CN103275229B - 水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠的制备方法，通过碱化反应器碱化反应、醚化反应器醚化反应、中和洗涤三次精制、连续气提、干燥及粉碎各工序依次进行而制成产品。碱化反应器和醚化反应器均为双螺旋轴反应器(只是运转速度有所不同，其他基本相同)，物料通过一对沿轴线互相反向旋转运动的螺旋形轴的搅拌作用，进行挤压、分散、粉碎、混合、碱化反应，结束后加入氯乙酸乙醇溶液，然后进行分散搅拌后再放料到醚化反应器中；醚化反应器与碱化反应器结构基本相同，就是转速不同(碱化反应器的搅拌速度是：1根轴35转/分钟，另1根轴54转/分钟，醚化反应器的搅拌速度是：1根轴65转/分钟，另1根轴84转/分钟)。本发明得到的超高粘羧甲基纤维素钠产品，分散性能和悬浮性能良好，其水溶液具有及高的稠度和良好的流变性，可作为优良的水基压裂液增稠使用。

Description

水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠的制备方法

技术领域

本发明涉及水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠的制备方法，属于石油钻井开发应用的石油化学品，特别是一种水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠的制备方法。

背景技术

压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施。压裂液作为压裂过程中使用的工作液，其性能好坏与能否造出一定尺寸、有足够导流能力的裂缝有很大的关系，也是压裂成败的最关键因素。水基压裂液原来一直使用瓜尔胶水溶液，在2012年瓜尔胶价格猛涨，从原来低于CMC价格涨到是CMC价格的5倍以上，目前虽然有所下降，但还是CMC价格的2倍多，在这种情况下，国内外研发机构开始做大量的研究工作，提出了有着分散性能和悬浮性能良好，其水溶液具有及高的稠度和良好的流变性的超高粘CMC，可作为优良的水基压裂液增稠使用。得知这信息后，开始做了大量的研发工作，原来CMC生产的粘度最高，也只有3000mPa.s左右(1％水溶液)，如果要想生产5000mPa.s左右(1％水溶液)的CMC，要么加交联剂，或降低取代度，使CMC的使用性能极差，根本不能使用在水基压裂液中，经过调整工艺和原材料的选用方面做了若干次试验，最终研发成功水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠，目前大量使用在各油气田的水基压裂液中。水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠(英文缩写NaCMC，简称CMC)是以高聚合度精制棉为基本原料，经氢氧化钠碱化和醚化剂氯乙酸反应得到的一种水溶性的阴离子型醚产品。它的水溶液有增稠、稳定、保持水分及悬浮作用。对CMC应用在水基压裂液中的要求更加严格，要求CMC的水溶液有着极强的增稠作用、分散作用，和良好的流变性能。目前国内生产CMC主要是乙醇溶剂和纤维素物料在捏合机反应器中进行碱化和醚化反应，纤维素与氢氧化钠和反应溶剂充分混合进行碱化和醚化反应来制备羧甲基纤维素钠，但普通设备和工艺存在醚化效率低、产品取代均匀性差等缺陷；最关键的是产品1％的水溶液粘度只有制得的产品3000mPa.s左右(1％水溶液)，如果要想生产5000mPa.s左右(1％水溶液)的CMC，要么加交联剂，或降低取代度，使CMC的使用性能极差，最高粘度根本不可能在5000～10000mPa.s左右(1％水溶液)，而且其水溶液的分散性能差，无法取代瓜尔胶作为水基压裂液用羧甲基纤维素钠。CN101455286A公开了一种食品用羧甲基纤维素钠的制备方法，该方法主要将100份木浆与精制棉按混合比为0.25-1.5∶1的混合纤维素原料，与乙醇溶剂和氢氧化钠水溶液的三种物料加入捏合机中，在20-40℃和搅拌条件下碱化反应50一100分钟后，然后分别缓慢加入一氯乙酸乙醇溶液、氢氧化钠水溶液，在75-80℃搅拌条件下进行醚化反应40-100分钟后降温出料；所得物料用醋酸中和，同时用乙醇水溶液分两次洗涤，在洗涤的同时分一次或两次加入过氧化氢水溶液等步骤制得羧甲基纤维素钠。