一種氣體管道減阻劑及其制備方法
【專利摘要】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劑及其制備方法。涉及高分子化合物的組合物和管道系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。其特征是由酰胺、長鏈酸、烯胺按質(zhì)量比1：1：1～1:2.2：1組合而成。將按比例量的長鏈酸加入到反應(yīng)容器中，開啟加熱器，邊加熱邊攪拌，當溫度達到120℃時長鏈酸熔化，此時注入按比例量的酰胺和烯胺，通氮氣保護,預(yù)熱到140℃～160℃;預(yù)熱完畢后，程序升溫到200℃～230℃;將攪拌器撤離，連上真空泵，抽真空3～4個小時,反應(yīng)完畢，冷卻后可得棕黃色固體的粗產(chǎn)品。本發(fā)明對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，過程相對簡單、對設(shè)備要求低，易于實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種氣體管道減阻劑及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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劑及其制備方法。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)】
[0002]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)濟可持續(xù)發(fā)展的要求和對“潔凈能源”的呼喚，天然氣的需求量與日俱增。天然氣作為一種高效潔凈的能源，已成為世界各國促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和改善環(huán)境的最佳選擇，也是我國實現(xiàn)低碳計劃、改善能源結(jié)構(gòu)、尋找煤炭替代資源和能源可持續(xù)發(fā)展的主要途徑。當前，天然氣的耗用量和普及率已成為評價某個國家、某個地區(qū)或某座城市的經(jīng)濟民生狀態(tài)及社會發(fā)展水平的標志之一，在化石能源日漸萎縮的21世紀，天然氣將會在能源發(fā)展應(yīng)用中扮演越來越重要的角色。
[0003]天然氣高速增長的需求對開采及輸送提出了更高的要求。大型氣田的不斷開發(fā)及開采能力的不斷提高，為能源行業(yè)提供了充足的儲備，也為天然氣的運輸提出了更高的要求和更大的壓力。
[0004]目前，天然氣的主要運輸方式為管道輸送?，F(xiàn)代意義上的輸氣管道已有近120年的發(fā)展歷史。當氣體流經(jīng)管道時，粗糙度會引起摩擦進而產(chǎn)生氣體渦流，造成能量損失，從而造成管道的壓力損 失。對處于紊流狀態(tài)的天然氣管道輸送而言，管壁粗糙度對摩擦系數(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)。
[0005]所謂“減阻”，指的是管道中的液相流體或氣相流體在恒定的壓降條件下，加入一定量的(通常是微量的)“減阻劑”后，管道流體的流速將增加，進而使流量增加。工業(yè)應(yīng)用上的意義即是在不增加設(shè)備成本的前提下，相同時間內(nèi)盡可能多地輸送油品、天然氣等管道流體。
[0006]目前，管道天然氣輸送內(nèi)涂層建筑技術(shù)已經(jīng)越來越多地受到成本、設(shè)備、操作條件等的限制，管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)的操作費用較高、施工條件復(fù)雜、設(shè)備昂貴繁瑣，特別是隨著不定時清管作業(yè)的實施和輸氣時長的增加，管道內(nèi)涂層極易脫落，減阻效率極大降低，嚴重影響生產(chǎn)運輸及輸氣安全。隨著內(nèi)涂層減阻技術(shù)的不足逐漸凸顯，天然氣減阻劑應(yīng)運而成，成為科研工作者們攻關(guān)的重點內(nèi)容。
