CN102040908B - 一种天然气管道防腐和减阻的化学添加剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种天然气管道防腐和减阻的化学添加剂及其制备方法，涉及一般金属材料的防蚀、高分子化合物的组合物和管道系统技术领域。它是先以三甲氧基硅烷和α-十二烯按摩尔比1∶1～1.3∶1和铂催化剂催化条件下制得十二烷基三甲氧基硅烷，其中铂催化剂与α-十二烯摩尔比为10×10^-6∶1～12×10^-6∶1；再将甲基三甲氧基硅烷与合成的十二烷基三甲氧基硅烷，按摩尔比为0∶1～0.1∶1的比例先后加入到溶剂正己烷混合配置40～60wt.％溶液而形成。本发明管壁吸附力强、多功能、过程简单、效果好。

Description

一种天然气管道防腐和减阻的化学添加剂的制备方法

技术领域

本发明是一种天然气管道防腐和减阻的化学添加剂及其制备方法，涉及一般金属材料的防蚀、高分子化合物的组合物和管道系统技术领域。 

背景技术

由于全球油气资源分布不均衡，需求量因地区差异较大，使得油气资源从产地到用户之间需要一个庞大的储运系统来连接，一旦油气输送受阻，油气消费区和生产区就会造成巨大的经济损失。天然气是污染最小、最清洁的能源，因此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，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。CN101074344A公开了一种天然气管道减阻剂及其制备方法，它只有减阻的效果。但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，尤其是集输管线和气田管网内腐蚀严重，造成管道的承压能力降低，存在着严重的生产运行隐患，使用寿命下降。因此，急需研制出一种既具缓蚀性又能减阻的化学添加剂，在延长天然气管道寿命、保障安全生产的同时，增加输量、满足调峰要求。 

天然气管道缓蚀剂已有数十年的发展历史，现在也有许多成型的产品出现。用于天然管道传输减阻的天然气减阻剂也正处于实验室研制阶段。但到目前为止，国际上还没有既可缓蚀又能减阻的天然气管道化学添加剂相关方面的研究。常常需要多次注入不同种类添加剂，操作繁杂，增加了潜在事故率，且多种添加剂间存在相互抑制作用，大大降低实际应用效果。 

发明内容

本发明目的是发明一种管壁吸附力强、多功能、过程简单、效果好的天然气管道防腐和减阻的化学添加剂及其制备方法。 

一种用于天然气管道防腐和减阻的化学添加剂，先以三甲氧基硅烷和α-十二烯为原料、在两者摩尔比为1∶1～1.3∶1和铂催化剂催化条件下制得十二烷基三甲氧基硅烷，铂催化剂和α-十二烯摩尔比为10×10^-6∶1～12×10^-6∶1；再将甲基三甲氧基硅烷与合成的十二烷基三甲氧基硅烷，按摩尔比为0∶1～0.1∶1的比例先后加入到溶剂正己烷混合配置40～60wt.％溶液而形成。 

制备这种化学添加剂按以下具体步骤实现： 

1.在带有温度计和滴液漏斗装置的500ml三颈瓶内加入铂催化剂，在滴液漏斗中加入三甲氧基硅烷和α-十二烯混合物，其中，滴液漏斗上端用磨口弯管与无水氯化钙干燥塔连接，三甲氧基硅烷和α-十二烯摩尔比为1∶1～1.3∶1，铂催化剂与α-十二烯摩尔比为10×10^-6∶1～12×10^-6∶1； 

2.打开滴液漏斗，滴入适量的三甲氧基硅烷和α-十二烯混合物，在带磁力搅拌的水浴槽中加热并开启搅拌，待混合物温度升至50～60℃，继续滴加混合液，滴完后关闭滴液漏斗阀门使三颈瓶完全密封，缓慢升温至70～75℃，混合液处于微沸状态，恒定温度反应2～3个小时； 

3.产物在50～60℃、30～40kPa条件下减压蒸馏，除去过量反应物，得十二烷基三甲氧基硅烷成品； 

4.将甲基三甲氧基硅烷与合成的十二烷基三甲氧基硅烷，按摩尔比为0∶1～0.1∶1的比例先后加入到溶剂正己烷混合配置成40～60wt.％溶液。 

本发明的这种用于天然气管道防腐和减阻的化学添加剂，经过雾化注入天然气管道后，能与天然气管道内壁形成化学键的结合，在天然气管道钢内壁形成一层致密、稳定的超疏水分子膜。这层超疏水分子膜，能有效地隔离腐蚀介质，从而抑制腐蚀介质对管道钢表面的腐蚀，起良好的防腐作用；同时，形成的超疏水分子膜由烷基碳链分子组成，在管道钢表面形成一层弹性的分子膜，天然气分子与管壁的碰撞摩擦损失的能量被弹性分子膜吸收，重新释放后变成天然气分子运动动能，从而减少了天然气分子与管壁的碰撞摩擦能量损失，起到良好的减阻作用。这种化学添加剂属无毒环保型化学品。其混合溶液密度低，容易实现雾化，易于应用管道输送。对各种输气管道，尤其是有一定湿度的管道如湿气管道等具有良好防腐功能和减阻性能。且该添加剂的管壁吸附力强，功能多；实际使用中过程简单，效果好。 