CN101440132A公开了一种技术级羧甲基纤维素钠的制备方法，包括如下步骤：①预先把一定量的氢氧化钠水溶液同乙醇水溶液按比例混合并冷却至室温，再将精制棉开松成絮状；②按顺序将精制棉和混合液加入到捏合机中进行碱化反应，其中投棉时间控制在5-20分钟，加混合液时间控制在10-30分钟；③碱化结束后进行醚化反应，添加醚化剂的时间控制在30～60分钟，温度控制在20～40℃之间；然后升温并进行酒精回收，再升温至75～80℃醚化反应40～80分钟；④醚化反应结束后，调整物料的pH值在7.0-8.5之间，经干燥、粉碎和过筛，得到技术级羧甲基纤维素钠产品。CN101475645A公开了一种高均匀性羧甲基纤维素钠的制备方法，：①预先把一定量的氢氧化钠水溶液同乙醇水溶液按重量比一定比例混合并冷却至室温，再将木浆开松成絮状；②按顺序将木浆和混合液均匀加入到捏合机中进行碱化，投木浆时间控制在10-30分钟，加混合液时间控制在15-40分钟；③碱化结束后进行醚化反应，添加醚化剂的时间控制在30～60分钟，温度控制在20～30℃；然后升温至75～80℃高温醚化反应40～80分钟；④然后中和，洗涤，耙式酒精回收，再经干燥、粉碎和过筛，得到高均匀性羧甲基纤维素钠产品。以上这些技术对于如何提高羧甲基纤维素钠产品的水溶液粘度、分散性能和悬浮性及CMC水溶液的流变性，没有提到可以使用在水基压裂液，并未给出具体的指导方案。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠的制备方法，使采用该制备方法得到的羧甲基纤维素钠产品粘度在5000～10000mPa.s(1％)，分散性能和悬浮性能良好，其水溶液具有及高的稠度和良好的流变性，可作为优良的水基压裂液增稠使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠的制备方法，该制备方法是通过碱化反应器碱化反应、醚化反应器醚化反应、中和洗涤三次精制、连续气提、干燥及粉碎各工序(步骤)依次进行而制成羧甲基纤维素钠产品的，其技术方案是该制备方法具体进一步包括如下步骤：在上述碱化反应器碱化反应工序，所使用的碱化反应器为双螺旋轴反应器，碱化反应开始时，先将经过打碎的重量份数为220的高聚合度(聚合度≥3000DP)精制棉原料，与重量份数为500～600、体积百分比浓度为92～95％的乙醇溶剂(或者说是乙醇水溶液)和重量份数为230～255、重量百分比浓度为50～55％的氢氧化钠水溶液的混合液，控制乙醇氢氧化钠水溶液的混合液的温度在12～15℃，同时加到碱化反应器进行碱化反应(加完纤维素、乙醇溶剂与氢氧化钠水溶液的混合液后，开始计时)，物料通过双螺旋轴互相反向旋转运动，产生搅拌作用，进行挤压、分散、粉碎、混合、碱化反应时间25～40分钟，碱化反应的温度为12～15℃，(所述的双螺旋轴在搅拌时，基本无死角，使乙醇和氢氧化钠水溶液通过挤压很快进入到精制棉内部而进行碱化反应，同时使精制棉粉碎、分散、混合，使纤维素提高吸碱度，提高反应活性，为醚化反应打下良好的基础)；碱化反应结束后，加入重量份数为280～320、重量百分比浓度为45～55％、温度为8～12℃的氯乙酸乙醇溶液，氯乙酸乙醇溶液的加料时间为20～40分钟，加完氯乙酸乙醇溶液后搅拌，分散反应时间为5～25分钟，反应结束后放料到醚化反应器中；在上述醚化反应工序，所使用的醚化反应器的形状基本和碱化反应器相同，就是双螺旋轴的转速不同(碱化反应器的搅拌速度是：1根轴35转/分钟，另1根轴54转/分钟，醚化反应器的搅拌速度是：1根轴65转/分钟，另1根轴84转/分钟)。所述的醚化反应进好料后，在15～20分钟缓慢的升温到68～72℃，并保持这温度时间为30～35分钟；保温结束后，物料降温到30℃出料，即制得羧甲基纤维素钠的粗制品；在上述的中和洗涤三次精制、连续气提、干燥及粉碎各工序，是将上述制得的羧甲基纤维素钠的粗制品放到洗涤槽中，用重量份数为4000～5000、体积百分比浓度为62～64％的乙醇水溶液洗涤，搅拌下加入重量百分比浓度为25～31％的盐酸中和体系中剩余的氢氧化钠，调pH值至6.5～7.5；将中和好的物料三次在(重量份数为4000～5000、体积百分比浓度为62～64％的)乙醇水溶液中(逆向)洗涤(搅拌，洗去反应生成的盐，达到精制)，每次洗涤后的混合物(即羧甲基纤维素钠浆料)用泵输送到卧式螺旋沉降离心机中分离物料和乙醇水溶液；(CMC)物料经过三次洗涤(和分离，同样方法洗涤三次)；最后一次分离出来的(CMC)物料经气提机连续回收物料中剩余的溶剂，回收完溶剂的(CMC)物料进入振动流化床干燥机，干燥结束进行粉碎得到水基压裂液专用超高粘羧甲基纤维素钠产品。

