本發(fā)明涉及一種石油及天然氣管道防腐防冰堵添加劑，特別涉及一種防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑的合成方法。
背景技術：
隨著國內經濟的持續(xù)發(fā)展以及石油資源的日益枯竭，對天然氣產品的需求高速增長，同時，隨著能源結構的調整和環(huán)境意識的增強，對天然氣管線安全高效運行提出了更嚴格的要求。天然氣管線投產運行過程中，注入了大量的水進行試壓，由于清管之后還留有部分的水；并且，由天然氣夾帶入管線的水也容易在管道內凝聚，在一定溫度和壓力條件下，這些水同天然氣中甲烷、輕烴或重烴及非烴組分結合形成的籠狀似冰固體化合物形成水合物，造成管內介質流動孔徑變小，流動受阻，能耗增加，嚴重時會引起管道的局部冰堵和壓力波動，此外由于高速流動、攪動、高壓脈動等因素的影響，在管道彎頭、調壓器、孔板、粗糙的管壁等特定位置也易形成水合物造成管道、分離設備和儀表的堵塞，嚴重影響天然氣的輸送，因而為保證輸氣管線的安全高效運行，如何預防和消除天然氣輸送過程中水合物的產生成為亟需解決的問題。
天然氣中存在的液態(tài)水除導致天然氣管道冰堵風險外，還會與氣體中的O2、H2S、CO2等共同作用產生管壁內腐蝕問題，因此目前天然氣管道的內腐蝕防護問題也越來越受到重視。天然氣管道主要的內腐蝕類型有耗氧腐蝕、H2S腐蝕、CO2腐蝕等等，O2、H2S、CO2在沒有液態(tài)水時(氣相狀態(tài))對管線腐蝕很輕，或基本無腐蝕，但在遇到管道內的沉積水時，極易發(fā)生水解反應生成碳酸、硫酸，與管壁的鐵反應生成相關金屬鹽，導致電化學腐蝕，管壁內腐蝕中常見的坑點腐蝕、片狀腐蝕等局部腐蝕多為上述原因所致。天然氣管道運行條件苛刻，燃爆危險性極大，管道腐蝕破裂常常引起連鎖事故，因腐蝕導致的泄漏、停工停產、人身傷亡及環(huán)境污染給油氣輸送企業(yè)帶來了巨大的損失，防腐蝕技術同防冰堵技術一樣，面臨巨大的挑戰(zhàn)。
相比電伴熱等防冰堵技術和陰極保護等防腐蝕技術影響正常生產、能量消耗大等缺點，通過添加化學抑制劑，既能夠抑制天然氣水合物冰堵的形成，也可以減緩管壁內腐蝕的產生。生產實際中較為常見防冰堵化學添加劑技術是注入醇類（甲醇、乙醇、乙二醇、三甘醇等）熱力學抑制劑、或聚合性的低劑量新型動力學抑制劑，使水合物的生成壓力高于管線的運行壓力或使水合物的生成溫度低于管線的運行溫度，從而抑制水合物的生成，而管道防腐方面，則通過添加相應影響電化學反應速率的動力學緩蝕劑、或成膜吸附型的活潑分子，來降低腐蝕速率、減少腐蝕物接觸，進而達到防腐目的。上述2種添加劑的研究領域已有大量研究人員做了許多工作，取得了非常多的成果，但目前尚無一種添加劑能同時集中解決冰堵和腐蝕問題，2種添加劑結合問題目前也無研究報道或者文獻發(fā)表。能夠通過一次注入而同時防治冰堵和內腐蝕，既能節(jié)省工藝步驟，減少生產費用，又能降低注入過程中的安全風險，同時還節(jié)約管道化學添加劑生產成本，是一項成本低、容易實施、見效快的技術措施。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑的合成方法。
本發(fā)明提到的一種防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑的合成方法，包括以下步驟：
第一步：將丙烯酸：丙烯酰胺：己內酰胺：癸二酸：去離子水=[32-40]： [20-30]： [15-25]：[1.5-2.5]：[400-800]的比例混合，氮氣氣氛下恒溫45℃-55℃攪拌；
第二步：升溫至75-95℃，保持攪拌，2h-4h內分10次加入偶氮引發(fā)劑，偶氮引發(fā)劑的用量為己內酰胺單體質量的0.8%-3%；
第三步：繼續(xù)反應2h-5h,降溫至45℃-55℃，加入二甲苯，升溫至92℃-96℃共沸1h-3h，二甲苯加入量為去離子水質量倍數(shù)的1.3-1.8倍；
第四步：升溫至140℃-145℃，加入環(huán)烷酸、多烯多胺，反應8h-12h，環(huán)烷酸與第一步丙烯酸質量比為[32-40]: [10-12]，多烯多胺與第一步丙烯酸質量比為[32-40]: [11-13]；