附图说明

图1经过化学添加剂改性(m-1，m-2)和未经改性(I，II)的天然气管道钢块表面分别滴上5wt.％NaCl(m-1，I)与5wt.％NaCl-HCl(m-2，II)水溶液液滴进行局部腐蚀前后的数码照片 

图2可用于天然气管道防腐和减阻的化学添加剂在天然气模拟管道上的减阻测试结果图 

具体实施方式

实施例1.在带有温度计和滴液漏斗装置的500ml三颈瓶内加入铂催化剂，在滴液漏斗中加入三甲氧基硅烷(146克)和α-十二烯(168克)的混合物，其中，滴液漏斗上端用磨口弯管与无水氯化钙干燥塔连接，三甲氧基硅烷和α-十二烯摩尔比为1.2∶1，铂催化剂与α-十二烯摩尔比为11×10^-6∶1。打开滴液漏斗，滴入适量的三甲氧基硅烷和α-十二烯混合物，在带磁力搅拌的水浴槽中加热并开启搅拌，待混合物温度升至55℃后，恒定温度继续滴加混合液，滴完后关闭滴液漏斗阀门使三颈瓶完全密封，缓慢升温至73℃左右，混合液处于微沸状态。恒定温度反应2个小时之后，将产物在50℃、30kPa条件下减压蒸馏，除去过量反应物，得十二烷基三甲氧基硅烷成品。取合成的十二烷基三甲氧基硅烷，加入到溶剂正己烷混合配置成50wt.％溶液，即得到可用于天然管道防腐和减阻的化学添加剂。 

本实施方式得到的化学添加剂喷在从天然气现场管线切割取来的天然气管道钢块内壁表面1～2小时后，在管道钢块内壁表面能形成一层超疏水分子膜，静态接触角大于160°。用5wt.％NaCl与5wt.％NaCl-HCl水溶液对其腐蚀，60h后接触角＞155°，仍属超疏水范畴，静态缓蚀效率分别为89％和87％(图1)。在天然气模拟管道上，用这种化学添加剂在管内壁成膜1h后测试，平均减阻率可达6％；高压气体(0.3～0.5MPa)持续吹扫8天后测试，平均减阻率可达8％，有效期＞60天(图2)。 

实施例2.以三甲氧基硅烷(146克)和α-十二烯(168克)为原料、在两者摩尔比为1∶1和铂催化剂(铂催化剂与α-十二烯摩尔比为10×10^-6-∶1)催化条件下制得十二烷基三甲氧基硅烷，再将甲基三甲氧基硅烷与合成的十二烷基三甲氧基硅烷，按摩尔比为0.1∶1的比例先后加入到溶剂正己烷混合配置50wt.％溶液，形成具有防腐和减阻功能的化学添加剂。 

本实施方式得到的化学添加剂在天然气管道钢块内壁形成的超疏水分子膜接触角为149°，其静态缓蚀效率为78％。天然气模拟管道上测试，其平均减阻率为8.5％，有效期大于60天。 

Claims (1)

1.一种天然气管道防腐和减阻的化学添加剂的制备方法，包括先以三甲氧基硅烷和α-十二烯按摩尔比1∶1～1.3∶1和铂催化剂催化条件下制得十二烷基三甲氧基硅烷，其中铂催化剂与α-十二烯摩尔比为10×10^-6∶1～12×10^-6∶1；再将甲基三甲氧基硅烷与合成的十二烷基三甲氧基硅烷，按摩尔比为0∶1～0.1∶1的比例先后加入到溶剂正己烷混合配置40～60wt.％溶液而形成；其特征在于其步骤是：

1)在带有温度计和滴液漏斗装置的500ml三颈瓶内加入铂催化剂，在滴液漏斗中加入三甲氧基硅烷和α-十二烯混合物，其中，滴液漏斗上端用磨口弯管与无水氯化钙干燥塔连接，三甲氧基硅烷和α-十二烯摩尔比为1∶1～1.3∶1，铂催化剂与α-十二烯摩尔比为10×10^-6∶1～12×10^-6∶1；

2)打开滴液漏斗，滴入适量的三甲氧基硅烷和α-十二烯混合物，在带磁力搅拌的水浴槽中加热并开启搅拌，待混合物温度升至50～60℃，继续滴加混合液，滴完后关闭滴液漏斗阀门使三颈瓶完全密封，缓慢升温至70～75℃，混合液处于微沸状态，恒定温度反应2～3个小时；

3)产物在50～60℃、30～40kPa条件下减压蒸馏，除去过量反应物，得十二烷基三甲氧基硅烷成品；

4)将甲基三甲氧基硅烷与合成的十二烷基三甲氧基硅烷，按摩尔比为0∶1～0.1∶1的比例先后加入到溶剂正己烷混合配置成40～60wt.％溶液。 

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