上述技术方案中，在上述碱化反应器碱化反应工序，采用高聚合度精制棉(聚合度≥3000DP)；在上述醚化反应器醚化反应工序，采用的醚化反应器基本和碱化反应器相同，就是双螺旋轴的转速不同(碱化反应器的搅拌速度是：1根轴35转/分钟，另1根轴54转/分钟，醚化反应器的搅拌速度是：1根轴65转/分钟，另1根轴84转/分钟)；在上述的中和洗涤三次精制、连续气提、干燥及粉碎工序，经卧式螺旋沉降离心机分离出的乙醇水溶液蒸馏回收乙醇，循环使用，振动流化床干燥机最好为(节能型)双层振动流化床干燥机。

本发明的制备方法使用的高聚合度精制棉为原料，仅采用一种价格低、易回收、并能循环使用的乙醇作为本制备方法中唯一的溶剂；采用高效的双螺旋轴反应器进行碱化反应和醚化反应，并提高了醚化机的转速，有效的提高了醚化剂利用率和取代反应的均匀性；本制备方法采用三次用乙醇水溶液洗涤，用以提高所得物料的纯度；本制备方法采用了气提机连续回收溶剂和(双层)振动流化床干燥机干燥，节约了溶剂和蒸汽。本制备方法简单，操作方便，可有效的降低生产总成本。本发明得到的超高粘羧甲基纤维素钠产品，分散性能和悬浮性能良好，其水溶液具有及高的稠度和良好的流变性，可作为优良的水基压裂液增稠使用。本发明的羧甲基纤维素钠产品的粘度检测是使用Brookfield型粘度计测其粘度，按质量分数1％水溶液，粘度为5000～10000mPa.s，完全符合水基压裂液的要求。

附图说明

图1、图2、图3分别为本发明所用的碱化和醚化反应器(即双螺旋轴反应器)的主视图、左视图、俯视图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明所用的碱化反应器和醚化反应器(即双螺旋轴反应器)具有机座1、拌料缸(带夹套，夹套可以通低温冷却水)3、进料口4、出料口6、一对(两根)沿轴线互相反向旋转运动的螺旋形轴(即两根螺旋形搅拌轴或者说是两根“S”形叶片轴，其结构本身为已有技术)5、分别带动上述一对螺旋形轴旋转的两套动力传动装置。两套动力传动装置皆安装在机座1上，每套动力传动装置皆具有固定安装在机座上的电机10以及减速机8、连接电机和减速机的胶带以及一对胶带轮9。每根螺旋形轴分别由机座上的两个轴承座7支承并穿入拌料缸，每根螺旋形轴分别通过设在拌料缸左右侧壁上的两个轴封2而安装在拌料缸上。上述每套动力传动装置的减速机的动力输出端通过联轴器与一根螺旋形轴的动力输入端相连接。图2中左侧的一根螺旋形轴按顺时针方向旋转(则右侧的另一根螺旋形轴按逆时针方向旋转)，反之也可以。这样本发明所用的碱化和醚化反应器搅拌物料是靠一对沿轴线互相反向旋转运动的螺旋形轴使物料在拌料缸中产生流动、挤压、搓研而达到混料均匀的目的，物料通过一对沿轴线互相反向旋转运动的螺旋形轴的搅拌作用，进行挤压、分散、粉碎、混合、碱化反应。所述的一对螺旋形轴在搅拌时，基本无死角。碱化反应器基本和醚化反应器相同，就是双螺旋轴的转速不同(碱化反应器的搅拌速度是：1根轴35转/分钟，另1根轴54转/分钟，醚化反应器的搅拌速度是：1根轴65转/分钟，另1根轴84转/分钟)；

