專利名稱：高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種羧甲基纖維素鈉的制備方法，尤其是一種高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法。
背景技術(shù)：
羧甲基纖維素鈉是天然纖維素經(jīng)過(guò)化學(xué)改性后制得的一種水溶性好的陰離子型高分子化合物。通常以短棉絨或木漿為原料，經(jīng)過(guò)氫氧化鈉處理后再與氯乙酸發(fā)生醚化反應(yīng)制得。羧甲基纖維素鈉在石油鉆探中可用于保護(hù)油井作為泥漿穩(wěn)定劑、保水劑，有很高的造漿量，同時(shí)在泥漿中有降失水能力，有明顯的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)作用。高粘度、高取代度羧甲基纖維素鈉尤其在密度較小的泥漿中發(fā)揮著巨大的作用。據(jù)路透社報(bào)道，美國(guó)從事頁(yè)巖油氣開(kāi)采的公司已對(duì)瓜爾豆膠形成了龐大的需求，瓜爾豆膠是從油頁(yè)巖中開(kāi)采油氣的高壓水力壓裂法需要使用的主要成分之一。但是瓜爾豆膠短缺使得一些美國(guó)公司不得不停止高壓水力壓裂作業(yè)。價(jià)格暴漲和供應(yīng)短缺令人們開(kāi)始尋求其他替代品。人們把目光投向了在石油鉆探中具有優(yōu)良性能的羧甲基纖維素鈉。欲替代瓜爾豆膠，羧甲基纖維素鈉必須具備高粘度，高耐鹽性，取代度0.9以上。目前國(guó)內(nèi)使用捏合法生產(chǎn)的耐鹽性好的羧甲基纖維素鈉在BrookfieldLVDV-I+型粘度計(jì)上測(cè)量粘度1%水溶液只能做到3000mpa · s左右,而1%水溶液粘度在6000mpa · s以上的羧甲基纖維素鈉耐鹽性卻不好，目前國(guó)內(nèi)羧甲基纖維素鈉生產(chǎn)廠家均未能突破此技術(shù)局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種高耐鹽高粘度，能代替瓜爾豆膠應(yīng)用于從油頁(yè)巖中開(kāi)采油氣的高壓水力壓裂法的羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法，該方法以精制棉為纖維素原料，包括的步驟有纖維素的堿化，堿纖維素的醚化；其特征在于，所述精制棉的平均聚合度為3000^3300 ο上述技術(shù)方案的優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述纖維素的堿化的反應(yīng)溫度控制在15 30°C，在整個(gè)堿化反應(yīng)過(guò)程中充入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣氛；堿化時(shí)間30-70min。上述技術(shù)方案的優(yōu)選的技術(shù)方案是，堿纖維素的醚化的反應(yīng)過(guò)程分為兩步驟 步驟一、加入氯乙酸溶液先醚化反應(yīng)30-60min，溫度控制住30-50°C ；
步驟二、升溫至75 80°C，繼續(xù)醚化反應(yīng)40-80min。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
本發(fā)明所述的方法以高聚合度的特制精制棉(聚合度3000-3300)為纖維素原料，采用合適的溫度控制，堿化反應(yīng)時(shí)充加氮?dú)?，合理的工藝配方和工藝時(shí)間設(shè)計(jì)等有效手段，使產(chǎn)品具有高耐鹽和高粘度，產(chǎn)品的粘度在BrookfieldLVDV-I+型粘度計(jì)上測(cè)量1%水溶液達(dá)到6000mpa · s以上，鹽粘比> O. 90，取代度> O. 90。應(yīng)用本發(fā)明所述制備方法制得的高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉可替代瓜爾豆膠，應(yīng)用于從油頁(yè)巖中開(kāi)采油氣的高壓水力壓裂法。用于提高支撐劑粘度，可壓入頁(yè)巖縫隙并擴(kuò)大裂縫，從而進(jìn)行石油和天然氣開(kāi)采。還有助于降低摩擦力，能降低開(kāi)采所消耗的能源。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
圖I為具體實(shí)施方式
中所述的高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法的流程圖。
具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖I。本具體實(shí)施方式
所述的高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法，以精制棉為纖維素原料，包括以下步驟
I )、預(yù)混預(yù)先把一定量的重量濃度為45-52%的氫氧化鈉溶液同重量濃度為86-96%的乙醇溶液按重量比1:1-3在混合容器中混合，并冷卻至10-30°C。2)、投料將預(yù)混后的氫氧化鈉乙醇溶液加入到具有一對(duì)沿軸線互相反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的“ S ”形軸的捏合機(jī)中，并將撕碎的精制棉均勻投入到捏合機(jī)中，投料時(shí)間5 15min，精制棉的平均聚合度300(Γ3300。精制棉與氫氧化鈉溶液的重量比控制在1:1-3，與乙醇溶液的重量比為1:1. 2-5。3)、纖維素的堿化反應(yīng)溫度15 30°C，在整個(gè)堿化反應(yīng)過(guò)程中充入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣氛，反應(yīng)時(shí)間為30-70min。4)、堿纖維素的醚化加入重量濃度為65-78%的氯乙酸溶液進(jìn)行醚化反應(yīng)，先醚化30-60分鐘，醚化溫度控制在30-50°C;精制棉與氯乙酸溶液的重量比為1:1-3 ;醚化結(jié)束后升溫至78-80°C，繼續(xù)醚化40-80分鐘。制得粗制的羧甲基纖維素鈉。5)、中和待反應(yīng)物料冷卻至60°C后，放料至中和桶，用30-40%的鹽酸溶液中和至PH 值為 6. 5-7. 5。