[0007]天然氣減阻劑的研究要追溯到20世紀50年代中期，美國石油學會于1956年發(fā)現(xiàn)了在輸氣管道中添加化學試劑能夠起到增輸?shù)男Ч?，天然氣減阻劑的研究由此開展。半個世紀以來，天然氣減阻劑研究方向發(fā)展遲緩，一直到20世紀90年代末，由Ying Hsiao Li和Randi Naess為代表論證了天然氣減阻劑開發(fā)的技術(shù)細節(jié)和分子設(shè)計理論基礎(chǔ)，并分析了天然氣減阻劑的減阻機理，天然氣減阻劑的研究正式展開。Huey于2000年在墨西哥灣某管線進行了天然氣減阻劑的現(xiàn)場試驗，取得了較好的增輸減阻效果，驗證了實驗室結(jié)果和天然氣減阻劑作用理論。
[0008]我國至2000年以后開始關(guān)注該項技術(shù)，各科研工作者研發(fā)了大量的天然氣減阻劑試驗產(chǎn)品，并從不同的方向和角度提出論證了減阻劑的作用機理。但直到現(xiàn)在，天然氣減阻劑的作用原理仍未形成系統(tǒng)的理論體系，甚至沒有形成公認的合理解釋。
[0009]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、降低壓縮機的動力消耗、減少壓縮機的安裝功率，節(jié)約壓縮站數(shù)，所帶來的經(jīng)濟效益是巨大的，有著很好的實際生產(chǎn)需要和市場前景。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，這種聚合物融進液相來減少液體中的渦流，它的分子量是百萬數(shù)量級，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，因為這考慮到它的霧化能力以及它在管壁上“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，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，從而達到減阻作用，它不改變流體的性質(zhì)。在US5020561專利中提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，這種天然原油由浙青質(zhì)、樹脂和長鏈烷烴(Cl~C40)組成，也含有少量的N、S、O、Fe和V,這些雜原子大多集中在大分子量部分如浙青質(zhì)部分,使浙青質(zhì)帶有極性。但該專利雖然提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。
[0010]利用管道流體力學、分子動力學模擬和量子力學等手段，在分析管輸天然氣能量損失的因素和管道流體摩擦阻力產(chǎn)生的基礎(chǔ)上，結(jié)合對原油減阻劑作用方式的探索，對天然氣減阻劑的減阻機理進行研究。咪唑啉被廣泛應(yīng)用在石油、石化、冶金、機械、電力、交通運輸和國防工業(yè)等領(lǐng)域，需求量大，有很大的市場潛力。咪唑啉由乙二胺和酰胺類物質(zhì)混合加熱制得?；蛴芍舅峄蛑舅狨ヅc乙二胺縮合制得；也可用乙二醛、甲醛、氨為原料制得咪唑，再加氫制得。某些文獻表明以酸(苯甲酸、月桂酸等有機酸或長鏈酸)和多胺(二乙烯三胺、三乙烯四胺)為原料合成的咪唑啉，與管道結(jié)構(gòu)成分-鐵具有較高的結(jié)合能力，而具有了作為天然氣減阻劑的先決條件，為天然氣減阻劑的分子設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。研究結(jié)果同時表明，除咪唑基團外，含酰胺基、氨`基等極性基團的物質(zhì)也具有上述性質(zhì)。在對天然氣輸送過程中能量損失分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合油品減阻劑室內(nèi)評價系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)積累的經(jīng)驗，模擬實際天然氣管道輸送情況，設(shè)計了穩(wěn)定可靠、具有良好的可操作性及重復(fù)性天然氣減阻劑室內(nèi)評價系統(tǒng)。該評價系統(tǒng)能夠為天然氣減阻劑的性能表征提供依據(jù)。利用掃描電子顯微鏡、電化學方法對其成膜性能進行研究，判斷化合物的成膜性能，預(yù)測減阻劑的實際工業(yè)化應(yīng)用前景。