实施例1：本发明的制备方法是通过碱化反应器碱化反应、醚化反应器醚化反应、中和洗涤三次精制、连续气提、干燥及粉碎各工序(步骤)依次进行而制成优良的水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠产品，该方法具体进一步包括如下步骤：①在上述碱化反应器碱化反应工序，所使用的碱化反应器为双螺旋轴反应器，碱化反应开始时，先将重量份数为220的精制棉(聚合度为3100DP，的用手撕碎的精制棉纤维素)，与重量份数为500、体积百分比浓度为92％的乙醇溶剂和重量份数为230、重量百分比浓度为55％的氢氧化钠水溶液的混合液，同时加到碱化反应器进行碱化反应，其加入时间可控制在15～20分钟(可选择16分钟)，加完纤维素、乙醇溶剂(乙醇溶液)与氢氧化钠水溶液的混合液后，开始计时，物料通过一对沿轴线互相反向旋转运动的螺旋形轴的搅拌作用，进行挤压、分散、粉碎、混合、碱化反应25分钟，碱化反应的温度为12℃；碱化反应结束后，加入重量份数为286、重量百分比浓度为50％、温度为8℃的氯乙酸乙醇溶液，氯乙酸乙醇溶液的加料时间为25分钟，加完氯乙酸乙醇溶液后继续搅拌，使醚化剂充分的分散，反应时间为10分钟，反应结束后放料到醚化反应器中。本实施例中氯乙酸乙醇溶液的重量百分比浓度为50％，即100克氯乙酸乙醇溶液中含氯乙酸50克，含乙醇50克(大约40毫升)，也就是将50克氯乙酸溶于40毫升乙醇中，配制成重量百分比浓度为50％的100克氯乙酸乙醇溶液。②在上述醚化反应器醚化反应工序，所使用的醚化反应器基本上和碱化反应器相同，就是双螺旋轴的转速不同(碱化反应器的搅拌速度是：1根轴35转/分钟，另1根轴54转/分钟，醚化反应器的搅拌速度是：1根轴65转/分钟，另1根轴84转/分钟)，所述的醚化反应是上述醚化反应器进好料后，在15分钟缓慢的升温到68℃，并保持这温度在搅拌条件下，使物料紊乱的分散和取代醚化反应35分钟，保温结束后物料降温到30℃出料，即制得水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠的粗制品。③在上述的中和洗涤三次精制、连续气提、干燥及粉碎各工序，是将上述制得的羧甲基纤维素钠的粗制品放到洗涤槽中，洗涤槽里放入重量份数为4200、体积百分比浓度为62％的乙醇水溶液，用该乙醇水溶液洗涤，搅拌下加入(滴加)重量百分比浓度为30％的盐酸中和体系中剩余的氢氧化钠，调pH值至7.0～7.5，洗涤搅拌30分钟后；将中和好的物料三次在(重量份数为4200、体积百分比浓度为62％的)乙醇水溶液中(逆向)洗涤(搅拌，洗去反应生成的盐，达到精制)，每次洗涤后的混合物(即羧甲基纤维素钠浆料)用泵输送到卧式螺旋沉降离心机中分离物料和乙醇水溶液，分离出乙醇水溶液蒸馏回收乙醇，循环使用；(CMC)物料经过三次洗涤(和分离，同样方法洗涤三次)纯度达到99.0％以上；最后一次分离出来的(CMC)物料经气提机(可用CN200955897Y所公开的气提机)连续回收物料中剩余的溶剂，回收完溶剂的(CMC)物料进入振动流化床干燥机，干燥结束进行粉碎得到水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠产品。上述振动流化床干燥机可为市场上销售的(节能型)双层振动流化床干燥机。