第五步：降溫至105℃-125℃，加入氯化芐，反應4h-5h，氯化芐與第一步丙烯酸質量比為[32-40]:[10-13]；
第六步：降溫至室溫，加入乙二醇、乙醇，混合均勻，乙二醇為第一步去離子水總質量4倍-15倍，乙醇為第一步去離子水總質量為3倍-5倍；
第七步：加入表面活性劑，攪拌均勻，得到最終產物，也就是乳化狀的防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑混合溶液，其中，表面活性劑為第一步去離子水總質量0.3%-2%；
所述的偶氮引發(fā)劑采用偶氮二異丁腈；所述的多烯多胺采用二乙烯三胺；所述的表面活性劑采用十二烷基硫酸銨和仲醇聚氧乙烯醚按1:1混合。
本發(fā)明提到的一種防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑的合成方法，包括以下步驟：
第一步：將丙烯酸：丙烯酰胺：己內酰胺：癸二酸：去離子水=[32-40]： [20-30]： [15-25]：[1.5-2.5]：[400-800]的比例混合，氮氣氣氛下恒溫45℃-55℃攪拌；
第二步：升溫至75-95℃，保持攪拌，2h-4h內分10次加入偶氮引發(fā)劑，偶氮引發(fā)劑的用量為己內酰胺單體質量的0.8%-3%；
第三步：繼續(xù)反應2h-5h,降溫至45℃-55℃，加入二甲苯，升溫至92℃-96℃共沸1h-3h，二甲苯加入量為去離子水質量倍數(shù)的1.3-1.8倍；
第四步：升溫至140℃-145℃，加入環(huán)烷酸、多烯多胺，反應8h-12h，環(huán)烷酸與第一步丙烯酸質量比為[32-40]: [10-12]，多烯多胺與第一步丙烯酸質量比為[32-40]: [11-13]；
第五步：降溫至105℃-125℃，加入氯化芐，反應4h-5h，氯化芐與第一步丙烯酸質量比為[32-40]:[10-13]；
第六步：降溫至室溫，加入乙二醇、乙醇，混合均勻，乙二醇為第一步去離子水總質量4倍-15倍，乙醇為第一步去離子水總質量為3倍-5倍；
第七步：加入表面活性劑，攪拌均勻，得到最終產物，也就是乳化狀的防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑混合溶液，其中，表面活性劑為第一步去離子水總質量0.3%-2%；
優(yōu)選的，上述的偶氮引發(fā)劑包括偶氮二異庚腈、偶氮二異戊腈、偶氮異丁氰基甲酰胺、偶氮二環(huán)己基甲腈、偶氮二異丁酸二甲酯的一種或幾種復配。
優(yōu)選的，上述的多烯多胺包括乙二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一種或幾種。
優(yōu)選的，上述的表面活性劑包括十二烷基苯磺酸、十二烷基磷酸酯、十二烷基二甲基氧化胺、十八烷基三甲基氯化銨、聚氧乙烯醚磷酸三酯、仲烷基磺酸鈉中的至少一種，以及正辛醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一種按照質量比1:1進行復配所得到的復合型表面活性劑。
優(yōu)選的，在步驟一中，丙烯酸：丙烯酰胺：己內酰胺：癸二酸：去離子水=[32-38]： [20-25]： [15-20]：[1.5-2]：[400-600]。
本發(fā)明提到的一種防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑的合成方法，包括以下具體步驟，按質量比：
第一步：將丙烯酸：丙烯酰胺：己內酰胺：癸二酸：去離子水=38：25：20：2：600的比例混合，氮氣氣氛下恒溫50℃攪拌；
第二步：升溫至85℃，保持攪拌，3h內分10次加入0.9份偶氮二異丁酸二甲酯；
第三步：繼續(xù)反應3.5h,降溫至50℃，加入930份二甲苯，升溫至94℃反應2h；
第四步：再升溫至142.5℃，11份環(huán)烷酸、12.5份四乙烯五胺，反應10h；
第五步：降溫至115℃，加入氯化芐，反應4.5h；
第六步：降溫至室溫，加入5700份乙二醇、2400份乙醇，混合均勻；
第七步：加入3.45份聚氧乙烯醚磷酸三酯和3.45份月桂醇聚氧乙烯醚，攪拌均勻，得到最終產物，也就是乳化狀的防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑混合溶液。
