[發明專利]一種高分子納米粒子類氣體管道緩蝕型減阻劑及制備方法

有效

• 申請號: 201110240175.6
• 申請日: 2011-08-19
• 公開（公告）號: CN102952287A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 郭海峰;張志恒;李春漫;代曉東;楊法杰;賈子麒;常維純;高艷清;李國平
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08L33/12;C08F120/14;F17D1/02
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 金杰;任清漢

技術領域

本發明是一種高分子納米粒子類氣體管道緩蝕型減阻劑及制備方法，涉及有機化學的一般方法、一般金屬材料的防蝕和管道系統技術領域。

背景技術

天然氣是目前污染最小、最清潔的能源，在一次能源中的比重迅速提高，天然氣管網負擔日趨加重。國內外各個地區，不同季節對天然氣的需求有較大的變化。十二五期間，擬建干線管道2.4萬公里，管道總里程將達4.8萬公里。此外，針對重點市場新建支線管道約8000公里。2015年，僅中國石油集團公司天然氣管輸總量將達1752億方，調峰需求將達155億方，平均調峰系數為8.8％，儲氣庫、壓縮機改造、可中斷用戶和氣田等調峰手段難以解決日益嚴峻的調峰問題。這就要求輸氣管網具有一定的調節能力，尤其是在保障安全的條件下迅速增加輸量。減阻增輸能起調峰作用，能減阻的天然氣管道化學添加劑是解決嚴峻調峰問題的良好選擇。然而，國內外對天然氣的需求處于快速增長時期，不僅要求天然氣管網建設快速發展，而且希望在役管線滿負荷甚至超負荷運行，最大限度地提高輸量。隨著天然氣管道的不斷投產，越來越多的天然氣管道存在內腐蝕，大部分集輸管線和氣田管網及部分天然氣干線內腐蝕嚴重，造成管道的承壓能力降低，限制了管道輸氣能力的提升，導致輸氣管網運行效率下降。新疆、長慶、西南集輸管網及澀寧蘭部分天然氣干線內腐蝕嚴重，管壁減薄、穿孔、甚至斷裂，管道的承壓能力降低，輸氣能力下降。同時具有防腐和減阻的氣體管道緩蝕型減阻劑是解決上述難題的最佳選擇。

CN101074344A公開了一種天然氣管道減阻劑及其制備方法，具有良好減阻效果；US007458384B1公開了一種表面活性劑改性的無機納米粒子型的油氣管道減阻劑，利用改性的無機納米粒子“填充”管道內壁凹凸不平處，降低管道內壁的粗糙度，達到減阻目的。但兩種減阻劑均不具備防腐功能。天然氣管道緩蝕劑已有數十年的發展歷史，也有許多成型的產品出現，但現有緩蝕劑難以實現減阻功能。

發明內容

本發明的目的是發明一種管壁吸附力強、能明顯降低管壁粗糙度、效果良好的高分子納米粒子類氣體管道緩蝕型減阻劑及制備方法。

一種高分子納米粒子類氣體管道緩蝕型減阻劑，它是先以甲基丙烯酸甲酯為原料、聚苯乙烯輕質泡沫為輔助劑、去離子水為反應介質、硫代硫酸鈉為引發劑、氯化鈉為離子強度調節劑、多元胺為表面改性劑，回流攪拌條件下反應形成；在質量為100％中，甲基丙烯酸甲酯占11.04～19.85％，聚苯乙烯輕質泡沫占0.28～0.5％，去離子水占79.4～88.32％，硫代硫酸鈉占0.12～0.14％，氯化鈉占0.13～0.22％。

制備方法是：

先以甲基丙烯酸甲酯為原料、聚苯乙烯輕質泡沫為輔助劑、去離子水為反應介質、硫代硫酸鈉為引發劑、氯化鈉為離子強度調節劑，在40～60℃回流攪拌條件下，合成聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯復合型納米粒子，甲基丙烯酸甲酯與聚苯乙烯輕質泡沫質量比為4∶1～40∶1，甲基丙烯酸甲酯與硫代硫酸鈉質量比為80∶1～160∶1，甲基丙烯酸甲酯與氯化鈉質量比為50∶1～150∶1；將合成的高分子納米粒子反復離心、水洗和醇洗后，分散于二乙烯三胺或三乙烯四胺或五乙烯六胺或烷基二元胺(碳鏈長度從6到12)甲醇溶液中，室溫和超聲波條件下攪拌反應2～6個小時；將反應產物反復離心和醇洗，最終產物加入甲醇或乙醇或丙醇中，室溫和超聲波條件下攪拌10～30分鐘，即形成高分子納米粒子類氣體管道緩蝕型減阻劑。

具體實施步驟如下：

1.在1000ml三頸瓶內加入去離子水和氯化鈉，40～60℃條件下攪拌10～20分鐘，水與氯化鈉的質量比為400∶1～600∶1；

2.40～60℃條件下，向氯化鈉溶液中加入甲基丙烯酸甲酯，持續攪拌10～20分鐘后，依次加入硫代硫酸鈉和聚苯乙烯輕質泡沫顆粒；其中，甲基丙烯酸甲酯與氯化鈉質量比為50∶1～150∶1，甲基丙烯酸甲酯與硫代硫酸鈉質量比為80∶1～160∶1，甲基丙烯酸甲酯與聚苯乙烯輕質泡沫質量比為4∶1～40∶1；

3.反應6～36小時后，將反應混合物反復離心、水洗3～5次和乙醇洗3～5次，將產物分散于二乙烯三胺或三乙烯四胺或五乙烯六胺或烷基二胺(碳鏈長度從6到12)甲醇溶液中，室溫和超聲波條件下攪拌反應2～6個小時；

4.將反應產物反復離心和醇洗3～5次，將最終產物加入甲醇或乙醇或丙醇中(濃度為30wt.％～60wt.％)，室溫和超聲波條件下攪拌10～30分鐘，即形成高分子納米粒子類氣體管道緩蝕型減阻劑。