将上述实施例1制得的产品理化指标按美国试验与材料协会(ASTM)中的试验方法测定，粘度按质量分数1％水溶液、以Brookfield型粘度计测粘度，得到：产品粘度8000mPa.s，纯度99.6％。

实施例2：本发明的制备方法是通过碱化反应器碱化反应、醚化反应器醚化反应、中和洗涤三次精制、连续气提、干燥及粉碎各工序(步骤)依次进行而制成水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠产品的，该方法具体进一步包括如下步骤：①在上述碱化反应器碱化反应工序，所使用的碱化反应器为双螺旋轴反应器，碱化反应开始时，先将重量份数为220的精制棉(聚合度为3000DP，的用手撕碎的精制棉纤维素)，与重量份数为550、体积百分比浓度为94％的乙醇溶剂和重量份数为238、重量百分比浓度为53％的氢氧化钠水溶液的混合液，同时加到碱化反应器进行碱化反应，其加入时间可控制在15～20分钟(可选择18分钟)，加完纤维素、乙醇溶剂(乙醇溶液)与氢氧化钠水溶液的混合液后，开始计时，物料通过一对沿轴线互相反向旋转运动的螺旋形轴的搅拌作用，进行挤压、分散、粉碎、混合、碱化反应35分钟，碱化反应的温度为14℃；碱化反应结束后，加入重量份数为310、重量百分比浓度为47％、温度为10℃的氯乙酸乙醇溶液，氯乙酸乙醇溶液的加料时间为35分钟，加完氯乙酸乙醇溶液后继续搅拌，使醚化剂充分的分散，反应时间为15分钟，反应结束后放料到醚化反应器中。本实施例中氯乙酸乙醇溶液的重量百分比浓度为47％，即100克氯乙酸乙醇溶液中含氯乙酸47克，含乙醇53克(大约42.5毫升)，也就是将47克氯乙酸溶于42.5毫升乙醇中，配制成重量百分比浓度为47％的100克氯乙酸乙醇溶液。②在上述醚化反应器醚化反应工序，所使用的醚化反应器基本上和碱化反应器相同，就是双螺旋轴的转速不同(碱化反应器的搅拌速度是：1根轴35转/分钟，另1根轴54转/分钟，醚化反应器的搅拌速度是：1根轴65转/分钟，另1根轴84转/分钟)，所述的醚化反应是上述醚化反应器进好料后，在18分钟缓慢的升温到70℃，并保持这温度在搅拌条件下，使物料紊乱的分散和取代醚化反应32分钟，(保温结束后)物料降温到30℃出料，即制得水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠的粗制品。③在上述的中和洗涤三次精制、连续气提、干燥及粉碎各工序，是将上述制得的羧甲基纤维素钠的粗制品放到洗涤槽中，洗涤槽里放入重量份数为4500、体积百分比浓度为63％的乙醇水溶液，用该乙醇水溶液洗涤，搅拌下加入(滴加)重量百分比浓度为30％的盐酸中和体系中剩余的氢氧化钠，调pH值至7.0～7.5，洗涤搅拌30分钟后；将中和好的物料三次在(重量份数为4500、体积百分比浓度为63％的)乙醇水溶液中(逆向)洗涤(搅拌，洗去反应生成的盐，达到精制)，每次洗涤后的混合物(即羧甲基纤维素钠浆料)用泵输送到卧式螺旋沉降离心机中分离物料和乙醇水溶液，分离出乙醇水溶液蒸馏回收乙醇，循环使用；(CMC)物料经过三次洗涤(和分离，同样方法洗涤三次)纯度达到99.0％以上；最后一次分离出来的(CMC)物料经气提机(可用CN200955897Y所公开的气提机)连续回收物料中剩余的溶剂，回收完溶剂的(CMC)物料进入振动流化床干燥机，干燥结束进行粉碎得到水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠产品。上述振动流化床干燥机可为市场上销售的(节能型)双层振动流化床干燥机。

