[发明专利]一种三嗪型天然气减阻剂及其合成方法和用途

说明书

本发明公开了一种三嗪型天然气减阻剂。其分子结构式为：。该减阻剂通过以下方法合成：将三聚氯氰溶解于溶剂中，滴加仲胺和无机碱，生成三聚氯氰一取代物。升高温度，滴加二胺和无机碱，得到三聚氯氰二取代物。将吗啉和无机碱加入到反应液中，升高温度反应。反应结束后，除去溶剂，水洗，烘干后得到产品。本发明的减阻剂具有多极性端和多非极性端，具有良好的吸附性能和优良的减阻增输效果。本发明合成工艺简单，条件温和，反应时间短，对设备要求低，易于实现大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于有机化学领域，具体涉及一种三嗪型天然气减阻剂及其合成方法和用途。

背景技术

近年来，我国天然气需求量逐步提高，部分管道已经达到满负荷运行状态，部分地区由于季节性调峰要求进一步提升管道输量。对于在役管道，增压运行是提高管道输量最直接有效的方法，但增压改造成本高、周期长，实施难度大。

管输天然气过程中，管内壁粗糙度会产生摩擦阻力，进而产生气体涡流，造成沿程压降和能量损失。因此，要增加输气量，需要减小天然气输送过程中的阻力，降低能量损失。减阻增输的主要方法有内涂层减阻技术和减阻剂减阻技术。近年来天然气管道减阻输送成为国内外研究热点，通过降低管道摩阻、抑制径向脉动，达到减小沿程压降和能量损失，降低输送压力、提高输送效率的目标，同时也可以降低管道增压带来的安全风险。目前，天然气减阻输送还未形成工业化应用，但已显示出巨大的经济价值和应用潜力。因此，研究天然气减阻输送工艺技术，对于改善天然气流动性、提高管输效率、保障管道安全运行具有重要意义，同时也有着较好的实际生产需求和市场前景。

天然气减阻剂是类似于表面活性剂结构的化合物，具有极性端与非极性端，加注到管道之后，其极性端通过配位键吸附在管道内壁上，非极性端存在于流体与管道内表面之间，在剪切应力作用下顺流向悬浮于气流中形成一层薄膜。这种薄膜可以部分填充管壁表面的凹陷，起到降低粗糙度的作用。同时，在分子恢复伸展的过程中将部分撞击内壁流体分子的能量吸收并返回到流体中，降低气体的径向脉动和粗糙凸起产生的脉动，减小涡流能量，从而降低流动阻力达到减阻的目的。因此，研发极性端吸附性强，柔性端适中的天然气减阻剂成为近年来较为活跃的石化添加剂领域之一。

美国专利US5902784 A和中国专利CN101575495 A中分别公开了一种含氮类天然气减阻剂的合成方法，并用于气体管道的减阻增输。CN 102040908 A公开了采用三甲氧基硅烷和α-十二烯为原料，在铂催化剂存在条件下，合成十二烷基三甲氧基硅烷减阻剂。专利CN 101328442 A通过两步法合成的Mannich碱类减阻剂，可应用于天然气集输管道的减阻增输。

此外，还有一些关于含氮减阻剂合成的报道，如专利CN 102838606 A也公开了一种卟啉类天然气减阻剂的制备，还有专利CN 101575497 A；US5549848 A；CN 101328441 A；CN 101329011 A；W. G. Xing等 (Polym. Degrad. Stab. 2011, 92:74-78)；叶天旭等(天然气工业. 2010, 30:92-96)。专利CN 102443022 A和CN 102863473 A分别报道了含磷减阻剂十八醇磷酸酯铵盐类和六元环烷基硅氧烷-磷酸酯类。

但上述这些专利和文献所报道的天然气减阻剂都存在一些不足，主要是产品极性端单一，吸附性弱，非极性端少（如十八醇磷酸酯铵盐类），减阻效果不明显，溶解性差（如六元环烷基硅氧烷-磷酸酯类），无法大规模应用于天然气管道减阻，因而应用范围受到了很大的限制，对减阻效果还需进一步提高。

发明内容

针对现有的天然气减阻剂吸附性差，极性链端少，减阻效果差的缺点，本发明提出了一种三嗪型天然气减阻剂及其合成方法。本发明的减阻剂具有多极性端吸附性强，减阻效果好的特点。而且本发明合成方法简单、反应时间短、溶剂低毒无污染。

本发明提供了一种三嗪型减阻剂，其分子结构式如式（Ⅰ）所示：

式（Ⅰ）；