[0011]天然氣管輸高效減阻劑作為一種新興的管道減阻技術(shù)，優(yōu)點是不受管道口徑及輸送壓力、動力的限制，不增加設(shè)備成本壓力，不威脅管輸氣體的質(zhì)量，不影響管道運行的安全。即可應(yīng)用于輸送壓力大的老管線，也可應(yīng)用于新建的管線。可靈活調(diào)節(jié)輸送量，一次性投入低，可根據(jù)需要加注，可調(diào)控輸送，有效提高管道的彈性輸送能力，節(jié)約資本。經(jīng)過近20年的探索，取得了很大的進展，成功地進行了現(xiàn)場試驗，但還未實現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)?；瘧?yīng)用，但是已經(jīng)顯示出巨大的經(jīng)濟價值和應(yīng)用潛力?？梢娞烊粴鉁p阻劑的開發(fā)是一項非常具有創(chuàng)新性和實際應(yīng)用意義的課題，有廣闊的實際應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是發(fā)明一種天然氣輸送管道減阻操作簡單、反應(yīng)條件溫和的一種氣體管道減阻劑及其制備方法。
[0013]本發(fā)明的天然氣管道減阻劑是由酰胺、長鏈酸、烯胺按質(zhì)量比1:1:1~1:2.2:1組合而成。
[0014]其中長鏈酸為十六烷酸、十八烷酸、十九烷酸、二十二烷酸、二十四烷酸、二十六烷酸、三十烷酸、正三十二烷酸；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；酰胺為N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺。
[0015]本天然氣管道減阻劑的制備方法是:將長鏈酸(FA)加入反應(yīng)器加熱溶化后，再加入酰胺(AMI)和烯胺(DETA)，通氮氣保護并預(yù)熱。采用程序升溫法和真空法相結(jié)合的方法合成該產(chǎn)品，產(chǎn)物為棕黃色固體，經(jīng)提純后的產(chǎn)品為淡黃色。
[0016]具體是:將按比例量的長鏈酸加入到反應(yīng)容器中，開啟加熱器，邊加熱邊攪拌，當溫度達到120°C時長鏈酸熔化，此時注入按比例量的酰胺和烯胺，通氮氣保護，預(yù)熱到140°C~160°C ;預(yù)熱完畢后，程序升溫到20(TC~230°C ;將攪拌器撤離，連上真空泵，抽真空3~4個小時，反應(yīng)完畢，冷卻后可得棕黃色固體的粗產(chǎn)品。
[0017]最后重結(jié)晶，用乙醇溶液重結(jié)晶，所得淡黃色固體即為所需產(chǎn)品。
[0018]其中加入長鏈酸、酰胺和烯胺的預(yù)熱溫度為140°C~160°C并保持1.5~2.5小時。
[0019]其中程序升溫是在3~4小時內(nèi)分不同的溫度段升溫，升溫到200°C~230°C。
[0020]其中抽真空達到真空度20~40mmHg。
[0021]本發(fā)明所依據(jù)的原理:根據(jù)流體管道的流動規(guī)律，同時結(jié)合液相流體管輸過程中成熟的減阻增輸機理，可探索出天然氣管道的減阻原理是抑制貼壁薄層內(nèi)的氣體脈動。貼壁薄層即是指管道內(nèi)壁上厚度等于粗糙度的部分。壁面薄液膜、凝析液中注入液體減阻劑和在管道內(nèi)壁上吸附氣體減阻劑是天然氣管道有效的減阻方法。其中管道內(nèi)壁上吸附氣體減阻劑方法經(jīng)濟性好、安全性能高、氣質(zhì)損壞率最少，是一種行之有效的減阻增輸手段。各研究機構(gòu)配制的天然氣減阻劑結(jié)構(gòu)大同小異，有效成分類似。研究結(jié)果表明，氣體減阻劑應(yīng)是一種具有極性端和非極性長鏈的分子聚合物或化合物。利用特殊的具有表面活性劑類似結(jié)構(gòu)特點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，達到減阻目的。
