[发明专利]一种高分子纳米粒子类气体管道缓蚀型减阻剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种高分子纳米粒子类气体管道缓蚀型减阻剂及制备方法，涉及有机化学的一般方法、一般金属材料的防蚀和管道系统技术领域。

背景技术

天然气是目前污染最小、最清洁的能源，在一次能源中的比重迅速提高，天然气管网负担日趋加重。国内外各个地区，不同季节对天然气的需求有较大的变化。十二五期间，拟建干线管道2.4万公里，管道总里程将达4.8万公里。此外，针对重点市场新建支线管道约8000公里。2015年，仅中国石油集团公司天然气管输总量将达1752亿方，调峰需求将达155亿方，平均调峰系数为8.8％，储气库、压缩机改造、可中断用户和气田等调峰手段难以解决日益严峻的调峰问题。这就要求输气管网具有一定的调节能力，尤其是在保障安全的条件下迅速增加输量。减阻增输能起调峰作用，能减阻的天然气管道化学添加剂是解决严峻调峰问题的良好选择。然而，国内外对天然气的需求处于快速增长时期，不仅要求天然气管网建设快速发展，而且希望在役管线满负荷甚至超负荷运行，最大限度地提高输量。随着天然气管道的不断投产，越来越多的天然气管道存在内腐蚀，大部分集输管线和气田管网及部分天然气干线内腐蚀严重，造成管道的承压能力降低，限制了管道输气能力的提升，导致输气管网运行效率下降。新疆、长庆、西南集输管网及涩宁兰部分天然气干线内腐蚀严重，管壁减薄、穿孔、甚至断裂，管道的承压能力降低，输气能力下降。同时具有防腐和减阻的气体管道缓蚀型减阻剂是解决上述难题的最佳选择。

CN101074344A公开了一种天然气管道减阻剂及其制备方法，具有良好减阻效果；US007458384B1公开了一种表面活性剂改性的无机纳米粒子型的油气管道减阻剂，利用改性的无机纳米粒子“填充”管道内壁凹凸不平处，降低管道内壁的粗糙度，达到减阻目的。但两种减阻剂均不具备防腐功能。天然气管道缓蚀剂已有数十年的发展历史，也有许多成型的产品出现，但现有缓蚀剂难以实现减阻功能。

发明内容

本发明的目的是发明一种管壁吸附力强、能明显降低管壁粗糙度、效果良好的高分子纳米粒子类气体管道缓蚀型减阻剂及制备方法。

一种高分子纳米粒子类气体管道缓蚀型减阻剂，它是先以甲基丙烯酸甲酯为原料、聚苯乙烯轻质泡沫为辅助剂、去离子水为反应介质、硫代硫酸钠为引发剂、氯化钠为离子强度调节剂、多元胺为表面改性剂，回流搅拌条件下反应形成；在质量为100％中，甲基丙烯酸甲酯占11.04～19.85％，聚苯乙烯轻质泡沫占0.28～0.5％，去离子水占79.4～88.32％，硫代硫酸钠占0.12～0.14％，氯化钠占0.13～0.22％。

制备方法是：

先以甲基丙烯酸甲酯为原料、聚苯乙烯轻质泡沫为辅助剂、去离子水为反应介质、硫代硫酸钠为引发剂、氯化钠为离子强度调节剂，在40～60℃回流搅拌条件下，合成聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯复合型纳米粒子，甲基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯轻质泡沫质量比为4∶1～40∶1，甲基丙烯酸甲酯与硫代硫酸钠质量比为80∶1～160∶1，甲基丙烯酸甲酯与氯化钠质量比为50∶1～150∶1；将合成的高分子纳米粒子反复离心、水洗和醇洗后，分散于二乙烯三胺或三乙烯四胺或五乙烯六胺或烷基二元胺(碳链长度从6到12)甲醇溶液中，室温和超声波条件下搅拌反应2～6个小时；将反应产物反复离心和醇洗，最终产物加入甲醇或乙醇或丙醇中，室温和超声波条件下搅拌10～30分钟，即形成高分子纳米粒子类气体管道缓蚀型减阻剂。

具体实施步骤如下：

1.在1000ml三颈瓶内加入去离子水和氯化钠，40～60℃条件下搅拌10～20分钟，水与氯化钠的质量比为400∶1～600∶1；

2.40～60℃条件下，向氯化钠溶液中加入甲基丙烯酸甲酯，持续搅拌10～20分钟后，依次加入硫代硫酸钠和聚苯乙烯轻质泡沫颗粒；其中，甲基丙烯酸甲酯与氯化钠质量比为50∶1～150∶1，甲基丙烯酸甲酯与硫代硫酸钠质量比为80∶1～160∶1，甲基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯轻质泡沫质量比为4∶1～40∶1；

3.反应6～36小时后，将反应混合物反复离心、水洗3～5次和乙醇洗3～5次，将产物分散于二乙烯三胺或三乙烯四胺或五乙烯六胺或烷基二胺(碳链长度从6到12)甲醇溶液中，室温和超声波条件下搅拌反应2～6个小时；

4.将反应产物反复离心和醇洗3～5次，将最终产物加入甲醇或乙醇或丙醇中(浓度为30wt.％～60wt.％)，室温和超声波条件下搅拌10～30分钟，即形成高分子纳米粒子类气体管道缓蚀型减阻剂。