本發(fā)明提到的一種防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑的合成方法，包括以下具體步驟，按質量比：
第一步：稱取丙烯酸38份、丙烯酰胺25份、己內酰胺20份，癸二酸2份，溶入600份去離子水中，氮氣氣氛下恒溫50℃150rad/min的速率攪拌75min；
第二步：升溫至85℃，保持攪拌，3h內分10次加入0.9份的偶氮二異戊腈；
第三步：繼續(xù)反應3.5h，溫度調節(jié)至50℃，加入930二甲苯，升溫至94℃，共沸2h；
第四步：再升溫至142.5℃，加入11份環(huán)烷酸、12.5份乙二胺，反應10h；
第五步：降溫至115℃，加入11.5份氯化芐，反應4.5h；
第六步：降溫至室溫，加入5700份乙二醇，2400份乙醇，混合均勻；
第七步：加入3.45份十二烷基苯磺酸和3.45份正辛醇聚氧乙烯醚, 攪拌均勻，得到最終產物，即乳化狀的防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑混合溶液。
本發(fā)明提到的一種防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑的合成方法，包括以下具體步驟，按質量比：
第一步：稱取丙烯酸38份、丙烯酰胺25份、己內酰胺20份，癸二酸2份，溶入600份去離子水中，氮氣氣氛下恒溫50℃150rad/min的速率攪拌75min；
第二步：升溫至85℃，保持攪拌，3h內分10次加入0.9份的偶氮二異戊腈；
第三步：繼續(xù)反應3.5h，溫度調節(jié)至50℃，加入930二甲苯，升溫至94℃，共沸2h；
第四步：再升溫至145℃，加入11份環(huán)烷酸、12.5份乙二胺，反應10h；
第五步：降溫至115℃，加入11.5份氯化芐，反應5h；
第六步：降溫至室溫，加入5700份乙二醇，2400份乙醇，混合均勻；
第七步：加入1.45份十二烷基二甲基氧化胺、2.45份仲烷基磺酸鈉和3.45份壬基酚聚氧乙烯醚, 攪拌均勻，得到最終產物，即乳化狀的防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑混合溶液。
本發(fā)明的有益效果是：將多元共聚物類的天然氣水合物抑制劑的聚合反應同季銨鹽緩蝕劑的合成反應結合在一起，制備出具有防治內腐蝕和防治天然氣水合物冰堵雙功能的管道化學添加劑，能夠通過一次注入同時起防腐防冰堵的作用，既能節(jié)省工藝步驟，減少生產費用，又能降低注入過程中的安全風險，同時還節(jié)約管道化學添加劑生產成本，是一項成本低、容易實施、見效快的技術措施。
具體實施方式
下面結合以下實施例對本發(fā)明做進一步的描述：
首先在偶氮引發(fā)劑作用下將丙烯酸（過量）、丙烯酰胺（過量）、己內酰胺、癸二酸進行初步聚合，再加入多烯多胺、環(huán)烷酸、氯化芐，通過特定工藝條件進一步反應后，加入表面活性劑即可得到同時具有水合物抑制劑作用和具有防腐蝕作用的混合乳狀液體系，即為防內腐蝕和防冰堵雙功能型的管道化學添加劑。
實施例1：本發(fā)明提到的一種防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑的合成方法，包括以下具體步驟：
稱取丙烯酸32g、丙烯酰胺20g、己內酰胺15g, 癸二酸1.5g,溶入400g去離子水中，氮氣氣氛下恒溫45℃120rad/min的速率攪拌30min。升溫至75℃，保持攪拌，2h內分10次加入0.12g的偶氮二異丁腈。繼續(xù)反應2h，溫度調節(jié)至45℃，加入520g二甲苯，升溫至92℃，共沸1h。再升溫至140℃，加入10g環(huán)烷酸、11g二乙烯三胺，反應8h。降溫至105℃，加入10g氯化芐，反應4h。降溫至室溫，加入1600g乙二醇，1200g乙醇，混合均勻。加入0.6g十二烷基硫酸銨和0.6g仲醇聚氧乙烯醚, 攪拌均勻，得到最終產物，即乳化狀的防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑混合溶液。