[0022]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)用價值。該表面膜有較好的柔韌性，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)用價值。
[0023]本發(fā)明對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，過程相對簡單、對設(shè)備要求低，易于實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1合成產(chǎn)物的紅外光譜圖
[0025]圖2長鏈酸的紅外光譜圖
[0026]圖3成膜后表面
[0027]圖4空白鋼片表面
[0028]圖5成膜后側(cè)面(右邊為人為摩擦)
[0029]圖6成膜后側(cè)面(右邊為人為摩擦)
【具體實施方式】
[0030]以下例來說明本發(fā)明的【具體實施方式】并對本發(fā)明作進一步的說明。
[0031]實施例1.[0032]本例是一種實驗室的試驗方法。具體內(nèi)容是將200g純度為95%以上的十六烷酸加入到四口燒瓶中，以30°C /h的升溫速度緩慢加熱，采用攪拌器以lOOrad/min的速度進行攪拌，同時注意觀察十六烷酸顏色變化，防止升溫速度過快而焦化變黑。當溫度升至100°C時，降低加熱速度至原來的一半，攪拌器速度增至200rad/min,直至十六燒酸完全熔化后，再保持當前溫度lh。
[0033]將100gN, N-二甲基乙酰`胺和100g 二乙烯三胺混合均勻，分10次每次IOg注入四口燒瓶中，每次間隔5min，邊注入邊采用lOOrad/min的速度攪拌，直至完全注完，注入過程中溫度保持前述十六烷酸完全熔化時的溫度不變，同時通氮氣保護。注入作業(yè)完成后，以IO0C /h的升溫速度緩慢加熱到140°C，并保持2h。隨后采用以下程序升溫:以30°C /h的升溫速度由140°C升溫至200°C，再以10°C /h的升溫速度由200°C /h升溫至220°C，并保持30min。此時溶液漸變黃色，表明有烷基酰胺基咪唑啉生成，即天然氣減阻劑的主要有效成分。
[0034]置于室溫通風環(huán)境中，緩慢冷卻至70°C以下，連接真空泵，抽真空3h，真空度至20mmHgo
[0035]所得的粗產(chǎn)品為淡黃色澄清溶液，其中主要成分為烷基酰胺基咪唑啉，同時含有部分未反應(yīng)的十六烷酸和低分子聚酰胺酸等副產(chǎn)品，注入1:1質(zhì)量的乙醇，低速攪拌3h，重結(jié)晶除去雜質(zhì)和副產(chǎn)品，得到產(chǎn)品即是天然氣減阻劑。
[0036]實施例2.[0037]具體內(nèi)容是將100g純度為95%以上的十六烷酸加入到四口燒瓶中，以30°C /h的升溫速度緩慢加熱，采用攪拌器以lOOrad/min的速度進行攪拌，同時注意觀察十六烷酸顏色變化，防止升溫速度過快而焦化變黑。當溫度升至100°C時，降低加熱速度至原來的一半，攪拌器速度增至200rad/min，直至十六烷酸完全熔化后，再保持當前溫度lh。
[0038]將100gN, N-二甲基乙酰胺和100g 二乙烯三胺混合均勻，分10次每次IOg注入四口燒瓶中，每次間隔5min，邊注入邊采用lOOrad/min的速度攪拌，直至完全注完，注入過程中溫度保持前述十六烷酸完全熔化時的溫度不變，同時通氮氣保護。注入作業(yè)完成后，以IO0C /h的升溫速度緩慢加熱到140°C，并保持2h。隨后采用以下程序升溫:以30°C /h的升溫速度由140°C升溫至200°C，再以10°C /h的升溫速度由200°C /h升溫至220°C，并保持30min。此時溶液漸變黃色，表明有烷基酰胺基咪唑啉生成，即天然氣減阻劑的主要有效成分。
[0039]置于室溫通風環(huán)境中，緩慢冷卻至70°C以下，連接真空泵，抽真空3h，真空度至2OmmHgο
[0040]所得的粗產(chǎn)品為淡黃色澄清溶液，其中主要成分為烷基酰胺基咪唑啉，同時含有部分未反應(yīng)的十六烷酸和低分子聚酰胺酸等副產(chǎn)品，注入1:1質(zhì)量的乙醇，低速攪拌3h，重結(jié)晶除去雜質(zhì)和副產(chǎn)品，得到產(chǎn)品即是天然氣減阻劑。
