專利名稱：一種氣體管道減阻組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是氣體特別是天然氣輸送管道減阻的一種氣體管道減阻組合物及其制 備方法。涉及高分子化合物的組合物和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
天然氣能源的利用是目前國內(nèi)外發(fā)展的重要方向之一。由于全球?qū)?jīng)濟(jì)可持續(xù) 發(fā)展的要求和對(duì)"潔凈能源"的呼喚，天然氣的需求量與日俱增。目前，天然氣的主要運(yùn)輸方式為管道輸送?，F(xiàn)代意義上的輸氣管道已有近120 年的發(fā)展歷史。當(dāng)氣體流經(jīng)管道時(shí)，粗糙度會(huì)引起摩擦進(jìn)而產(chǎn)生氣體渦流，造成能 量損失，從而造成管道的壓力損失。對(duì)處于紊流狀態(tài)的天然氣管道輸送而言，管壁 粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)影響最大，要增加輸量就得減小管壁粗糙度。近年來，天然氣管 道輸送減阻研究取得了較大的進(jìn)展，就目前研究結(jié)果而言，減阻方法大致可歸納為 天然氣管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)和減阻劑減阻技術(shù)。眾所周知，同原油減阻劑一樣，天然氣減阻劑的應(yīng)用可以顯著增加輸量、降低 壓縮機(jī)的動(dòng)力消耗、減少壓縮機(jī)的安裝功率，節(jié)約壓縮站數(shù)，所帶來的經(jīng)濟(jì)效益是 巨大的，有著很好的實(shí)際生產(chǎn)需要和巿場(chǎng)前景。但天然氣減阻劑不同于商業(yè)液體(如 石油)減阻劑。 一種液體減阻劑，例如用在TransAlaska原油管道中的減阻劑是典 型的長鏈聚合物，這種聚合物融進(jìn)液相來減少液體中的渦流，它的分子量是百萬數(shù) 量級(jí)，液體減阻劑從管道內(nèi)表面把層流底層拓展到中心湍流區(qū)。它的有效區(qū)在層流 與湍流的界面處。而天然氣減阻劑的分子量不可能很大，因?yàn)檫@考慮到它的霧化能 力和以及它在管壁上"凹谷"的"填充"能力。并且天然氣減阻劑的作用區(qū)不是在 層流與湍流的界面處，它是直接作用于管道內(nèi)表面，減阻劑分子與金屬表面牢固地 結(jié)合在一起形成一光滑、柔性表面來緩和氣一固界面處的湍動(dòng)，減少流體與管壁之 間的摩擦，即直接減小管道內(nèi)表面粗糙度，從而達(dá)到減阻作用，它不改變流體的性 質(zhì)。在US5020561中都提到出了在氣體管道中應(yīng)用減阻劑減阻的方法，該減阻劑是 類似于緩蝕劑、潤滑劑之類的物質(zhì)，例如碳原子數(shù)處于18 54之間的脂肪酸、 烷氧基化的脂肪酸胺和或酰胺，其長鏈烴的分子量約從300到900。在該發(fā)明中還 提出某些天然原油也符合減阻劑的條件，這種天然原油由瀝青質(zhì)、樹脂和長鏈烷烴(C1 C40)組成，也含有少量的N、 S、 0、 Fe和V,這些雜原子大多集中在大分子 量部分如瀝青質(zhì)部分，使瀝青質(zhì)帶有極性。但該專利雖然提到出了在氣體管道中應(yīng) 用減阻劑減阻的方法及提到出了一些減阻劑的物質(zhì)，但這些物質(zhì)的減阻效果有限， 并非理想的減阻劑。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是發(fā)明一種氣體特別是天然氣輸送管道減阻效果好、原料來源 直接、搡作簡單、反應(yīng)條件溫和、過程相對(duì)簡單的一種氣體管道減阻組合物及其 制備方法。本氣體管道減阻組合物是由長鏈酸混合物和烯胺按摩爾比l: 1~1.5: l組成。 其中長鏈酸混合物為十六烷酸、十八烷酸、十九烷酸、二十二烷酸、二十四烷酸兩種或兩種以上的混合物，或松香。兩種或兩種以上的長鏈酸混合物按等比例配制。烯胺烯胺為乙烯胺、二乙烯胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二丙烯胺、丙烯膠 欣。上述減阻組合物的制備方法是將長鏈酸(FA)加入反應(yīng)器加熱溶化后，再加 入烯胺(DETA)，通氮?dú)獗Ｗo(hù)并預(yù)熱;后回流，分液，除去水層;釆用程序升溫法、 真空法和添加攜水劑相結(jié)合的方法反應(yīng)，反應(yīng)完畢，冷卻后可得產(chǎn)品。具體是將按比例量的長鏈酸(FA)加入反應(yīng)器加熱溶化后，再加入按比例量 的烯胺(DETA)，通氮?dú)獗Ｗo(hù)并預(yù)熱到15(TC;后回流，分液，分水器中分上下兩 層，除去水層;采用程序升溫法升溫到23(TC時(shí)抽真空2 3個(gè)小時(shí)繼續(xù)反應(yīng)，最 后添加攜水劑，反應(yīng)完畢，冷卻后可得產(chǎn)品。