将上述实施例2制得的产品理化指标按美国试验与材料协会(ASTM)中的试验方法测定，粘度按质量分数1％水溶液、以Brookfield型粘度计测粘度，得到：产品粘度6800mPa.s，纯度99.5％。

实施例3：本发明的制备方法是通过碱化反应器碱化反应、醚化反应器醚化反应、中和洗涤三次精制、连续气提、干燥及粉碎各工序(步骤)依次进行而制成水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠产品的，该方法具体进一步包括如下步骤：①在上述碱化反应器碱化反应工序，所使用的碱化反应器为双螺旋轴反应器，碱化反应开始时，先将重量份数为220的精制棉(聚合度为3050DP，的用手撕碎的精制棉纤维素)，与重量份数为6000、体积百分比浓度为95％的乙醇溶剂和重量份数为243、重量百分比浓度为52％的氢氧化钠水溶液的混合液，同时加到碱化反应器进行碱化反应，其加入时间可控制在15～20分钟(可选择20分钟)，加完纤维素、乙醇溶剂(乙醇溶液)与氢氧化钠水溶液的混合液后，开始计时，物料通过一对沿轴线互相反向旋转运动的螺旋形轴的搅拌作用，进行挤压、分散、粉碎、混合、碱化反应38分钟，碱化反应的温度为13℃；碱化反应结束后，加入重量份数为298、重量百分比浓度为48％、温度为11℃的氯乙酸乙醇溶液，氯乙酸乙醇溶液的加料时间为40分钟，加完氯乙酸乙醇溶液后继续搅拌，使醚化剂充分的分散，反应时间为20分钟，反应结束后放料到醚化反应器中。本实施例中氯乙酸乙醇溶液的重量百分比浓度为48％，即100克氯乙酸乙醇溶液中含氯乙酸48克，含乙醇52克(大约41.5毫升)，也就是将48克氯乙酸溶于41.5毫升乙醇中，配制成重量百分比浓度为48％的100克氯乙酸乙醇溶液。②在上述醚化反应器醚化反应工序，所使用的醚化反应器基本上和碱化反应器相同，就是双螺旋轴的转速不同(碱化反应器的搅拌速度是：1根轴35转/分钟，另1根轴54转/分钟，醚化反应器的搅拌速度是：1根轴65转/分钟，另1根轴84转/分钟)，所述的醚化反应是上述醚化反应器进好料后，在20分钟缓慢的升温到72℃，并保持这温度在搅拌条件下，使物料紊乱的分散和取代醚化反应30分钟，(保温结束后)物料降温到30℃出料，即制得水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠的粗制品。③在上述的中和洗涤三次精制、连续气提、干燥及粉碎各工序，是将上述制得的羧甲基纤维素钠的粗制品放到洗涤槽中，洗涤槽里放入重量份数为5000、体积百分比浓度为64％的乙醇水溶液，用该乙醇水溶液洗涤，搅拌下加入(滴加)重量百分比浓度为30％的盐酸中和体系中剩余的氢氧化钠，调pH值至7.0～7.5，洗涤搅拌30分钟后；将中和好的物料三次在(重量份数为5000、体积百分比浓度为64％的)乙醇水溶液中(逆向)洗涤(搅拌，洗去反应生成的盐，达到精制)，每次洗涤后的混合物(即羧甲基纤维素钠浆料)用泵输送到卧式螺旋沉降离心机中分离物料和乙醇水溶液，分离出乙醇水溶液蒸馏回收乙醇，循环使用；(CMC)物料经过三次洗涤(和分离，同样方法洗涤三次)纯度达到99.0％以上；最后一次分离出来的(CMC)物料经气提机(可用CN200955897Y所公开的气提机)连续回收物料中剩余的溶剂，回收完溶剂的(CMC)物料进入振动流化床干燥机，干燥结束进行粉碎得到水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠产品。上述振动流化床干燥机可为市场上销售的(节能型)双层振动流化床干燥机。

将上述实施例1制得的产品理化指标按美国试验与材料协会(ASTM)中的试验方法测定，粘度按质量分数1％水溶液、以Brookfield型粘度计测粘度，得到：产品粘度9800mPa.s，纯度99.7％。