[0041]實施例3.[0042]具體內(nèi)容是將150g純度為95%以上的十六烷酸加入到四口燒瓶中，以30°C /h的升溫速度緩慢加熱，采用攪拌器以lOOrad/min的速度進行攪拌，同時注意觀察十六烷酸顏色變化，防止升溫速度過快而焦化變黑。當溫度升至100°C時，降低加熱速度至原來的一半，攪拌器速度增至200rad/min，直至十六烷酸完全熔化后，再保持當前溫度lh。
[0043]將100gN, N-二甲基乙酰胺和100g 二乙烯三胺混合均勻，分10次每次IOg注入四口燒瓶中，每次間隔5min，邊注入邊采用lOOrad/min的速度攪拌，直至完全注完，注入過程中溫度保持前述十六烷酸完全熔化時的溫度不變，同時通氮氣保護。注入作業(yè)完成后，以IO0C /h的升溫速度緩慢加熱到140°C，并保持2h。隨后采用以下程序升溫:以30°C /h的升溫速度由140°C升溫至200°C，再以10°C /h的升溫速度由200°C /h升溫至220°C，并保持30min。此時溶液漸變黃色，表明有烷基酰胺基咪唑啉生成，即天然氣減阻劑的主要有效成分。
[0044]置于室溫通風環(huán)境中，緩慢冷卻至70°C以下，連接真空泵，抽真空3h，真空度至20mmHgo
[0045]所得的粗產(chǎn)品為淡黃色澄清溶液，其中主要成分為烷基酰胺基咪唑啉，同時含有部分未反應(yīng)的十六烷酸、乙酰胺和低分子聚酰胺酸等副產(chǎn)品，注入1:1質(zhì)量的乙醇，低速攪拌3h，重結(jié)晶除去雜質(zhì)和副產(chǎn)品，得到產(chǎn)品即是天然氣減阻劑。
[0046]實施例4.[0047]具體內(nèi)容是將200g純度為99%以上的二十二烷酸加入到四口燒瓶中，以20°C /h的升溫速度緩慢加熱，采用攪拌器以lOOrad/min的速度進行攪拌，同時注意觀察二十二烷酸顏色變化，防止升溫速度過快而焦化變黑。當溫度升至100°C時，降低加熱速度至原來的一半，攪拌器速度增至200rad/min，直至二十二烷酸完全熔化后，再保持當前溫度2h。
[0048]將100gN, N-二甲基乙酰胺和100g 二乙烯三胺混合均勻，分10次每次IOg注入四口燒瓶中，每次間隔5min，邊注入邊采用lOOrad/min的速度攪拌，直至完全注完，注入過程中溫度保持前述二十二烷酸完全熔化時的溫度不變，同時通氮氣保護。注入作業(yè)完成后，以IO0C /h的升溫速度緩慢加熱到140°C，并保持2h。隨后采用以下程序升溫:以30°C /h的升溫速度由140°C升溫至200°C，再以10°C /h的升溫速度由200°C /h升溫至220°C，并保持30min。此時溶液漸變黃色， 表明有烷基酰胺基咪唑啉生成，即天然氣減阻劑的主要有效成分。[0049]置于室溫通風環(huán)境中，緩慢冷卻至70°C以下，連接真空泵，抽真空3h，真空度至20mmHgo
[0050]所得的粗產(chǎn)品為淡黃色澄清溶液，其中主要成分為烷基酰胺基咪唑啉，同時含有部分未反應(yīng)的乙酰胺和低分子聚酰胺酸等副產(chǎn)品，注入1:1質(zhì)量的乙醇，低速攪拌3h，重結(jié)晶除去雜質(zhì)和副產(chǎn)品，得到產(chǎn)品即是天然氣減阻劑。
[0051]實施例5.[0052]具體內(nèi)容是將200g純度為99%以上的二十二烷酸加入到四口燒瓶中，以20°C /h的升溫速度緩慢加熱，采用攪拌器以lOOrad/min的速度進行攪拌，同時注意觀察二十二烷酸顏色變化，防止升溫速度過快而焦化變黑。當溫度升至100°C時，降低加熱速度至原來的一半，攪拌器速度增至200rad/min，直至二十二烷酸完全熔化后，再保持當前溫度2h。
[0053]將100gN, N-二甲基甲酰胺和100g 二乙烯三胺混合均勻，分10次每次IOg注入四口燒瓶中，每次間隔5min，邊注入邊采用lOOrad/min的速度攪拌，直至完全注完，注入過程中溫度保持前述二十二烷酸完全熔化時的溫度不變，同時通氮氣保護。注入作業(yè)完成后，以IO0C /h的升溫速度緩慢加熱到140°C，并保持2h。隨后采用以下程序升溫:以30°C /h的升溫速度由140°C升溫至200°C，再以10°C /h的升溫速度由200°C /h升溫至220°C，并保持30min。此時溶液漸變黃色，表明有烷基酰胺基咪唑啉生成，即天然氣減阻劑的主要有效成分。