此實施例中得到的雙功能添加劑，在室內天然氣水合物生成模擬裝置試驗中，過冷度達到10K時，抑制時間可達7.5h；在X80管材鋼片浸泡腐蝕試驗中，經90d浸泡試驗失重測試，緩釋率達82.8%。
實施例2：本發(fā)明提到的一種防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑的合成方法，包括以下具體步驟：
稱取丙烯酸32g、丙烯酰胺20g、己內酰胺15g, 癸二酸1.5g,溶入400g去離子水中，氮氣氣氛下恒溫45℃120rad/min的速率攪拌30min。升溫至75℃，保持攪拌，2h內分10次加入0.12g的偶氮異丁氰基甲酰胺。繼續(xù)反應2h，溫度調節(jié)至45℃，加入520g二甲苯，升溫至92℃，共沸1h。再升溫至140℃，加入10g環(huán)烷酸、11g三乙烯四胺，反應8h。降溫至105℃，加入10g氯化芐，反應4h。降溫至室溫，加入1600g乙二醇，1200g乙醇，混合均勻。加入0.6g十八烷基三甲基氯化銨和0.6g壬基酚聚氧乙烯醚, 攪拌均勻，得到最終產物，即乳化狀的防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑混合溶液。
此實施例中得到的雙功能添加劑，在室內天然氣水合物生成模擬裝置試驗中，過冷度達到10K時，抑制時間可達9.5h；在X80管材鋼片浸泡腐蝕試驗中，經90d浸泡試驗失重測試，緩釋率達97.5%。
實施例3：本發(fā)明提到的一種防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑的合成方法，包括以下具體步驟：
稱取丙烯酸40g、丙烯酰胺30g、己內酰胺25g, 癸二酸2.5g,溶入800g去離子水中，氮氣氣氛下恒溫55℃180rad/min的速率攪拌2h。升溫至95℃，保持攪拌，4h內分10次加入0.9g的偶氮二異庚腈。繼續(xù)反應5h，溫度調節(jié)至55℃，加入1440g二甲苯，升溫至96℃，共沸3h。再升溫至145℃，加入12g環(huán)烷酸、13g二乙烯三胺，反應12h。降溫至125℃，加入13g氯化芐，反應5h。降溫至室溫，加入12000g乙二醇，4000g乙醇，混合均勻。加入8g十二烷基苯磺酸和8g正辛醇聚氧乙烯醚, 攪拌均勻，得到最終產物，即乳化狀的防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑混合溶液。
此實施例中得到的雙功能添加劑，在室內天然氣水合物生成模擬裝置試驗中，過冷度達到10K時，抑制時間可達6h；在X80管材鋼片浸泡腐蝕試驗中，經90d浸泡試驗失重測試，緩釋率達79.3%。
實施例4：本發(fā)明提到的一種防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑的合成方法，包括以下具體步驟：
稱取丙烯酸40g、丙烯酰胺30g、己內酰胺25g, 癸二酸2.5g,溶入800g去離子水中，氮氣氣氛下恒溫55℃180rad/min的速率攪拌2h。升溫至95℃，保持攪拌，4h內分10次加入0.9g的偶氮二環(huán)己基甲腈。繼續(xù)反應5h，溫度調節(jié)至55℃，加入1440g二甲苯，升溫至96℃，共沸3h。再升溫至145℃，加入12g環(huán)烷酸、13g四乙烯五胺，反應12h。降溫至125℃，加入13g氯化芐，反應5h。降溫至室溫，加入12000g乙二醇，4000g乙醇，混合均勻。加入8g十二烷基磷酸酯和8g辛基酚聚氧乙烯醚, 攪拌均勻，得到最終產物，即乳化狀的防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑混合溶液。
此實施例中得到的雙功能添加劑，在室內天然氣水合物生成模擬裝置試驗中，過冷度達到10K時，抑制時間可達8h；在X80管材鋼片浸泡腐蝕試驗中，經90d浸泡試驗失重測試，緩釋率達85.7%。
實施例5：本發(fā)明提到的一種防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑的合成方法，包括以下具體步驟：