其中回流，分液，分水器中分上下兩層。其中預(yù)熱是加熱到15(TC并保持1 1.5小時(shí)。其中升溫是分液以后分不同的溫度段升溫，在3 4小時(shí)內(nèi)由15(TC程序升溫 到230。C。其中抽真空是反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)抽真空繼續(xù)反應(yīng)，即保持最高溫度，將攪 拌器撤離，連上真空泵，抽真空2 3個(gè)小時(shí)，真空度在15 25mmHg。 其中添加攜水劑是利用共沸方法，除去反應(yīng)中生成的水。 本發(fā)明所依據(jù)的原理利用特殊的具有表面活性劑類似結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的大分子化 合物或聚合物，其極性端牢固地粘合在管道金屬內(nèi)表面，并形成一層光滑的膜， 而非極性端存在于流體與管道內(nèi)表面之間形成氣-固界面,利用膜所具有的特殊的分子結(jié)構(gòu)，吸收流體與內(nèi)表面交界處的湍能，從而減少消耗于內(nèi)表面的能量，吸 收的湍能隨后又逸散到流體中，從而減少湍流的紊亂程度，達(dá)到減阻目的。本減阻劑注入天然氣管道后，付著在管道內(nèi)壁并成膜，使管道內(nèi)壁表面粗糙 度明顯減小，表面上的"凹谷"被其"填充"，并且"填充"比較均勻。另外，成 膜后原金屬表面上的腐蝕產(chǎn)物消失，表明該產(chǎn)品具有減阻應(yīng)用價(jià)值。該表面膜有較 好的柔軔性，說明合成的該長鏈烷基酰胺基咪唑啉具有天然氣減阻劑所需要的性 質(zhì)，其成膜性和柔韌性充分顯示了它作為天然氣管道減阻劑的潛在應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明對(duì)氣體管道減阻效果明顯，原料來源直接、操作簡單、反應(yīng)條件溫和， 過程相對(duì)簡單、對(duì)設(shè)備要求低，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。


圖l合成產(chǎn)物的紅外光譜2長鏈酸混合物的紅外光譜3原鋼片表面圖4成膜后表面圖5成膜后側(cè)面(右邊為人為摩擦) 圖6成膜后側(cè)面(右邊為人為摩擦)具體實(shí)施方式
以下例來說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
并對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例l.本例是一實(shí)驗(yàn)室里的試驗(yàn)方法。將10份的十六烷酸、十八烷酸各 半混合物加入到四口燒瓶中，加熱熔化后注入10份乙烯胺，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，預(yù)熱升 溫到15(TC，回流，分液，分水器中分上下兩層，除去水層。隨后緩慢程序升溫，3 小時(shí)內(nèi)由15(TC程序升溫到23(TC。然后撤攪拌器，連接真空泵，抽真空2個(gè)小時(shí)， 真空度為20mmHg。最后加熱共沸，直至除去反應(yīng)中生成的水。實(shí)施例2.將10份的長鏈酸加入到四口燒瓶中，加熱熔化后注入13份烯胺， 通氮?dú)獗Ｗo(hù)，緩慢升溫到回流、分液。隨后緩慢程序升溫,4小時(shí)內(nèi)程序升溫到 23(TC。然后撤攪拌器，連接真空泵，抽真空2個(gè)小時(shí)。真空度為20mmHg。實(shí)施例3.將10份的長鏈酸加入到四口燒瓶中，加熱熔化后注入15份烯胺， 通氮?dú)獗Ｗo(hù)，緩慢升溫到回流，分液。隨后緩慢程序升溫,3小時(shí)內(nèi)程序升溫到230 °C。然后撤攪拌器，連接真空泵，抽真空3個(gè)小時(shí)。真空度為18mmHg。上述三例制成的減阻組合物，經(jīng)紅外光譜分析，在圖2中，原料長鏈酸混合物 的紅外特征峰在1695.6cm-!處，這是R—COOH中C-O伸縮振動(dòng)吸收峰，在合成產(chǎn)物中該峰消失，說明長鏈酸全部參加了反應(yīng)；在圖l合成產(chǎn)物的紅外光譜圖中，1601cm—'處的吸收峰是C二N的特征吸收峰，說明長鏈酸胺成環(huán)。但在該紅外光譜圖 中，出現(xiàn)了固體脂肪酰胺在1650 ~ 1625國一之間的強(qiáng)吸收帶即酰胺I譜帶 U636.5cw—。，還出現(xiàn)了固態(tài)無環(huán)仲酰胺在1547 ~1515cw—'區(qū)域的酰胺II譜帶 (1526,-')，因此根據(jù)紅外光譜分析，可判斷合成了所需要產(chǎn)品。用該產(chǎn)品作成膜工藝及電鏡分析，即將一定量的該減阻組合物產(chǎn)品溶于適量 的乙醇和柴油中，把處理(除油、除銹、用金相紙打磨)過的鋼片浸入其中，一 定時(shí)間后取出吹干，在JEDL JSM-6700F掃描電子顯微鏡上進(jìn)行顯微分析，結(jié)果如 圖3-圖6所示，顯示該產(chǎn)品的成膜性能較好，具有減阻應(yīng)用價(jià)值。用本例之制備方法制出的減阻組合物對(duì)氣體管道減阻效果明顯，且原料來源 直接、操作簡單、反應(yīng)條件溫和，過程相對(duì)簡單、對(duì)設(shè)備要求低。