[0054]置于室溫通風環(huán)境中，緩慢冷卻至70°C以下，連接真空泵，抽真空3h，真空度至20mmHgo
[0055]所得的粗產(chǎn)品為淡黃色澄清溶液，其中主要成分為烷基酰胺基咪唑啉，同時含有部分未反應(yīng)的甲酰胺和低分子聚酰胺酸等副產(chǎn)品，注入1:1質(zhì)量的乙醇，低速攪拌3h，重結(jié)晶除去雜質(zhì)和副產(chǎn)品，得到產(chǎn)品即是天然氣減阻劑。
[0056]實施例6.[0057]具體內(nèi)容是將200g純度為99%以上的二十二烷酸加入到四口燒瓶中，以20°C /h的升溫速度緩慢加熱，采用攪拌器以lOOrad/min的速度進行攪拌，同時注意觀察二十二烷酸顏色變化，防止升溫速 度過快而焦化變黑。當溫度升至100°C時，降低加熱速度至原來的一半，攪拌器速度增至200rad/min，直至二十二烷酸完全熔化后，再保持當前溫度2h。
[0058]將100gN, N- 二甲基甲酰胺和100g丙烯胺混合均勻，分10次每次IOg注入四口燒瓶中，每次間隔5min，邊注入邊采用lOOrad/min的速度攪拌，直至完全注完，注入過程中溫度保持前述二十二烷酸完全熔化時的溫度不變，同時通氮氣保護。注入作業(yè)完成后，以IO0C /h的升溫速度緩慢加熱到140°C，并保持2h。隨后采用以下程序升溫:以30°C /h的升溫速度由140°C升溫至200°C，再以10°C /h的升溫速度由200°C /h升溫至220°C，并保持30min。此時溶液漸變黃色，表明有烷基酰胺基咪唑啉生成，即天然氣減阻劑的主要有效成分。
[0059]置于室溫通風環(huán)境中，緩慢冷卻至70°C以下，連接真空泵，抽真空3h，真空度至20mmHgo
[0060]所得的粗產(chǎn)品為淡黃色澄清溶液，其中主要成分為烷基酰胺基咪唑啉，同時含有部分未反應(yīng)的甲酰胺和低分子聚酰胺酸等副產(chǎn)品，注入1:1質(zhì)量的乙醇，低速攪拌3h，重結(jié)晶除去雜質(zhì)和副產(chǎn)品，得到產(chǎn)品即是天然氣減阻劑。[0061]實施例7.[0062]具體內(nèi)容是將200g純度為90%以上的三十烷酸加入到四口燒瓶中，以20°C /h的升溫速度緩慢加熱，采用攪拌器以lOOrad/min的速度進行攪拌，同時注意觀察三十烷酸顏色變化，防止升溫速度過快而焦化變黑。當溫度升至100°C時，降低加熱速度至原來的一半，攪拌器速度增至200rad/min，直至三十烷酸完全熔化后，再保持當前溫度2h。
[0063]將100gN, N- 二甲基甲酰胺和100g 二丙烯胺混合均勻，分10次每次IOg注入四口燒瓶中，每次間隔5min，邊注入邊采用lOOrad/min的速度攪拌，直至完全注完，注入過程中溫度保持前述三十烷酸完全熔化時的溫度不變，同時通氮氣保護。注入作業(yè)完成后，以IO0C /h的升溫速度緩慢加熱到140°C，并保持2h。隨后采用以下程序升溫:以30°C /h的升溫速度由140°C升溫至200°C，再以10°C /h的升溫速度由200°C /h升溫至220°C，并保持30min。此時溶液漸變黃色，表明有烷基酰胺基咪唑啉生成，即天然氣減阻劑的主要有效成分。
[0064]置于室溫通風環(huán)境中，緩慢冷卻至70°C以下，連接真空泵，抽真空3h，真空度至20mmHgo
[0065]所得的粗產(chǎn)品為淡黃色澄清溶液，其中主要成分為烷基酰胺基咪唑啉，同時含有部分未反應(yīng)的甲酰胺、二丙烯胺和低分子聚酰胺酸等副產(chǎn)品，注入1:1質(zhì)量的乙醇，低速攪拌3h，重結(jié)晶除去雜質(zhì)和副產(chǎn)品，得到產(chǎn)品即是天然氣減阻劑。
[0066]實施例8.[0067]具體內(nèi)容是將120g純度為95%以上的十九烷酸加入到四口燒瓶中，以20°C /h的升溫速度緩慢加熱，采用攪拌器以lOOrad/min的速度進行攪拌，同時注意觀察十九烷酸顏色變化，防止升溫速度過快而焦化變黑。當溫度升至100°C時，降低加熱速度至原來的一半，攪拌器速度增至200rad/min，直至十九烷酸完全熔化后，再保持當前溫度2h。
