[發明專利]一種輸氣管道減阻劑及其制備方法

有效

• 申請號: 200710117601.0
• 申請日: 2007-06-20
• 公開（公告）號: CN101329011A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 劉兵;李國平;李春漫;徐海紅;鮑旭晨
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: F17D1/02
• 分類號: F17D1/02
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 金杰;任清漢

技術領域

本發明是氣體特別是天然氣輸送管道減阻的一種輸氣管道減阻劑及其制備方 法。涉及高分子化合物的組合物和管道系統技術領域。

背景技術

天然氣能源的利用是目前國內外發展的重要方向之一。由于全球對經濟可持續 發展的要求和對“潔凈能源”的呼喚，天然氣的需求量與日俱增。

目前，天然氣的主要運輸方式為管道輸送。現代意義上的輸氣管道已有近120 年的發展歷史。當氣體流經管道時，粗糙度會引起摩擦進而產生氣體渦流，造成能 量損失，從而造成管道的壓力損失。對處于紊流狀態的天然氣管道輸送而言，管壁 粗糙度對摩擦系數影響最大，要增加輸量就得減小管壁粗糙度。近年來，天然氣管 道輸送減阻研究取得了較大的進展，就目前研究結果而言，減阻方法大致可歸納為： 天然氣管道內涂層減阻技術和減阻劑減阻技術。

眾所周知，同原油減阻劑一樣，天然氣減阻劑的應用可以顯著增加輸量、降低 壓縮機的動力消耗、減少壓縮機的安裝功率，節約壓縮站數，所帶來的經濟效益是 巨大的，有著很好的實際生產需要和市場前景。但天然氣減阻劑不同于商業液體(如 石油)減阻劑。一種液體減阻劑，例如用在TransAlaska原油管道中的減阻劑是典 型的長鏈聚合物，這種聚合物融進液相來減少液體中的渦流，它的分子量是百萬數 量級，液體減阻劑從管道內表面把層流底層拓展到中心湍流區。它的有效區在層流 與湍流的界面處。而天然氣減阻劑的分子量不可能很大，因為這考慮到它的霧化能 力和以及它在管壁上“凹谷”的“填充”能力。并且天然氣減阻劑的作用區不是在 層流與湍流的界面處，它是直接作用于管道內表面，減阻劑分子與金屬表面牢固地 結合在一起形成一光滑、柔性表面來緩和氣—固界面處的湍動，減少流體與管壁之 間的摩擦，即直接減小管道內表面粗糙度，從而達到減阻作用，它不改變流體的性 質。在專利US4958653，US5020561中都提到出了在氣體管道中應用減阻劑減阻的 方法。如US5020561專利中提出了在氣體管道中應用減阻劑減阻的方法，該減阻劑 是類似于緩蝕劑、潤滑劑之類的物質，例如：碳原子數處于18～54之間的脂肪酸、 烷氧基化的脂肪酸胺和或酰胺，其長鏈烴的分子量約從300到900。在該發明中還 提出某些天然原油也符合減阻劑的條件，這種天然原油由瀝青質、樹脂和長鏈烷烴 (C1～C40)組成，也含有少量的N、S、O、Fe和V，這些雜原子大多集中在大分 子量部分如瀝青質部分，使瀝青質帶有極性。但該專利雖然提出了在氣體管道中應 用減阻劑減阻的方法及提出了一些減阻劑的物質，但這些物質的減阻效果有限，并 非理想的減阻劑。

發明內容

本發明的目的是發明一種原料來源直接、操作簡單、反應條件溫和的一種輸氣 管道減阻劑及其制備方法。

本發明的技術方案是由二硫化碳、水合肼和長鏈酸反應而成，其中二硫化碳、 水合肼按摩爾比1.8:1～2.2:1反應合成對稱二氨基硫脲(硫代卡巴肼)，對稱二氨 基硫脲和長鏈酸按摩爾比1:1反應。

其制備方法是先用摩爾比為1.8:1～2.2:1的二硫化碳、水合肼反應合成對稱 二氨基硫脲(硫代卡巴肼)，然后再和長鏈酸按摩爾比1:1在通氮氣保護和程序生 溫的條件下充分反應，然后重結晶提純得到所需產物。

具體是：

第一步，按比例量取二硫化碳(CS₂)，攪拌下滴入比例量的水合肼與水的混 合液中，在90～95℃溫度范圍內回流一定時間，然后冰水浴冷卻30～60分鐘， 抽濾，母液繼續反應兩次，三次產物合并，先后用乙醇和乙醚洗滌，用沸水重結 晶，得對稱二氨基硫脲無色晶體；其中水合肼與水混合液的摩爾比為1:2～1:4； 洗滌的乙醇和乙醚為等比例；

第二步，將比例量的對稱二氨基硫脲與比例量的長鏈酸溶于吡啶溶劑中，通 氮氣保護，采用程序升溫法使其在140℃～220℃回流，反應3～4小時，冷卻至 室溫，再用95％乙醇重結晶得產品，產物成棕色。

本發明所依據的原理：利用特殊的具有表面活性劑類似結構特點的大分子化 合物或聚合物，其極性端牢固地粘合在管道金屬內表面，并形成一層光滑的膜， 而非極性端存在于流體與管道內表面之間形成氣-固界面，利用膜所具有的特殊的 分子結構，吸收流體與內表面交界處的湍能，從而減少消耗于內表面的能量，吸 收的湍能隨后又逸散到流體中，從而減少湍流的紊亂程度，達到減阻目的。