稱取丙烯酸38g、丙烯酰胺25g、己內酰胺20g, 癸二酸2g,溶入600g去離子水中，氮氣氣氛下恒溫50℃150rad/min的速率攪拌75min。升溫至85℃，保持攪拌，3h內分10次加入0.9g的偶氮二異丁酸二甲酯。繼續(xù)反應3.5h，溫度調節(jié)至50℃，加入930二甲苯，升溫至94℃，共沸2h。再升溫至142.5℃，加入11g環(huán)烷酸、12.5g四乙烯五胺，反應10h。降溫至115℃，加入11.5g氯化芐，反應4.5h。降溫至室溫，加入5700g乙二醇，2400g乙醇，混合均勻。加入3.45g聚氧乙烯醚磷酸三酯和3.45g月桂醇聚氧乙烯醚, 攪拌均勻，得到最終產物，即乳化狀的防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑混合溶液。
此實施例中得到的雙功能添加劑，在室內天然氣水合物生成模擬裝置試驗中，過冷度達到10K時，抑制時間可達8h；在X80管材鋼片浸泡腐蝕試驗中，經90d浸泡試驗失重測試，緩釋率達87.8%。
實施例6：本發(fā)明提到的一種防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑的合成方法，包括以下具體步驟：
稱取丙烯酸38g、丙烯酰胺25g、己內酰胺20g, 癸二酸2g,溶入600g去離子水中，氮氣氣氛下恒溫50℃150rad/min的速率攪拌75min。升溫至85℃，保持攪拌，3h內分10次加入0.9g的偶氮二異戊腈。繼續(xù)反應3.5h，溫度調節(jié)至50℃，加入930二甲苯，升溫至94℃，共沸2h。再升溫至142.5℃，加入11g環(huán)烷酸、12.5g乙二胺，反應10h。降溫至115℃，加入11.5g氯化芐，反應4.5h。降溫至室溫，加入5700g乙二醇，2400g乙醇，混合均勻。加入3.45g十二烷基苯磺酸和3.45g正辛醇聚氧乙烯醚, 攪拌均勻，得到最終產物，即乳化狀的防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑混合溶液。
此實施例中得到的雙功能添加劑，在室內天然氣水合物生成模擬裝置試驗中，過冷度達到10K時，抑制時間可達7.5h；在X80管材鋼片浸泡腐蝕試驗中，經90d浸泡試驗失重測試，緩釋率達84.0%。
實施例7：本發(fā)明提到的一種防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑的合成方法，包括以下具體步驟：
稱取丙烯酸38g、丙烯酰胺25g、己內酰胺20g, 癸二酸2g,溶入600g去離子水中，氮氣氣氛下恒溫50℃150rad/min的速率攪拌75min。升溫至85℃，保持攪拌，3h內分10次加入0.9g的偶氮二異戊腈。繼續(xù)反應3.5h，溫度調節(jié)至50℃，加入930二甲苯，升溫至94℃，共沸2h。再升溫至142.5℃，加入11g環(huán)烷酸、12.5g乙二胺，反應10h。降溫至115℃，加入11.5g氯化芐，反應4.5h。降溫至室溫，加入5700g乙二醇，2400g乙醇，混合均勻。加入1g十二烷基二甲基氧化胺、2.45g仲烷基磺酸鈉和3.45g壬基酚聚氧乙烯醚, 攪拌均勻，得到最終產物，即乳化狀的防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑混合溶液。
此實施例中得到的雙功能添加劑，在室內天然氣水合物生成模擬裝置試驗中，過冷度達到10K時，抑制時間可達7.5h；在X80管材鋼片浸泡腐蝕試驗中，經90d浸泡試驗失重測試，緩釋率達85.1%。
上述實施例由于將多元共聚物類的天然氣水合物抑制劑的聚合反應同季銨鹽緩蝕劑的合成反應結合在一起，制備出具有防治內腐蝕和防治天然氣水合物冰堵雙功能的管道化學添加劑，能夠通過一次注入同時起防腐防冰堵的作用，過冷度達到10K時，抑制時間最高可達9.5h，經90d的X80管材鋼片浸泡試驗失重測試，緩釋率最高可達97.5%。本發(fā)明提供的防腐防冰堵雙功能管道化學添加劑能降低注入過程中的安全風險，同時還節(jié)約管道化學添加劑生產成本，是一項成本低、容易實施、見效快的技術措施。
以上所述，僅是本發(fā)明的部分較佳實施例，任何熟悉本領域的技術人員均可能利用上述闡述的技術方案加以修改或將其修改為等同的技術方案。因此，依據(jù)本發(fā)明的技術方案所進行的任何簡單修改或等同置換，盡屬于本發(fā)明要求保護的范圍。