[0068]將100gN, N-二甲基乙酰胺和100g三乙烯四胺混合均勻，分10次每次IOg注入四口燒瓶中，每次間隔5min，邊注入邊采用lOOrad/min的速度攪拌，直至完全注完，注入過程中溫度保持前述十九烷酸完全熔化時的溫度不變，同時通氮氣保護。注入作業(yè)完成后，以IO0C /h的升溫速度緩慢加熱到140°C，并保持2h。隨后采用以下程序升溫:以30°C /h的升溫速度由140°C升溫至200°C，再以`10°C /h的升溫速度由200°C /h升溫至220°C，并保持30min。此時溶液漸變黃色，表明有烷基酰胺基咪唑啉生成，即天然氣減阻劑的主要有效成分。
[0069]置于室溫通風環(huán)境中，緩慢冷卻至70°C以下，連接真空泵，抽真空3h，真空度至20mmHgo
[0070]所得的粗產(chǎn)品為淡黃色澄清溶液，其中主要成分為烷基酰胺基咪唑啉，同時含有部分未反應(yīng)的乙酰胺和低分子聚酰胺酸等副產(chǎn)品，注入1:1質(zhì)量的乙醇，低速攪拌3h，重結(jié)晶除去雜質(zhì)和副產(chǎn)品，得到產(chǎn)品即是天然氣減阻劑。
[0071]實施例9.[0072]具體內(nèi)容是將150g純度為95%以上的十九烷酸加入到四口燒瓶中，以20°C /h的升溫速度緩慢加熱，采用攪拌器以lOOrad/min的速度進行攪拌，同時注意觀察十九烷酸顏色變化，防止升溫速度過快而焦化變黑。當溫度升至100°C時，降低加熱速度至原來的一半，攪拌器速度增至200rad/min，直至十九烷酸完全熔化后，再保持當前溫度2h。[0073]將100gN, N- 二甲基甲酰胺和100g乙烯胺混合均勻，分10次每次IOg注入四口燒瓶中，每次間隔5min，邊注入邊采用lOOrad/min的速度攪拌，直至完全注完，注入過程中溫度保持前述十九烷酸完全熔化時的溫度不變，同時通氮氣保護。注入作業(yè)完成后，以10°C /h的升溫速度緩慢加熱到140°C，并保持2h。隨后采用以下程序升溫:以30°C /h的升溫速度由140°C升溫至200°C，再以10°C /h的升溫速度由200°C /h升溫至220°C，并保持30min。此時溶液漸變黃色，表明有烷基酰胺基咪唑啉生成，即天然氣減阻劑的主要有效成分。
[0074]置于室溫通風環(huán)境中，緩慢冷卻至70°C以下，連接真空泵，抽真空3h，真空度至20mmHgo
[0075]所得的粗產(chǎn)品為淡黃色澄清溶液，其中主要成分為烷基酰胺基咪唑啉，同時含有部分未反應(yīng)的甲酰胺、乙烯胺和低分子聚酰胺酸等副產(chǎn)品，注入1:1質(zhì)量的乙醇，低速攪拌3h,重結(jié)晶除去雜質(zhì)和副產(chǎn)品，得到產(chǎn)品即是天然氣減阻劑。
[0076]上述九例所得減阻劑經(jīng)實驗室作紅外光譜分析，圖1合成產(chǎn)物的紅外光譜圖中，2916.86CHT1是亞甲基中C-H不對稱伸縮振動，2849.53CHT1是C-H對稱伸縮振動，多碳直鏈烷烴中-CH2-的面內(nèi)搖擺振動在718.16CHT1附近有吸收，1469.12cm^為烴類化合物的剪式振動譜帶，即C-H彎曲振動和亞甲基的變形振動。上述特征吸收峰的出現(xiàn)說明該物質(zhì)含有正烷烴鏈。為便于對比分析，實驗所用長鏈酸的紅外光譜圖示于圖2。圖2長鏈酸的紅外光譜圖中，1703.3CHT1是二聚體飽和脂肪酸的C=O基的伸縮振動特征峰，該峰在產(chǎn)物譜圖1中消失，說明長鏈酸全部參加了反應(yīng)；3327.08CHT1處是N-H的吸收峰，固體脂肪酰胺在1650~1625CHT1之間有強吸收帶，如圖1中的1643.89cm_1是酰胺I譜帶；固態(tài)無環(huán)仲酰胺在1547~1515cm-1區(qū)域出現(xiàn)酰胺II譜帶，如圖1中的1548.Alcm1 ；1614.02cm_1處有一個較強吸收峰，這是分子中C=N雙鍵的伸展振動峰，該峰的出現(xiàn)證明了合成產(chǎn)物為目的產(chǎn)物。