6)、洗滌中和后的反應(yīng)物料用56-76%的乙醇溶液進(jìn)行三次洗滌精制，壓干回收乙醇。7)、產(chǎn)品的后處理再經(jīng)過(guò)干燥、粉碎等過(guò)程后制得精制的高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉。本發(fā)明所得產(chǎn)品的粘度測(cè)定方法配制產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的水溶液，25°C下在BrookfieldLVDV-I+型粘度計(jì)上測(cè)定。具體測(cè)試方法參照GB1904-2005。取代度、PH值、純度、水分根據(jù)GB1904-2005測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例中原料的份數(shù)和比例均以重量計(jì)。實(shí)施例一
預(yù)先把重量濃度為49%的氫氧化鈉溶液I. 35份和重量濃度為92%的乙醇溶液I. 6份混合并冷卻至25°C以下，加入到捏合機(jī)中，然后投入I份特制精制棉，投好料后封閉捏合機(jī)投料口，充入氮?dú)庵翂A化結(jié)束。堿化反應(yīng)30-70分鐘，堿化溫度控制在15-30°C，堿化結(jié)束后加入I. 08份重量濃度為65-78%的氯乙酸溶液，醚化30-60分鐘，醚化溫度控制在30_50°C。加完氯乙酸后升溫至75-80°C，繼續(xù)醚化40-80分鐘，醚化結(jié)束后放料并中和PH至6. 5-7. 5，再經(jīng)過(guò)洗滌精制，耙式回收乙醇，干燥、粉碎、過(guò)篩后制得高粘度高耐鹽的羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品。粘度(1%水溶液)7120mpa · s’鹽粘比O. 913，取代度O. 915，純度99. 57%。實(shí)施例二
預(yù)先把重量濃度為50%的氫氧化鈉溶液I. 4份和重量濃度為94%的乙醇溶液I. 7份混合并冷卻至25°C以下，加入到捏合機(jī)中，然后投入I份特制精制棉，投好料后封閉捏合機(jī)投料口，充入氮?dú)庵翂A化結(jié)束。堿化反應(yīng)30-70分鐘，堿化溫度控制在15-30°C，堿化結(jié)束后加入I. I份重量濃度為65-78%的氯乙酸溶液，醚化30-60分鐘，醚化溫度控制在30_50°C。加完氯乙酸后升溫至75-80°C，繼續(xù)醚化40-80分鐘，醚化結(jié)束后放料并 中和PH至6. 5-7. 5，再經(jīng)過(guò)洗滌精制，耙式回收乙醇，干燥、粉碎、過(guò)篩后制得高粘度高耐鹽的羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品。粘度(1%水溶液)6780mpa · s，鹽粘比O. 93，取代度O. 923，純度99. 52%。實(shí)施例三
預(yù)先把重量濃度為50%的氫氧化鈉溶液I. 45份和重量濃度為93%的乙醇溶液I. 8份混合并冷卻至25°C以下，加入到捏合機(jī)中，然后投入I份特制精制棉，投好料后封閉捏合機(jī)投料口，充入氮?dú)庵翂A化結(jié)束。堿化反應(yīng)30-70分鐘，堿化溫度控制在15-30°C，堿化結(jié)束后加入I. 13份重量濃度為65-78%的氯乙酸溶液，醚化30-60分鐘，醚化溫度控制在30_50°C。加完氯乙酸后升溫至75-80°C，繼續(xù)醚化40-80分鐘，醚化結(jié)束后放料并中和PH至6. 5-7. 5，再經(jīng)過(guò)洗滌精制，耙式回收乙醇，干燥、粉碎、過(guò)篩后制得高粘度高耐鹽的羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品。粘度(1%水溶液)6330mpa · s，鹽粘比O. 94，取代度O. 934，純度99. 50%。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法，該方法以精制棉為纖維素原料，包括的步驟有纖維素的堿化，堿纖維素的醚化；其特征在于，所述精制棉的平均聚合度為3000^3300 ο
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征在于，所述纖維素的堿化的反應(yīng)溫度控制在15 30°C，在整個(gè)堿化反應(yīng)過(guò)程中充入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣氛；堿化時(shí)間30_70min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法，其特征在于，堿纖維素的醚化的反應(yīng)過(guò)程分為兩步驟 步驟一、加入氯乙酸溶液先醚化反應(yīng)30-60min，溫度控制住30-50°C ； 步驟二、升溫至75 80°C，繼續(xù)醚化反應(yīng)40-80min。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉的制備方法，該方法以精制棉為纖維素原料，包括的步驟有纖維素的堿化，堿纖維素的醚化；其特征在于，所述精制棉的平均聚合度為3000~3300。本發(fā)明所述的方法以高聚合度的特制精制棉為纖維素原料，采用合適的溫度控制，堿化反應(yīng)時(shí)充加氮?dú)?，合理的工藝配方和工藝時(shí)間設(shè)計(jì)等有效手段，使產(chǎn)品的粘度在BrookfieldLVDV-I+型粘度計(jì)上測(cè)量1%水溶液達(dá)到6000mpa·s以上，鹽粘比≥0.90，取代度≥0.90。應(yīng)用本發(fā)明所述制備方法制得的高耐鹽高粘度羧甲基纖維素鈉可替代瓜爾豆膠，應(yīng)用于從油頁(yè)巖中開(kāi)采油氣的高壓水力壓裂法。用于提高支撐劑粘度，可壓入頁(yè)巖縫隙并擴(kuò)大裂縫，從而進(jìn)行石油和天然氣開(kāi)采。還有助于降低摩擦力，能降低開(kāi)采所消耗的能源。
文檔編號(hào)C08B11/12GK102775503SQ201210287380
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者徐斌, 陳炳生 申請(qǐng)人:威怡化工(蘇州)有限公司, 常熟威怡科技有限公司