[发明专利]一种天然气管道减阻剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体管道减阻剂及其制备方法，特别涉及一种天然气管道减阻剂及其制备方法。

背景技术

“21世纪将是天然气的世纪”，这是自20世纪90年代以来流行于国际能源界的一种说法，这表明天然气将在21世纪的国际能源结构中扮演越来越重要的角色，其需求量也会与日俱增。众所周知，天然气和原油在全球范围内的流通主要是以管道输送为主，而在管道输送过程中势必会有阻力损失，因此在长距离管道输送时，沿程需要压缩机、压缩泵、增压站等为流体提供动力以保证输送的进行。而减阻技术的介入可以减少压缩机、压缩泵的功率，以及沿程增压站的个数，从而降低成本。因此管道减阻已经成为天然气和原油增输的重要手段。

流体在管道内流动时，其阻力损失主要有两部分组成，一部分是因为流体本身具有粘度而造成的与管轴平行的有用压力差；二是因为流体的径向脉动造成的与管轴垂直的无用压力差，因此减阻可以通过流体降粘和降低流体的径向脉动两部分进行。原油降粘减阻和减阻剂减阻技术都已经得到广泛应用，原油减阻剂技术主要是通过向流体中加注聚合物，利用聚合物的粘弹性抑制流体层流与湍流界面处的径向脉动，减小涡流的产生，从而降低流动阻力。例如用在TransAlaska原油管道中的减阻剂就是分子量为数百万级的典型长链聚合物。对于天然气管道，目前的减阻方法主要有天然气管道内涂层减阻技术和减阻剂减阻技术。天然气减阻剂减阻技术与原油减阻剂减阻技术的不同在于：一是考虑到减阻剂的雾化能力，天然气减阻剂的分子量不能很大；二是天然气减阻剂的作用区不是在层流与湍流的界面处，而是直接作用于管道内表面，不改变流体的流型。

天然气减阻剂为类似于表面活性剂结构的具有极性端与非极性端的化合物，加注到管道之后，其极性端通过配位键吸附在管道内壁上，非极性端伸入管道湍流中心形成一层薄膜。形成的薄膜因减阻剂分子具有长的非极性碳链而具有弹性，可以缓冲气体分子与管道内表面的碰撞，吸收气流冲撞管壁的部分动能，抑制近壁面处的流体径向脉动，减小涡流的产生，从而降低流动阻力达到减阻的目的。在US5020561专利中提出了在气体管道中应用减阻剂减阻的方法，指出减阻剂是类似于缓蚀剂、润滑剂之类的物质，例如：碳原子数处于18-54之间，长链烃的分子量为300-900的脂肪酸、烷氧基化的脂肪酸胺和或酞胺；含有2％-35％沥青质和长链烃的天然原油。

该项技术在应用中还存在不足，主要有：一、对天然气管输减阻机理缺乏一个完全令人信服的统一理论。目前还没有明确的减阻机理和减阻剂分子设计理论的指导。二、减阻剂具有一定的减阻周期，需要定期加注。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然气管道减阻剂及其制备方法。

本发明提供的天然气管道减阻剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)脂肪醇与五氧化二磷进行酯化反应得到酯化产物；

(2)所述酯化产物进行水解反应后得到水解产物，然后向所述水解产物中加入乙醇胺进行中和反应即得所述天然气管道减阻剂。

上述的制备方法中，步骤(1)所述脂肪醇可为碳原子数为8-20的脂肪醇，如碳原子数为12、16或18的脂肪醇。

上述的制备方法中，步骤(1)所述酯化反应的温度可为70℃-80℃，具体可为70℃或80℃；所述酯化反应的时间可为4小时-6小时，具体可为4小时或6小时。

上述的制备方法中，步骤(1)所述脂肪醇与五氧化二磷的摩尔比可为(3.0-3.5)∶1.0，具体可为3.0∶1.0或3.5∶1.0。

上述的制备方法中，步骤(2)所述水解反应的温度可为80℃-90℃，具体可为80℃或90℃；所述水解反应的时间可为2小时-2.5小时，具体可为2小时或2.5小时。

上述的制备方法中，步骤(2)所述水解反应中加入的水与步骤(1)中加入的五氧化二磷的摩尔比可为1.0∶(1.0-1.5)，具体可为1.0∶1.0或1.0∶1.5。

上述的制备方法中，步骤(2)所述乙醇胺可为2-羟基乙胺、2，2’-二羟基二乙胺或2，2’，2”-三羟基三乙胺。

上述的制备方法中，步骤(2)所述中和反应的温度可为80℃-90℃，具体可为80℃或90℃；所述中和反应的时间可为1小时-1.5小时，具体可为1小时或1.5小时。

上述的制备方法中，步骤(2)所述中和反应中加入的乙醇胺与步骤(1)中加入的五氧化二磷的摩尔比为(2.0-4.0)∶1.0，具体可为2.0∶1.0、3.5∶1.0或4.0∶1.5。