂

说明书

本发明公开了一种基于哌啶类离子液体的复合型水合物抑制剂，其特征在于，该复合型水合物抑制剂包括结构式如式Ⅰ所示的哌啶类离子液体、动力学抑制剂和水；所述动力学抑制剂为聚乙烯己内酰胺；以水合物形成原料料中的水基质量为基准，所述动力学抑制剂聚乙烯己内酰胺的质量浓度0.5～1wt％；所述哌啶类离子液体的质量浓度0.5～1wt％；该复合型水合物抑制剂具有抑制效果更好、用量少、应用场合更广的优点，在高过冷度条件下，1～2wt％的低用量下仍可满足水合物抑制要求，大大降低抑制成本，并且减少对环境的危害。其中，R1、R2为C1‑C4烷基取代基，X‑为四氟硼酸根。

技术领域：

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种基于哌啶类离子液体的复合型水合物抑制剂。

背景技术：

气体与水在一定压力和温度条件下会形成类冰状固态水合物晶体。根据客体分子大小和笼子类型，常见水合物结构有I型、II型和H型。目前I型和II型水合物被发现会在油气输送管路中形成，会威胁管道的安全运行。

为解决水合物生成导致堵塞问题，工业中常添加甲醇、乙二醇等醇类等热力学抑制剂，改变水合物的相平衡条件，使系统运行条件远离水合物生成区域，以避免水合物生成。但这类抑制剂的加入量大，浓度一般10～60wt％，相应的储存、运输、泵送及注入等成本高，同时类似甲醇等抑制剂的后期处理对环境造成危害。

低剂量动力学抑制剂则是通过延缓水合物晶体的成核时间或阻止晶体的进一步生长，从而抑制其生成，不出现水合物堵塞现象，添加量小，一般浓度不高于5wt％。其中较成熟的产品以含环状结构的内酰胺基类聚合物为主，包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯基己内酰胺或N-乙烯基已内酰胺、N-乙烯吡咯烷酮和N，N-二甲胺基异丁烯酸乙酯的三元共聚物等。但研究表明单一动力学抑制剂的抑制性能非常依赖水合物结构、过冷度以及气体溶解性等因素，有一定的使用局限。例如，商业动力学抑制剂聚乙烯基己内酰胺对甲烷I型水合物的抑制性能远没有对II型水合物那么强大。当过冷度大于10K，抑制性能就会失效。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于哌啶类离子液体的复合型水合物抑制剂，该复合型水合物抑制剂具有抑制效果更好、用量少、应用场合更广的优点，在高过冷度条件下，1～2wt％的低用量下仍可满足水合物抑制要求，大大降低抑制成本，并且减少对环境的危害。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种基于哌啶类离子液体的复合型水合物抑制剂，该复合型水合物抑制剂包括结构式如式Ⅰ所示的哌啶类离子液体、动力学抑制剂和水；所述动力学抑制剂为聚乙烯己内酰胺；以水合物形成原料料中的水基质量为基准，所述动力学抑制剂聚乙烯己内酰胺的质量浓度0.5～1wt％；所述哌啶类离子液体的质量浓度0.5～1wt％；

其中，R₁、R₂为C1-C4烷基取代基，X^-为四氟硼酸根。

优选地，当R₁为甲基，R₂为乙基时，所述哌啶类离子液体为N-乙基-N-甲基哌啶四氟硼酸盐。

所述聚乙烯己内酰胺的重均分子量为5000～10000。

本发明还保护所述的复合型水合物抑制剂的应用，所述复合型水合物抑制剂适用于油-气-水三相或油-水或气-水两相共存体系，使用时相对于体系中水的浓度为1wt％～2wt％，适用压力为1～15MPa，温度为-10～25℃。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明的哌啶类离子液体完全由离子组成，电导率高，凭借所带电荷抑制作用，可与水分子形成氢键，改变水的活度，影响水合物生成热力学条件，起到热力学抑制作用，此外所述哌啶类离子液体具有类似水合物笼的六元环状结构，使离子液体兼具动力学抑制作用，可以减缓水合物的成核、生长和附聚的速率。