[發明專利]磷酸胺鹽天然氣減阻劑及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201610967632.4
• 申請日: 2016-11-01
• 公開（公告）號: CN108017667B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 王曉霖;趙巍;李遵照;王曉司
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C07F9/12
• 分類號: C07F9/12;C07F9/09;C07D295/023;C07D295/027;F17D1/02
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本發明公開了一種磷酸胺鹽天然氣減阻劑。其分子結構式為：。該減阻劑通過以下方法制備：將磷酸二酯溶解于溶劑中，在20～50℃下滴加二胺，并在20～50℃下反應2～4h，升溫在60～100℃下反應6～15h，反應結束后除去溶劑，得到產品。本發明的減阻劑具有多極性端和多非極性端，具有良好的吸附性能和優良的減阻增輸效果。本發明合成工藝簡單，條件溫和，時間短，對設備要求低，易于實現大規模工業化生產。

技術領域

本發明屬于有機化學領域，具體涉及一種磷酸胺鹽天然氣減阻劑及其制備方法和用途。

背景技術

作為一種高效清潔的能源，天然氣已成為世界各國改善環境和促進經濟可持續發展的最佳選擇，其需求量與日俱增。

目前，天然氣的主要運輸方式為管道輸送。但管輸天然氣過程中，管內壁粗糙度會產生摩擦阻力，進而產生氣體渦流，造成沿程壓降和能量損失。因此，要增加輸氣量，需要減小天然氣輸送過程中的阻力，降低能量損失。目前，減阻增輸的主要方法有內涂層減阻技術和減阻劑減阻技術。應用天然氣減阻劑可顯著增加輸量，節能降耗，滿足在役管道季節性調峰，提高滿負荷運行管道和腐蝕老化管道的運行安全系數等。天然氣減阻劑已顯示出巨大的經濟價值和應用潛力，有著較好的實際生產需求和市場前景。

天然氣減阻劑是類似于表面活性劑結構的化合物，具有極性端與非極性端，加注到管道之后，其極性端通過配位鍵吸附在管道內壁上，非極性端存在于流體與管道內表面之間，在剪切應力作用下順流向懸浮于氣流中形成一層薄膜。這種薄膜可以部分填充管壁表面的凹陷，起到降低粗糙度的作用。同時，在分子恢復伸展的過程中將部分撞擊內壁流體分子的能量吸收并返回到流體中，降低氣體的徑向脈動和粗糙凸起產生的脈動，減小渦流能量，從而降低流動阻力達到減阻的目的。因此，研發極性端吸附性強，柔性端適中的天然氣減阻劑成為近年來較為活躍的石化添加劑領域之一。

美國專利US5902784 A和中國專利CN101575495 A中分別公開了一種含氮類天然氣減阻劑的合成方法，并用于氣體管道的減阻增輸。CN 102040908 A公開了采用三甲氧基硅烷和α-十二烯為原料，在鉑催化劑存在條件下，合成十二烷基三甲氧基硅烷減阻劑。專利CN 101328442 A通過兩步法合成的Mannich堿類減阻劑，可應用于天然氣集輸管道的減阻增輸。

此外，還有一些關于含氮減阻劑合成的報道，如專利CN 102838606 A也公開了一種卟啉類天然氣減阻劑的制備，還有專利CN 101575497 A；US5549848 A；CN 101328441 A；CN 101329011 A；W. G. Xing等 (Polym. Degrad. Stab. 2011, 92:74-78)；葉天旭等(天然氣工業. 2010, 30:92-96)。專利CN 102443022 A和CN 102863473 A分別報道了含磷減阻劑十八醇磷酸酯銨鹽類和六元環烷基硅氧烷-磷酸酯類。但這些專利和文獻所報道的天然氣減阻劑都存在一些不足，主要是產品極性端單一，吸附性弱，非極性端少（如十八醇磷酸酯銨鹽類），減阻效果不明顯，溶解性差（如六元環烷基硅氧烷-磷酸酯類），無法大規模應用于天然氣管道減阻，因而應用范圍受到了很大的限制，對減阻效果還需進一步提高。

發明內容

針對現有的天然氣減阻劑吸附性差，極性鏈端和非極性端少，減阻效果差的缺點，本發明提出了一種磷酸胺鹽天然氣減阻劑及其制備方法。本發明的減阻劑具有多極性端吸附性強，多非極性端減阻效果好的特點。而且本發明制備方法簡單、反應時間短、溶劑低毒無污染。

本發明提供了一種磷酸胺鹽減阻劑，其分子結構式如式（Ⅰ）所示：

式（Ⅰ）；

式（I）中，R₁為芳香基中的任意一種，R₂為C₄-C₁₆脂肪鏈或芳香烴中的任意一種。

本發明還提供了一種上述磷酸胺鹽減阻劑的制備方法，包括以下內容：