稳定性聚环氧琥珀酸(PESA)的合成及使用性能研究

1、稳定性聚环氧琥珀酸（PESA）的合成及使用性能研究摘要】以马来酸酐为原料合成了聚环氧琥珀酸钠并投入工业生产。通过对CaCO3阻垢率、复配相容性及增效性、与1227的相容性、在油田上对BaSO4、SrSO4阻垢性能的研究，结果表明PESA确实是一种性能优良的多功能阻垢剂。【关键词】聚环氧琥珀酸； CaCO3； BaSO4； SrSO4；相容性；复配阻垢剂聚环氧琥珀酸是一种无磷、无氮的可生物降解的水处理药剂1 其优异的阻垢性和良好的环保性，越来越受到水处理行业的重视。自20世纪90年被美国开发出来后，由于其优良的阻垢性能（文献介绍）和可降解性而成为人们研究的热点2，目前在发达国家，早已经提出并颁布

2、了限磷禁磷的法规政策，绿色环保的产品受到极大的欢迎，像PESA，聚天氡氨酸等，呈逐年上长的趋势，目前国内的很多厂家，科研院所在这方面也做了大量的研究，但大多产品或样品所表现出的阻垢性能等诸方面效果不佳或不稳定，与进口的产品相比，还有一定的差距，特别是工业生产，不同批次间阻垢性能差异较大，复配性能不稳定，行业内包括我们自己，一度把这样一个好产品当成了炒作品。但使用过进口产品的一些行内人士极力向我们推荐该产品，06年初我们重新开始了PESA的合成实验，通过摸索，我们成功地解决了PESA性能不稳定的问题，无论是小试产品还是连续三个月50多个批次的中试产品，各方面性能均很稳定。可以说聚环氧琥珀酸本身确

3、实是一个好产品，效果不好是因为没做好而不是这个产品不好。1、实验部分1.1  PESA的合成将马来酸酐、一定量的水投入反应釜中，搅拌溶解后冷却条件下（t40)加入液体氢氧化钠，然后升温至60-70，加入催化剂，滴加H2O2和少量NaoH，环化时间0.5-3小时，环化完成后升温至90-100加入Ca（OH）2 进行聚合反应，得无色至淡黄色透明粘稠液体，固含量大于40%，过滤提纯即为产品。1.2性能试验静态阻CaCO3垢试验碳酸钙沉积法：以含有一定量Ca2+、HCO3-的配制水和水处理剂制备成试液。在加热条件下促使碳酸氢钙加速分解为CaCO3。达到平衡后测定试液中的Ca2+浓度

4、， Ca2+浓度愈大则药剂阻垢性能越好。静态阻BaSO4 、SrSO4垢试验按行标SY/T5673-1993配制试液并进行阻垢性能的测定。复配性能和常用水处理药剂EDTMPS、DTPMP、ATMP、AA/AMPS、PBTCA等复配，考察复配物的阻垢性能及影响复配性能的因素。和阳离子杀菌剂1227的相容性在做阻垢率的实验过程中加入十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227）考察对阻垢率的影响。1.3产物的表征13 C核磁测试。2、结果与讨论2.1 产物13 C核磁谱图从图上可以看出，产物中主要是聚环氧琥珀酸，同时含有极少里副产物酒石酸及未反应的马来酸盐。2.2静态阻CaCO3垢效果静态阻CaCO3垢的实

5、验条件为Ca2+质量浓度240mg/L, HCO-3质量浓度732mg/L，温度80，时间10h,溶液PH值9.0，试验结果见表一表一CaCO3垢的阻垢率加药量mg/L阻垢率%药剂种类2.5mg/L5.0mg/L10.0mg/LA厂PESA产品21.7041.0470.96B厂PESA产品30.4757.2079.93B厂PESA试制品49.0262.9881.13泰和3月份PESA产品46.0364.9782.92泰和4月份PESA产品51.8566.8080.49泰和5月份PESA产品49.7466.1782.60PBTCA54.5672.9480.69AA/AMPS30.4543.406

6、5.78从上表可以看出，PESA对CaCO3 垢的阻垢率关键是考察低剂量时的效果，特别是2.5和5.0mg/L。因为药剂浓度为10mg/L 时，对CaCO3垢阻垢率质优质差的阻垢率差别不大。不同厂家的产品、同一厂家产品和试制品差别很大。浓度在2.5 mg/L和5.0mg/L时PESA比PBTCA的阻垢率稍低。2.3静态阻BaSO4 、SrSO4垢阻BaSO4 、SrSO4垢的性能测定是按照石油天然气行业标准SY/T5673-1993进行的，即Ba2+质量浓度185mg/L, SO42-质量浓度270 mg/L，NaCL质量浓度7.5g/L; Sr2+质量浓度1837mg/L, SO42-质量浓

7、度2470 mg/L，NaCL质量浓度7.5g/L。试验结果见表二。表二BaSO4 、SrSO4垢的阻垢率加药量mg/L药剂种类阻垢率%BaSO4SrSO410ppm20ppm15ppm30ppmPBTCA7.277.901.11.13PESA12.7362.7741.2461.44PESA复配物42.1181.4038.9087.23可以看出，PBTCA对钡、锶几乎没有阻垢能力，PESA对钡、锶具有一定的阻垢能力， PESA复配后对钡、锶具有优良的阻垢能力。因此在陆上油田开采的的中后期及海上油田钡、锶含量高的油井含PESA复配物的使用是不错的选择。2.4复配性能和常用水处理药剂EDTMPS、

8、DTPMP、PBTCA等复配，考察复配物的阻垢性能及影响复配性能的因素。阻垢率见下表表三复配药剂的阻垢率PESA/PBTCA质量比3/11/11/3加药量mg/L2.55.010.02.55.0102.55.010.0阻垢率%53.9568.7073.9653.9579.2386.6061.9666.3879.23PESA/EDTMPS质量比3/11/11/3加药量mg/L2.55.010.02.55.0102.55.010.0阻垢率%48.6965.5477.1252.4867.8679.6552.9064.4976.70PESA/DTPMP质量比3/11/11/3加药量mg/L2.55.0

9、10.02.55.010.02.55.010.0阻垢率%47.6360.2766.1745.7458.1763.8547.6362.7868.70从表三可以看出，PESA和PBTCA、EDTMPS按质量比1：1复配具有最佳协同增效作用，和DTPMP复配协同效应不明显。在复配过程中还发现PESA的未环化单体高时（溴值高于70mg/g）复配物底部容易析出结晶物。2.5 PESA和1227的相容性在做PESA的静态阻CaCO3垢试验中，加入200mg/L 1227，阻垢率见表四表四加1227后的阻垢率加药量mg/L阻垢率%药剂品种2.55.010.0PESA51.7963.4181.33PESA/1

10、22750.6262.3980.16加入1227对PESA阻垢率影响极小，这可能与PESA的结构中含有醚基有关。PESA和1227相容性好克服了常规的聚羧酸类分散剂在循环水中与阳离子杀菌剂不能同时使用的缺点。3结论3.1以马来酸酐为原料生产绿色环保型阻垢剂聚环氧琥珀酸钠（PESA），测定了PESA的阻垢性能。投加量为10mg/L时对CaCO3的阻垢率超过80%；含PESA的复配物投加量为20mg/L时对BaSO4的阻垢率超过80%；投加量为30mg/L时对SrSO4的阻垢率超过80%；阻垢力强且稳定。3.2 PESA和PBTCA、EDTMPS等复配具有协同增效作用。3.3 PESA和阳离子杀菌剂