權(quán)利要求
1.一種氣體管道減阻組合物，其特征是由長鏈酸混合物和烯胺按摩爾比1∶1～1.5∶1組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體管道減阻組合物，其特征是所述長鏈酸混 合物為十六烷酸、十八烷酸、十九烷酸、二十二烷酸、二十四烷酸兩種或兩種以 上的混合物，或松香。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣體管道減阻組合物，其特征是所述兩種或 兩種以上的長鏈酸混合物按等比例配制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體管道減阻組合物，其特征是所述烯胺烯 胺為乙烯胺、二乙烯胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二丙烯胺、丙烯胺。
5. 據(jù)權(quán)利要求1所述一種氣體管道減阻組合物的一種氣體管道減阻組合物 制備方法，其特征是將長鏈酸加入反應(yīng)器加熱溶化后，再加入烯胺，通氮?dú)獗Ｗo(hù)并 預(yù)熱；后回流，分液；釆用程序升溫法、真空法和添加攜水劑相結(jié)合的方法反應(yīng)， 反應(yīng)完畢，冷卻后可得產(chǎn)品。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氣體管道減阻組合物制備方法，其特征是將 按比例量的長鏈酸加入反應(yīng)器加熱溶化后，再加入按比例量的烯胺，通氮?dú)獗Ｗo(hù)并 預(yù)熱到15(TC;后回流，分液；釆用程序升溫法升溫到230°C時(shí)抽真空2 ~ 3個(gè)小 時(shí)繼續(xù)反應(yīng)，最后添加攜水劑，反應(yīng)完畢，冷卻后可得產(chǎn)品。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種氣體管道減阻組合物制備方法，其特征是 所述預(yù)熱是加熱到15(TC并保持1 ~ 1. 5小時(shí)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種氣體管道減阻組合物制備方法，其特征是所述分液是分水器中分上下兩層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種氣體管道減阻組合物制備方法，其特征是 所述程序升溫是分液以后分不同的溫度段升溫，在3 4小時(shí)內(nèi)由15(TC程序升溫 到230 。C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種氣體管道減阻組合物制備方法，其特征 是所述抽真空是反應(yīng)升溫到23(TC時(shí)抽真空繼續(xù)反應(yīng)，使真空度為15 25mmHg。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種氣體管道減阻組合物制備方法，其特征 是所述添加攜水劑是利用共沸方法，除去反應(yīng)中生成的水。
全文摘要
本發(fā)明是氣體特別是天然氣輸送管道減阻的一種氣體管道減阻組合物及其制備方法。涉及高分子化合物的組合物和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。其特征是由長鏈酸混合物和烯胺按摩爾比1∶1～1.5∶1組成。將長鏈酸加入反應(yīng)器加熱溶化后，再加入烯胺，通氮?dú)獗Ｗo(hù)并預(yù)熱；后回流，分液；采用程序升溫法、真空法和添加攜水劑相結(jié)合的方法反應(yīng)，反應(yīng)完畢，冷卻后可得產(chǎn)品。本發(fā)明對(duì)氣體管道減阻效果明顯，原料來源直接、操作簡單、反應(yīng)條件溫和，過程相對(duì)簡單、對(duì)設(shè)備要求低，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)F17D1/02GK101328443SQ20071011909
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者兵 劉, 徐海紅, 李國平, 李春漫, 鮑旭晨 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司