综上述，按照本发明的制备方法获得的超高粘羧甲基纤维素钠产品，其水溶液不仅有极强的增稠效果和良好的流变性，而且其分散性能和悬浮性能良好，可作为优良的水基压裂液使用。

Claims (4)

1.一种水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠的制备方法，该制备方法是使用高聚合度精制棉、高浓度液体氢氧化钠、酒精原料通过碱化反应器强烈地进行挤压、分散、粉碎、混合、碱化反应，加入氯乙酸酒精溶液在醚化反应器中进行强烈搅拌、分散，使物料进行均匀的醚化取代反应，中和洗涤三次精制、连续气提、干燥及粉碎各工序依次进行而制成产品，其特征在于：在上述原料中使用的是高聚合度精制棉、氢氧化钠水溶液、酒精、氯乙酸酒精溶液，其中高聚合度精制棉的聚合度≥3000DP；在上述碱化反应工序中所使用的碱化反应器为双螺旋轴反应器，碱化反应开始时，先将经过打碎的重量份数为220的高聚合度精制棉原料，与重量份数为500~600、体积百分比浓度为92~95%的乙醇溶剂和重量份数为230~255、重量百分比浓度为50~55%的氢氧化钠水溶液的混合液同时加到碱化反应器中进行碱化反应，其中，所述乙醇溶剂和氢氧化钠水溶液的混合液的温度控制在12-15℃，物料在一对沿轴线互相反向旋转运动的螺旋形轴的搅拌作用下，进行挤压、分散、粉碎、混合，碱化反应时间25~40分钟，碱化反应的温度为12~15℃；碱化反应结束后，加入重量份数为280~320、重量百分比浓度为45~55%、温度为8~12℃的氯乙酸乙醇溶液，氯乙酸乙醇溶液的加料时间为20~40分钟，加完氯乙酸乙醇溶液后进行搅拌，分散反应时间为5~25分钟，反应结束后放料到醚化反应器中；在上述醚化反应工序中所使用的醚化反应器和碱化反应器基本相同，就是搅拌速度不同，碱化反应器的搅拌速度是：1根轴35转/分钟，另1根轴54转/分钟，而醚化反应器的搅拌速度是：1根轴65转/分钟，另1根轴84转/分钟；所述的醚化反应是在上述醚化反应器进好料后，在15~20分钟内缓慢地升温到68~72℃，并保持这温度30~35分钟；保温结束后，物料降温到30℃出料，即制得羧甲基纤维素钠的粗制品；在上述的中和洗涤三次精制、连续气提、干燥及粉碎工序中，将上述制得的羧甲基纤维素钠的粗制品，用重量份数为4000~5000、体积百分比浓度为62~64%的乙醇水溶液洗涤，搅拌下加入重量百分比浓度为25~31%的盐酸，中和体系中剩余的氢氧化钠，调pH值至6.5~7.5；将中和好的物料三次在乙醇水溶液中洗涤，每次洗涤后的混合物用泵输送到卧式螺旋沉降离心机中分离物料和乙醇水溶液；乙醇水溶液经处理后，可以反复使用；最后一次分离出来的物料经气提机连续回收物料中剩余的溶剂，回收完溶剂的物料进入双层振动流化床干燥机中进行干燥，干燥结束后，物料进入双转子锤片式粉碎机中进行粉碎，得到水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠产品。

2.根据权利要求1所述的水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，在上述碱化反应工序中，所用的精制棉是经过打碎的，所述精制棉的平均聚合度为 3000~3200DP 。

3.根据权利要求1所述的水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，上述碱化反应器和醚化反应器都是双螺旋轴；所述碱化反应器的搅拌速度是： 1 根轴 35 转 / 分钟，另 1 根轴 54 转 / 分钟，所述醚化反应器的搅拌速度是： 1 根轴 65 转 / 分钟，另 1 根轴 84 转 / 分钟。

4.根据权利要求1所述的水基压裂液用超高粘羧甲基纤维素钠的制备方法，其特征在于，上述经卧式螺旋沉降离心机分离出的乙醇水溶液经处理后得到的回收乙醇，可循环使用。