[发明专利]一种复合型天然气减阻剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合型天然气减阻剂及其制备方法。

背景技术

源于对环境的考虑以及世界碳排量的压力，各国正大力推动天然气生产与高效利用，以部分取代煤和石油。天然气作为一种清洁能源，其在世界能源格局中的地位不断提高。而随着天然气能源需求量的不断增长以及调峰的需要，使得世界天然气输送技术面临更大的挑战。提高天然气管道的输送能力和调节能力，除了兴建更大规模的天然气管道和管网之外，也可通过减小现有管道的输送阻力来实现。天然气减阻剂减阻技术作为一种减阻增输的新技术，受到了国内外研究机构的广泛关注。同时，天然气管道也存在着严重的腐蚀老化问题，尤其是集输管线和气田管网。使天然气管道的使用年限降低、安全隐患增加。因此，开发研制具有减阻和缓蚀多重功效的天然气减阻剂迫在眉睫。即达到了减阻增输的目的，又减缓了管道腐蚀、延长了管道使用年限、提高了管道运行安全。

天然气减阻剂不仅可用于新管道，也可用于老管道的改造，而老管道内是否有内涂层并不影响天然气减阻剂的应用。天然气减阻剂作为一种新型管道化学添加剂和节能降耗产品，其作用是能牢固地粘合在管道金属内表面填充管道内表面的“凹谷”，并形成一层光滑的弹性液膜。一是起到“填坑”的作用，减小了壁面的粗糙程度。粗糙度的减小有效降低了摩阻系数，从而减小动力损耗，增加输送量。二是形成柔性壁面。柔性壁面一方面减小湍流发生的几率；另一方面能够部分吸收猝发过程中喷出、扫掠这样准周期的运动能量，降低湍流强度。同时，由于天然气减阻剂部分或者完全覆盖在管道内表面，和缓蚀剂一样具有改变金属表面性质降低其腐蚀量的功效。因此，合理的进行分子设计必能合成具有减阻增输和防腐多重功效的天然气减阻剂：可以避免多次注入不同类型的管道添加剂，减少操作和投资成本；可以避免因不同添加剂之间的交互作用而引起的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合型天然气减阻剂及其制备方法，本发明的制备方法简单，且制备的复合型天然气减阻剂的减阻效果好、有效期长、具有防腐作用。

本发明所提供的一种复合型天然气减阻剂的制备方法，包括如下步骤：

有机二元酸或有机二元酸酐、有机胺与长碳链的一元羧酸进行反应即得所述复合型天然气减阻剂；

所述有机二元酸可为乙二酸、草酰乙酸、丙二酸、丁二酸、羟基丁二酸、戊二酸、α-酮戊二酸、酒石酸、衣康酸、亚氨基二乙酸、己二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸或对苯二甲酸；

所述有机二元酸酐可为丁二酸酐、顺丁烯二酸酐或邻苯二甲酸酐；

所述有机胺可为乙二胺、羟乙基乙二胺、三乙烯二胺、己二胺、邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或多乙烯多胺；所述多乙烯多胺的分子量为60～240g·mol^-1；

所述长碳链的一元羧酸可为苯甲酸、正辛酸、正癸酸、月桂酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、松香酸、十九烷酸、二十二烷酸、二十四烷酸、二十六烷酸或三十烷酸。

上述的制备方法中，所述反应的具体步骤如下：

（1）在惰性气氛下，所述有机二元酸或所述有机二元酸酐与所述有机胺进行反应；

（2）在惰性气氛下，向步骤（1）中所述反应结束后的反应体系中加入所述长碳链的一元羧酸，经反应即得所述复合型天然气减阻剂。

上述的制备方法中，步骤（1）中，所述有机二元酸或所述有机二元酸酐与所述有机胺的摩尔比可为1：1.5～2.5，如1：2；

步骤（1）中所述反应的温度可为150～230℃，时间可为2～12h，如在190℃的条件下反应4小时。

上述的制备方法中，步骤（2）中，所述长碳链的一元羧酸的添加量与所述有机二元酸或所述有机二元酸酐的摩尔比可为1～2.0：1，如2.0：1；

步骤（1）中所述反应的温度可为130～210℃，时间可为2～12h，如在190℃的条件下反应4小时。

本发明还进一步提供了由上述方法制备得到的复合型天然气减阻剂。

本发明依据的原理：利用特殊的具有表面活性剂类似结构特点的大分子化合物或者低聚物，其极性端牢固的吸附在金属管道内表面，非极性端伸向流体主体，从而形成一层具有适当厚度的致密液膜，起到“填坑”作用。降低内壁粗糙程度。由于液膜所具有的特殊结构，能够部分地吸收猝发过程中喷出、扫掠这样的准周期的运动能量，降低湍流强度；另一方面由于液膜的柔性可以降低壁面湍流发生的几率，达到减阻目的。同时改变了金属的界面性质，阻止了腐蚀介质与管道接触的机会，达到防腐目的。