[0077]成膜工藝及電鏡分析:用該減阻劑經(jīng)成膜工藝及電鏡分析，即將一定量的該產(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，一定時間后取出吹干，在JEDLJSM-6700F掃描電子顯微鏡上進行顯微分析，結(jié)果見圖3~圖6。涂有該產(chǎn)品的鋼片表面其粗糙度有了明顯的改善，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)用價值。由圖5和圖6可見，成膜后鋼片表面粗糙度明顯減小，特別是放大后可見，該表面膜有較好的柔韌性，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)用價值。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體管道減阻劑，其特征是由酰胺、長鏈酸、烯胺合成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的減阻劑，所述的酰胺、長鏈酸、烯胺質(zhì)量比1:1:1~1:2.2:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種氣體管道減阻劑，其特征是所述長鏈酸為十六烷酸、十八烷酸、十九烷酸、二十二烷酸、二十四烷酸、二十六烷酸、三十烷酸或正三十二烷酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種氣體管道減阻劑，其特征是所述烯胺為乙烯胺、二乙烯胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二丙烯胺或丙烯胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種氣體管道減阻劑，其特征是所述酰胺為N，N-二甲基甲酰胺和/或N，N- 二甲基乙酰胺。
6.一種權(quán)利要求1或2所述的一種氣體管道減阻劑的制備方法，其特征是將長鏈酸加入反應(yīng)器加熱溶化后，再加入酰胺和烯胺，通氮氣保護并預(yù)熱；采用程序升溫法和真空法相結(jié)合的方法合成棕黃色固體產(chǎn)品減阻劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氣體管道減阻劑的制備方法，其特征是將長鏈酸加入到反應(yīng)容器中，開啟加熱器，邊加熱邊攪拌，當溫度達到120°C時長鏈酸熔化，此時注入酰胺和烯胺，通氮氣保護，預(yù)熱到140°C~160°C ;預(yù)熱完畢后，程序升溫到200°C~230°C ;將攪拌器撤離，連上真空泵，抽真空3~4個小時，反應(yīng)完畢，冷卻后可得棕黃色固體的粗產(chǎn)品減阻劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氣體管道減阻劑制備方法，其特征是在合成棕黃色固體產(chǎn)品后，再經(jīng)重結(jié)晶，提純?yōu)榈S色產(chǎn)品。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氣體管道減阻劑制備方法，其特征是所述加入酰胺和烯胺后的預(yù)熱至要求溫度，并`保持1.5~2.5小時。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氣體管道減阻劑制備方法，其特征是所述程序升溫法是在3~4小時內(nèi)分不同的溫度段升溫。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氣體管道減阻劑制備方法，其特征是所述真空法是抽真空達到真空度20~40mmHg。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種氣體管道減阻劑制備方法，其特征是所述重結(jié)晶是用乙醇溶液重結(jié)晶。
【文檔編號】F17D1/02GK103601884SQ201310560261
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】呂興梅, 李國平, 張志恒, 李春漫, 郭旭 申請人:中國科學院過程工程研究所, 中國石油天然氣股份有限公司管道分公司