[發明專利]六元環烷基硅氧烷-磷酸酯類天然氣管道緩蝕型減阻劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210347872.6
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102863473A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 郭海峰;劉誠;劉瑋蒞;代曉東;楊法杰;李春漫;常維純;高艷清;張志恒;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: C07F9/6596
• 分類號: C07F9/6596;F17D1/02;C23F11/02
• 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

本發明是一種六元環烷基硅氧烷-磷酸酯類天然氣管道緩蝕型減阻劑及其制備方法，涉及有機化學的一般方法、一般金屬材料的防腐蝕和管道系統技術領域。

背景技術

由于全球油氣資源分布不均衡，需求量因地區差異較大，使得油氣資源從產地到用戶之間需要一個龐大的儲運系統來連接，一旦油氣輸送受阻，油氣消費區和生產區就會造成巨大的經濟損失。天然氣是污染最小、最清潔的能源，因此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，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。CN101074344A公開了一種天然氣管道減阻劑及其制備方法,CN101575495A公開了一種吡啶鹽類輸氣管道減阻劑，CN101575496A公開了一種咪唑鹽類輸氣管道減阻劑，CN101575497A公開了一種硫酸酯類輸氣管道減阻劑。然而上述專利公開的減阻劑只有減阻的效果，但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，尤其是集輸管線和氣田管網內腐蝕嚴重，造成管道的承壓能力降低，存在著嚴重的生產運行隱患，使用壽命下降。因此，急需研制出一種既具緩蝕性又能減阻的化學添加劑，在延長天然氣管道壽命、保障安全生產的同時，增加輸量、滿足調峰要求。

天然氣管道緩蝕劑已有數十年的發展歷史，現在也有許多成型的產品出現。用于天然管道傳輸減阻的天然氣減阻劑也正處于實驗室研制階段。但到目前為止，國際上還沒有既可緩蝕又能減阻的天然氣管道化學添加劑相關方面的研究。常常需要多次注入不同種類添加劑，操作繁雜，增加了潛在事故率，且多種添加劑間存在相互抑制作用，大大降低實際應用效果。

發明內容

本發明的目的是發明一種緩蝕效率大、減阻率高、有效期長的六元環烷基硅氧烷-磷酸酯類天然氣管道緩蝕型減阻劑及制備方法。

一種六元環烷基硅氧烷-磷酸酯類天然氣管道緩蝕型減阻劑，它是先以投料摩爾比為2:1~4:1的五氧化二磷和長鏈烷基醇作為原料，反應生成長鏈烷基磷酸單酯（MAP）為主的產物，再將MAP產物與長鏈烷基甲基二甲氧基硅烷(硅烷與MAP的摩爾比為2:1~2.5:1)反應生成烷基硅氧烷-磷酸酯混合產物，其中六元環長烷基硅氧烷-磷酸酯含量為80~85wt.％、線形烷基硅氧烷-磷酸酯含量為15~20wt.％，將得到的烷基硅氧烷-磷酸酯混合產物溶于正庚烷形成30~50wt.％溶液，即得到六元環烷基硅氧烷-磷酸酯類天然氣管道緩蝕型減阻劑。

所述長鏈烷基醇為碳鏈長度從10到18的烷基醇、長鏈烷基甲基二甲氧基硅烷為碳鏈長度從10到18的烷基甲基二甲氧基硅烷。

制備方法是:長鏈烷基醇溶于正庚烷中，在水冷卻條件下向溶液中緩慢加入五氧化二磷，邊攪拌，反應1~3個小時后滴入適量水，繼續反應1~3個小時后蒸餾提純得到MAP產物；長鏈烷基甲基二甲氧基硅烷溶于正庚烷中，然后將MAP產物加入，攪拌反應3~5個小時后，加入正庚烷配成30~50wt.％溶液，即得到六元環烷基硅氧烷-磷酸酯為主要成分的天然氣管道緩蝕型減阻劑。

具體實施步驟如下：

1.在500ml反應容器中，將長鏈烷基（C10~C18）醇溶于正庚烷中，配成50％的溶液；

2.將裝有醇的正庚烷溶液的500ml反應容器置于水循環冷卻槽中，持續攪拌條件下向醇的正庚烷溶液中緩慢加入五氧化磷，醇與五氧化二磷投料摩爾比為2:1~4:1，反應過程中反應溫度始終保持在50℃以下，反應1~3個小時后，向反應物中滴加水，水與五氧化二磷的摩爾比為1.5:1~2:1，繼續反應1~3個小時后減壓蒸餾對產物進行提純，得到長鏈烷基（C10~C18）磷酸單酯為主的MAP產物；

3.將長鏈烷基（C10~C18）甲基二甲氧基硅烷溶于正庚烷，形成30~50wt.％的溶液，再將得到的MAP產物加入到溶液中，硅烷與MAP的摩爾比為2:1~2.5:1，攪拌反應3~5個小時后，加入正庚烷配成30~50wt.％溶液，即得到六元環烷基硅氧烷-磷酸酯類天然氣管道緩蝕型減阻劑。

本發明的六元環烷基硅氧烷-磷酸酯類天然氣管道緩蝕型減阻劑形成過程如圖1所示，其在管壁作用機理如圖2所示。

本發明緩蝕效率大于80％、減阻率達到10％、有效期大于60天。

附圖說明

圖1六元環烷基硅氧烷-磷酸酯類天然氣管道緩蝕型減阻劑形成過程示意圖

圖2六元環烷基硅氧烷-磷酸酯類天然氣管道緩蝕型減阻劑在管壁作用機理示意圖